AS ETAPAS DO PROCESSO DE FLOTAÇÃO: MUDANÇAS DE COMPORTAMENTO, INTERAÇÃO E DESSORÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE[pic 1]

CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS

UNIDADE ACADÊMICA DE MINERAÇÃO E GEOLOGIA

DISCIPLINA: TRATAMENTOS DE MINÉRIO III

PROFESSOR: JOSÉ AVELINO FREIRE

ALUNO (A): ALESSANDRA MORAIS DONATO

AS ETAPAS DO PROCESSO DE FLOTAÇÃO: MUDANÇAS DE COMPORTAMENTO, INTERAÇÃO E DESSORÇÃO

Campina Grande, Novembro de 2015

1. Introdução

Flotação em espuma, ou simplesmente flotação, é um processo físico-quimico de separação aplicado a partículas sólidas que explora diferenças nas características de superfície entre as várias espécies presentes. O método trata misturas heterogêneas de partículas suspensas em fase aquosa (polpas). Os fundamentos das técnicas que exploram características de superfície estão em um campo da ciência conhecido como "Físico- química das interfaces", "Química de superfície", "Química das interfaces" ou "Propriedades das interfaces".

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A química de interfaces desempenha um papel importante na tecnologia mineral. A flotação em espuma é um exemplo de química de superfície aplicada, pelo qual minerais podem ser separados de outros minerais dispersos em uma solução aquosa, contendo, entre outros, agentes tensioativos que controlam suas propriedades de superfície para uma separação efetiva. Na prática, isto é levado a efeito por meio da adição de surfatantes a uma polpa de minério cominuído. Na etapa seguinte, por dispersão de uma fase gasosa na célula de flotação, as partículas de certo(s) mineral(ais) prendem-se às bolhas de ar e são conduzidas por elas à camada de espuma, onde são recolhidas sob a forma de uma espuma rica em determinado(s) mineral(ais).  

O principal objetivo da adição de surfatantes é o recobrimento da superfície mineral, tornando-a hidrofóbica. Os minerais hidrofobizados apresentam uma fraca afinidade pela água e conseqüentemente podem ser ligados às bolhas de ar e separados dos demais.  

A separação por flotação é caracterizada pelo envolvimento das fases sólida, líquida e gasosa. Desse modo, para a compreensão desse processo, é necessário estudar as propriedades físico-químicas de superfície, estabelecendo a natureza e a ligação entre as interfaces sólido-líquido, sólido-gás e gás-líquido. Neste particular, a aplicação dos princípios da termodinâmica de interfaces tem contribuído para o entendimento dos mecanismos envolvidos no processo.  

O conceito de energia livre superficial fornece uma base satisfatória para explicar a maioria dos fenômenos que são pertinentes ao processo de flotação. Evidências experimentais dentro dos princípios da fragmentação indicam que sólidos duros geralmente apresentam energia superficial mais elevada do que os friáveis, requerendo uma maior quantidade de energia para romper as forças de ligação existentes antes da formação das superfícies. A energia livre superficial dos sólidos deve ser considerada, pois o cálculo da mesma permite ainda avaliar a hidrofobicidade bem como outros parâmetros de molhabilidade.  

As partículas finas produzidas durante o processo de fragmentação aderem umas às outras, por meio de forças eletrostáticas e de van der Waals. Dessa forma, são poucas as etapas do processo de beneficiamento realizadas a seco, a água é o meio de dispersão mais econômico. Consequentemente é importante avaliar a reatividade da superfície dessas partículas, gerada pela quebra da periodicidade regular da rede cristalina dos sólidos, com as moléculas de água, ou seja, a natureza da interface mineral-água.  

Em comparação com o interior do cristal, aqueles da camada mais externa apresentam forte tendência de interação com outras espécies químicas normalmente presentes na polpa. Esta interação é a causa principal dos fenômenos de adsorção que ocorrem na interface mineral-água. Estes fenômenos podem ser de natureza química, ocasionando a formação de novos compostos na superfície do mineral. Em outras situações, forças de origem física, eletrostáticas, por exemplo, são predominantes. As propriedades elétricas das interfaces são estudadas com auxílio do modelo da dupla camada elétrica-DCE.

As diversas ferramentas disponíveis nessa área de estudo podem explicar a ação de surfatantes em alguns sistemas minerais bem como projetar reagentes capazes de fornecer maior efetividade ao aproveitamento de minerais valiosos. A estreita colaboração entre os estudiosos dos fundamentos e os que se dedicam a resolver os problemas na indústria mineral mais imediatos, gerados pela prioridade econômica, pode ajudar a vencer com maior rapidez os desafios tecnológicos impostos aos pesquisadores.

A flotação possui três etapas em que os comportamentos vão mudando à medida que o processo avança, a primeira etapa é a própria mudança de comportamento, onde as três fases presentes no processo (sólido, líquido e gasoso) começarão a sofrer as devidas modificações. A segunda são as interações que ocorrerão na célula de flotação, causando mudanças superficiais nas partículas sólidas presentes na fase líquida. E por fim o fenômeno de dessorção, processo inverso da adsorção. A dessorção é a remoção de produto químico previamente adsorvido na superfície da partícula.

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2. Etapas do Processo de Flotação

2.1 Mudanças de Comportamento

A concentração de minerais requer três condições básicas:

• Liberabilidade - A liberação dos grãos dos diferentes minerais é obtida através de operações de fragmentação (britagem e moagem) intercaladas com etapas de separação por tamanho. Diferentes minérios podem apresentar diferentes graus de liberação para um mesmo tamanho de partícula. Quanto menor for o grau de liberação, maior vai ser a intensidade da moagem e, consequentemente, o custo e a geração de finos. Como se sabe, a presença de finos causa uma série de dificuldades para o processo.
• Separação dinâmica - Está diretamente ligada aos equipamentos empregados. As máquinas de flotação se caracterizam por possuírem mecanismos capazes de manter as partículas em suspensão e de possibilitar a aeroção.
• Diferenciabilidade - É a base da seletividade do método, se baseia no fato de que a superfície de diferentes espécies minerais pode apresentar distintos graus de hidrofobicidade.

A seletividade do processo de flotação baseia-se no fato de que a superfície de diferentes espécies minerais podem apresentar distintos graus de hidrofobicidade. O conceito de hidrofobicidade de uma partícula está associado à sua umectabilidade ou "molhabilidade" pela água. Partículas mais hidrofóbicas são menos ávidas por água. Em termos de polaridade os compostos químicos se dividem em polares e apolares, em função de apresentarem ou não um dipolo permanente. A importância da polaridade reflete-se no fato de que existe afinidade entre substâncias ambas polares ou ambas apolares (ou não polares), não havendo geralmente, afinidade entre uma substância polar e outra apolar.