Flotaçao Mineral

1. Introdução

A flotação é um processo de concentração muito utilizado na industria mineral, possibilita o aproveitamento de minérios complexos e também os de baixo teor com baixo custo e rendimentos satisfatórios. A primeira patente foi registrada na década de 60, Boutin e Tremblay (1962) registraram uma patente da técnica de flotação em coluna. Apresenta-se neste trabalho a flotação direta, ou seja, descrevendo os aspectos básicos, reagentes, equipamentos, instrumentos de medição e controle, variáveis do processo e opções de fluxo do processo.

2. Aspectos básicos do processo de flotação

O processo de flotação tem o objetivo de sólido-sólido, baseando na diferença de hidrofobicidade dos minerais.

- Hidrofobicidade é associada a molhabilidade pela água, as partículas mais hidrofóbicas são menos ávidas por água, apresentam aversão à água, tem essencialmente superfície não-polar, tendo maior afinidade com o ar.

- Hidrofilicidade é o oposto da hidrofobicidade, as partículas são ávidas por água, apresentam superfície polar, tendo maior afinidade com a água que com o ar, minerais naturalmente hidrofólicos podem ter sua superfície tomada hidrofóbica através da adsorção de regentes conhecidos como “coletores.

- Polaridade é a característica dos compostos químicos de apresentarem ou não um dipolo permanente. Existe afinidade entre substâncias ambas polares, ou ambas apolares, não havendo geralmente, afinidade entre uma polar e outra polar.

- A flotação do minério tem como objetivo a remoção da sílica do minério de ferro, ou seja, realizar a concentração do minério de ferro. Existem vários tipos de flotação:

- Eletro-Flotação: Princípio para a geração de micro-bolhas é a eletrólise de soluções aquosas com a produção de gás nos dois eletrodos. Tem aplicação na indústria na remoção de sistemas coloidais leves, tais como emulsificação de óleo em água, íons, pigmentos, tintas, e fibras também em água. Tem com vantagem a clarificação da água e a desvantagem é a baixa quantidade de gás que flui por unidade de tempo, a emissão de gás hidrogênio, o custo do eletrodo e a manutenção e o volume de resíduo produzido;

- Flotação por ar disperso, As bolhas são formadas mecanicamente pela combinação de um agitador mecânico de alta velocidade e um sistema injetor de ar. Esta tecnologia faz uso da força centrífuga desenvolvida no processo. O gás, introduzido no topo, e o líquido se misturam completamente e, após passar por um dispersor fora do impulsor, forma múltiplas bolhas cujos tamanhos variam de 700-1500 µm de diâmetro. Este método, bastante conhecido no processo de flotação mineral e também utilizado na indústria petroquímica, para separação de óleo-água;

- Flotação por ar dissolvido, as bolhas são formadas pela redução de pressão da água pré-saturada com ar à pressões mais altas que a atmosféricas. A água supersaturada é forçada através de válvulas de agulha ou orifícios especiais, e nuvens de bolhas, de 30-100 µm de diâmetro são produzidas rio abaixo da constrição;

DAF (figura 1) foi reconhecido como um método de separação de partículas no início do século X e desde então tem encontrado diversas aplicações. É de longe o método mais usado para tratamento de efluentes industriais.

Figura 1: A unidade convencional do DAF, com água reciclada no saturador • Flotação por aspersão (nozzle), este processo utiliza um aspirador de gás para extrair o ar da água reciclada, que em seguida é descarregado em um recipiente de flotação, para desenvolver uma mistura de ar e água de duas fases. As bolhas formadas têm diâmetros que variam de 400-800 µm, as vantagem são as seguintes: baixos custos iniciais e de consumo de energia, porque uma simples bomba de ar é a fonte da mistura e do ar; menos manutenção e maior tempo de vida do equipamento, porque a unidade não tem partes que se movem em alta velocidade.

As aplicações descritas foram exclusivamente na indústria petroquímica para separação de emulsões e tratamento de óleo carregado com metal pesado em água residuária.

Figura 2: Unidade de flotação por aspersão contínua.

• Flotação centrifuga, o separador e o contator pode ser um hidrociclone, ou um simples cilindro. Então um campo centrífugo é desenvolvido. A aeração ocorre tanto pela injeção de ar pelo fluxo de constrição, quanto pelos misturadores estáticos ou nozzles. O tamanho médio da bolha formada varia de 100-1000 µm. O pulverizado de ar hidrociclone, pode ser classificado como a unidade de flotação centrífuga. Consiste em um sistema de aeração onde o ar é pulverizado através de uma parede de um tubo poroso encamisado e é cortado em numerosas pequenas bolhas pelo rodamoinho de alta velocidade na fase aquosa.

Figura3: Unidade de flotação centrífuga • Flotação rápida, esta célula aparenta ter um grande potencial para separação sólido/líquido e líquido/líquido no processo mineral. Sua principal vantagem é grande quantidade de gás que flui por unidade de tempo, alta eficiência e custo do equipamento moderado. Além disso, sem partes móveis, a célula de flotação rápida tem baixo consumo de potência e baixo custo de manutenção. A célula consiste de uma zona de aeração/contato, uma zona de bolha-partícula ou de desengate e uma zona de limpeza ou formação de espuma. A bolha (tamanho médio) formada na célula tem de 100-600µm de diâmetro. Problemas de exatidão do processo foram resolvidos recentemente e tem sido aplicado no tratamentos de água residuária e recuperação de solvente.