Flotação reversa em química

INTRODUÇÃO

Este trabalho visa apresentar uma abordagem geral sobre concentração mineral, visando mais especificamente á flotação reversa. 

No tratamento de minérios, a flotação (“frothflotation”) é sem dúvida a técnica mais importante e versátil, e seu uso e aplicação vêm sendo continuamente expandidos, com o objetivo de tratar grandes quantidades de minério e para abranger novas áreas.

Originalmente patenteado em 1906, o processo de flotação tem permitido o beneficiamento de minérios de baixos teores e finamente disseminados, antes classificados como economicamente inviáveis.

 No Brasil, todas as grandes unidades produtoras de pellet-feed utilizam a flotação reversa, sendo o rejeito constituído predominantemente de quartzo e o concentrado de óxidos e hidróxidos de ferro. Os reagentes mais utilizados são amina e amido de milho, que atuam, respectivamente, como coletor/espumante e depressor.

CONCENTRAÇÃO MINERAL

A concentração de minérios ocorre quando é preciso separar os minerais de interesse dos de ganga. Para que a separação ocorra, é preciso que os minerais de interesse não estejam fisicamente agregados aos que não são de interesse, por isso a importância das etapas de fragmentação e classificação, que realizam e monitoram a separação. Além disso, o tamanho das partículas afeta a eficiência de todos os processos de separação por concentração e, por isso o tamanho no qual ocorre a liberação pode influenciar a escolha do processo.

A separação de minerais exige que haja uma diferença física ou físico-química entre o mineral de interesse e os demais, o que pode ser desde fácil até muito complexa, dependendo do minério.

Duas propriedades físicas são as mais utilizadas na separação física ou concentração de minerais: diferença da densidade e diferença de susceptibilidade magnética. Dentre as propriedades se destacam também a cor, condutividade elétrica, molhabilidade superficial e solubilidade.

Quando não houver a diferença de propriedade física entre os minerais que se quer separar, existirá á necessidade de métodos de concentração mais complexos. Nesses casos, a flotação pode ser uma técnica utilizada que tem como base propriedades físico-químicas de superfícies dos minerais.

O QUE É FLOTAÇÃO

Flotação é uma técnica de separação de misturas que consiste na introdução de bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Com isso, verifica-se que as partículas aderem às bolhas, formando uma espuma que pode ser removida da solução e separando seus componentes de maneira efetiva. O importante nesse processo é que ele representa exatamente o inverso daquele que deveria ocorrer espontaneamente: a sedimentação das partículas. A ocorrência do fenômeno se deve à tensão superficial do meio de dispersão e ao ângulo de contato formado entre as bolhas e as partículas.

PRINCIPIOS BASICOS DA FLOTAÇÃO

 A teoria da flotação é complexa, envolvendo três fases (sólido, líquido e gás) com muitos sub-processos e interações. O processo de flotação é compreendido por basicamente três mecanismos: i. Colisão e adesão (“attachment”) seletiva de partículas a bolhas de ar (flotação “real” – “trueflotation”); i. Resistência ao cisalhamento e transferência de partículas à zona de espuma; i. Resistência da unidade bolha-partícula na espuma e transferência ao concentrado. A adesão de partículas a bolhas de ar é o mecanismo mais importante e é responsável pela maior quantidade de partículas que são reportadas ao concentrado, mecanismo esse denominado flotação “real” (“trueflotation”). Embora a flotação “real” seja o mecanismo dominante na recuperação seletiva de partículas minerais, a eficiência de separação entre o mineral de interesse (a ser flotado) e a ganga é também dependente do grau de resistência da unidade bolha-partícula ao cisalhamento dentro da célula (“entrainment”) e a resistência dessa unidade na espuma e posterior transferência ao concentrado (“entrapment”). Diferentemente da flotação “real”, que é seletiva (adesão bolha-partícula) às propriedades superficiais das partículas minerais, tanto as partículas de mineral de interesse quanto às de ganga, podem ser recuperadas por arraste hidrodinâmico, arraste por oclusão em agregados, ou arraste por “slimecoating” ou recobrimento por ultrafinos ou “lamas”.

FLOTAÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO

Atualmente, a flotação é o método mais importante e versátil para concentração de minérios. O usa da flotação permite a concentração de minérios de baixo teor antes considerados de beneficiamento economicamente inviável.

Na flotação, as partículas de mineral minério e ganga, uma vez liberadas e em

suspensão na polpa processada, têm sua hidrofobicidade alterada pela adição de reagentes, criando diferenciabilidade entre as espécies envolvidas.

 A separabilidade dinâmica na flotação ocorre com a adição de bolhas de ar na polpa, causando o arraste de partículas de ganga hidrofobizadas e afundamento de partículas de mineral minério hidrofilizadas.

LIBERABILIDADE

A liberalidade na flotação deve ser garantida nas etapas anteriores do processo.

Quanto mais liberado o material alimentado, menor será a quantidade de ferro

envidada ao rejeito e menor a quantidade de sílica no concentrado.

A granulometria que garante a liberalidade depende da natureza do minério é

determinada em ensaios de caracterização mineral em tempo de projeto da usina de beneficiamento.

DIFERENCIABILIDADE

A propriedade diferenciadora que viabiliza a flotação é a polaridade das superfícies das espécies envolvidas. Sendo a água polar e o ar apolar, superfícies polares são hidrofílicas enquanto superfícies apolares são hidrofóbicas.

A maioria dos minerais possui superfície polar, e, portanto hidrofílica. Porém é

possível manipular uma superfície hidrofílica tornando-a hidrofóbica pela adição de reagentes químicos. A flotação, ao contrário de outros métodos de concentração, manipula a superfície hidrofílica do minério e, por isso, é uma operação cujo funcionamento se baseia nas propriedades químicas das espécies envolvidas.

Os reagentes envolvidos na operação de flotação são os seguintes:

∙ Coletores: são agentes que se caracterizam por ter uma molécula

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