Angulo de contato e sua importância na flotação
Por: Igor Henry • 22/2/2016 • Trabalho acadêmico • 2.516 Palavras (11 Páginas) • 420 Visualizações
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE- UFCG
CENTRO DE TECNOLOGIA DE RECURSOS NATURAIS- CTRN
UNIDADE ACADÊMICA DE MINERAÇÃO E GEOLOGIA- UAMG
CURSO DE ENGENHARIA DE MINAS
DISCIPLINA: TRATAMENTO DE MINÉRIOS III
PERÍODO: 2015.1
ESTUDO SOBRE O ÂNGULO DE CONTATO E SUA INFLUÊNCIA NA FLOTAÇÃO
Aluno:
Igor Henry Cavalcante de Almeida Mat:. 111110682
Professor:
José Avelino Freire
Campina Grande-PB, 11 de novembro de 2015.
Resumo: A flotação é amplamente utilizada na indústria mineral por separar o mineral de interesse da ganga com o objetivo de produzir um concentrado com alto teor. Desse modo, a chance de êxito do processo dependerá do quão diferentes são as superfícies das espécies a serem separadas. Para causar essa diferenciabilidade, há a adição criteriosa de determinados reagentes que transformam superfícies hidrofílicas em hidrofóbicas. Para compreender esse processo, e, assim, aumentar a eficiência da separação, estudar as propriedades físico-químicas de superfície, estabelecendo a natureza e a ligação entre as interfaces sólido-liquido, sólido-gás e gás-líquido, nos dará a base de entendimento necessária para explicar a maioria dos fenômenos relacionados à flotação. E o estudo do ângulo de contato, θ, entre as interfaces é essencial para entender como a flotação ocorre. Este trabalho estuda o ângulo de contato e sua influência visando aumentar as diferenças superficiais dos minerais que se deseja separar e a consequente eficiência do processo de flotação. Conclui-se que o ângulo de contato depende da tensão superficial líquido-gás, da energia livre, da concentração e tipo de reagente e da faixa de pH utilizada, e que são necessários estudos e ensaios que determinem, com exatidão, os ângulos de contato das mais variadas espécies minerais, propiciando uma flotação mais eficiente.
Palavras-chave: ângulo de contato; hidrofobicidade; tensão superficial; interface; flotação.
- Introdução
A química de interfaces exerce um papel preponderante na tecnologia mineral [1]. A flotação é uma aplicação do estudo de físico-química de superfície, visto que várias espécies minerais podem ser separadas umas das outras, ao serem dispersas em meio um aquoso, que contém reagentes que controlam e mudam suas propriedades superficiais para uma separação eficiente [1].
Uma vez que a flotação se dá em meio trifásico – ou seja, envolve as fases: Sólida, Liquida e Gasosa – para compreender esse processo, e, assim, aumentar a eficiência da separação, estudar as propriedades físico-químicas de superfície, estabelecendo a natureza e a ligação entre as interfaces sólido-liquido, sólido-gás e gás-líquido, nos dará a base de entendimento necessária para explicar a maioria dos fenômenos relacionados à flotação. E o estudo do ângulo de contato, θ, entre as interfaces é essencial para entender como a flotação ocorre.
- Objetivo
Este trabalho tem o intuito de fazer um estudo sobre o ângulo de contato e sua influência para aumentar a diferenciabilidade das espécies minerais que se deseja separar. Aumentando, desse modo a eficiência da flotação. Para tal, será abordada toda a base teórica do assunto, além da descrição detalhada de como realizar um ensaio para a determinação do ângulo de contato.
- Revisão Bibliográfica
As propriedades dos minerais determinam e influenciam as características das interfaces sólido-líquido (partícula-água) e sólido-gás (partícula-bolha). E as ligações químicas entre essas interfaces são resultado direto das ligações existentes no Bulk (interior) de cada fase e da estrutura eletrônica dos átomos que participam dessas interações [1].
A estrutura cristalina e a reatividade dos minerais dependem da geometria do arranjo de seus átomos, que, por sua vez, depende do tamanho deles e da natureza da ligação que os mantém unidos, podendo ser ligações fortes como covalentes e iônicas (além das ligações metálicas) e ligações fracas como as ligações de Pontes de Hidrogênio e as ligações de van der Waals. As figuras 1, 2 e 3 representam exemplos das estruturas cristalinas do Cloreto de Sódio, do diamante e do grafite respectivamente.
Os átomos no interior do retículo encontram-se perfeitamente balanceados em termos energéticos, pois estão ligados a vários outros átomos vizinhos. Os átomos das extremidades, por não estarem ligados com átomos posicionados acima e lateralmente a eles, possuem energia livre, dita energia superficial específica (J/m2), que é maior nos átomos mais externos (menos balanceados). Para líquidos, usa-se o termo tensão superficial (N/m ou J/m2) [2].
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Figura 1- Estrutura Cristalina do NACl. Retirado de
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Figura 2- Estrutura Cristalina do Diamante. Retirado de
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Figura 3- Estrutura Cristalina do grafite. Retirado de
As ligações livres insaturadas das camadas superficiais de átomos surgem devido à existência da energia livre superficial, cuja magnitude determina a natureza, a característica superficial do mineral e a molhabilidade deste com água e com as substâncias dissolvidas na água (íons, reagentes químicos) [2].
- Sólidos hidrofóbicos x hidrofílicos
A hidrofobicidade de um sólido pode ser estudada diretamente pelo ângulo de contato θ entre as fases sólida, liquida e gasosa [1]. Como a maioria dos minerais são substâncias químicas polares (ou seja, provenientes de ligações químicas fortes), poucos são naturalmente hidrofóbicos. Minerais como carvão, grafita e molibdenita, devido suas estruturas químicas desorientadas (conforme figura 3) provenientes de ligações químicas fracas, são apolares, não tendo afinidade com a água e sim com o ar (fase gasosa) [2].
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