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

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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.

Nos sistemas de flotação a fase líquida é sempre a água, uma espécie polar, e a fase gasosa é quase sempre o ar, constituído basicamente por moléculas apolares. Uma substância hidrofóbica pode agora ser melhor caracterizada como aquela cuja superfície é essencialmente não-polar, tendo maior afinidade com o ar que com a água. Por outro lado, substância hidrofílica é aquela cuja superfície é polar, indicando maior afinidade com a água que com o ar.

A separação entre partículas naturalmente hidrofóbicas e partículas naturalmente hidrofílicas é teoricamente possível fazendo-se passar um fluxo de ar através de uma suspensão aquosa contendo as duas espécies. As partículas hidrofóbicas seriam carreadas pelo ar e aquelas hidrofílicas permaneceriam em suspensão.

Cada mineral apresenta uma composição química e estrutura cristalografia própia, a superfície é formada a partir da rupitura de ligações químicas ocorridas no processo de moagem, ligações fortes dão origem a superfície polares, ligações frágeis gera superfícies apolares. Partículas apolares tem afinidade com a bolha e são hidrofóbicos e partículas polares tem afinidade com a água, por isso são hidrofílicos.

Há a possibilidade de manipulação das superfícies transformando superfícies hidrofílicas em hidrofóbicas através da adição de reagentes. A escolha adequada dos reagentes contribui para o sucesso de quatro eventos essenciais para a flotação: dispersão das partículas na polpa, adsorção seletiva do coletor, estabilidade das bolhas e adesão partícula-bolha.

Dentre os diferentes tipos de reagentes, destacam-se os coletores cujas moléculas são constituídas por uma parte polar carregada, que interage com a superfície do mineral, e uma parte apolar, que interage com a bolha de ar, ou seja, os mesmos absorvem sobre as superfícies de alguns minerais, tornando-as hidrofóbicos (ou aerofílicos) e facilitam a fixação do mesmo à bolha (parte apolar da molécula).

Os depressores adsorvem-se sobre a superfície de alguns minerais, reforçando o caráter hidrofílico dos mesmos, evitando desta forma a adsorção dos coletores. Logo, os mesmos devem ser adicionados antes da adição de coletores. Os ativadores têm a função de ativar uma determinada espécie mineral para facilitar a ação dos coletores. E os desativadores têm a função inversa do ativador.

Reguladores de ph são reagentes inorgânicos geralmente, ácidos e bases, adicionadores para o controle de pH da polpa. Espumantes são reagentes tensoativos que atuam na interface líquido/gás, pelo fato de diminuir a tensão superficial da água, os mesmos ajudam a manter as bolhas razoavelmente estáveis, formando a espuma.

Através de ensaios de microflotação realizados em tubo de halimond, faz-se o estudo das cargas elétricas, com o objetivo de identificar o pH mais adequado que deve ser utilizado no processo, que é justamente aquele que apresenta uma carga nula na interface sólido/líquido(PCZ), garantindo-se assim um equilíbrio elestrostático na solução, evitando assim a presença de íons determinadores de potencial.

Para o sucesso da união partícula-bolha no processo de flotação. Não basta que a partícula seja hidrofóbica e que a bolha seja estável, é necessário também o comprimento do critério cinético. A cinética envolve aspectos físicos (como a adesão e destacamento partícula-bolha, velocidade dos fluxos de polpa e bolhas, escoamento de líquido através da fase espuma, etc) e químicos (adsorção de reagentes, na superficie dos minerais, hidrólise ou dissociação dos reagentes, influência de pH e das concorrentes dos reagentes, etc). Quando a barreira energética for vencida, ocorre então à adesão partícula-bolha dentro de um intervalo de tempo.

Ainda existem três critérios subjacentes ao processo de flotação que devem ser identificados para facilitar o processo

- A partícula deve colidir com a bolha de ar (colisão)

- O filme líquido delgado que separa a partícula mineral e a bolha de ar deve ser rompido (adesão)

- O agregado partícula-bolha tem de ser suficientemente resistente para resistir à força de cisalhamento na célula de flotação (transporte)

A forma irregular as partículas pode ocasionar a existência de pontos com maior reatividade do que outros, prejudicando assim a adesão partícula-bolha, diminuindo assim a seletividade do processo.

Dupla camada elétrica se forma quando partículas sólidas adquirem uma carga elétrica superficial quando postas em contato com uma fase aquosa, essa carga superficial adquirida