Flotação reversa em química

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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

heteropolar com uma parte orgânica (apolar) e outra inorgânica (polar), de

forma que se combinam com superfícies polares dos grãos minerais,

deixando exposta a parte apolar e assim transformando uma superfície

hidrofílica em hidrofóbica;

∙ Depressor: inibe a adsorção do coletor na espécie que não deve flotar,

impedindo sua hidrofobização;

∙ Ativador: intensifica a adsorção do coletor na espécie a ser flotada;

∙ Regulador de pH: utilizados no controle do pH de modo a otimizar a

eficiência do processo;

∙ Dispersante: utilizados para evitar que partículas muito finas se aglomerem

na superfície de partículas maiores ou formem aglomerados entre si;

∙ Espumante: atua diminuindo a tensão superficial da água e assim

aumentando a estabilidade da espuma formada.

No beneficiamento de minérios de ferro, a rota mais utilizada é a flotação catiônica reversa, que utiliza a amina como coletor (embora exerça um papel secundário de espumante), amido gelatinizado como depressor e a soda cáustica como regulador de Ph. A amina hidrofobiza os grãos nos quais a

ganga predomina, o amido impede a hidrofobização dos grãos nos quais o mineral minério predomina e a soda cáustica garante o controle do pH no ponto ótimo de ação do coletor.

Os reagentes a serem utilizados na flotação do minério de ferro serão o amido gelatinizado e a amina. A amina tem a função específica de modificar a superfície das partículas de sílica, tornando-as hidrofóbicas (sem afinidade com água). Entretanto, se a amina for adicionada diretamente na polpa de minério, as partículas minerais de ferro também se tornarão hidrofóbicas, impossibilitando a concentração por flotação. Para evitar este problema, a polpa de minério deverá ser previamente misturada com solução de amido gelatinizado. O amido atuará, portanto, como depressor do minério de ferro. Na etapa posterior, quando a amina for adicionada á polpa, ela irá atuar somente sobre as partículas de sílica, tornando-as hidrofóbicas, possibilitando a flotação das partículas de sílica (hidrofóbicas) das partículas minerais de ferro (hidrofílicas).

REATORES DE FLOTAÇÃO

No beneficiamento de minérios de ferro, a rota de flotação mais utilizada é a flotação catiônica reversa, ou seja, o flotado é a ganga hidrofobizada e o afundado é o mineral-minério deprimido.

Em um reator de flotação, a polpa alimentada é previamente tratada com os

reagentes que induzem a diferenciabilidade entre as espécies envolvidas. O material alimentado segue um fluxo descendente por gravidade e entra em contato com as bolhas de ar em contracorrente. A ganga hidrofobizada é flotada com as bolhas de ar e direcionada ao rejeito por transbordo enquanto o concentrado decanta e é recolhido pelo fundo do reator.

Células de flotação possuem agitadores, ao contrário das colunas que contam com água de lavagem da espuma para evitar o arraste mecânico de partículas

hidrofílicas. Colunas têm uma razão altura/largura maior que as das células. As

diferenças construtivas das colunas fazem com que sejam mais adequadas à

flotação de finos e células são mais utilizadas na flotação de grossos. Apesar destas diferenças, o princípio de separação é o mesmo.

[pic 1] [pic 2]

Coluna de flotação

CÉLULAS DE FLOTAÇÃO

As células de flotação consistem basicamente de um tanque com agitados que mantém a polpa de minério em suspensão. O eixo do agitador é feito de estrutura tubular, através do qual é introduzido ar na célula através de sopradores, criando bolhas de ar produzidas pela agitação mecânica. Dessa forma, a aderência de pequenas partículas ás bolhas de ar reduz a gravidade.

Específica das partículas combinadas de mineral e ar, de forma que a gravidade específica dessa associação é inferior á gravidade específica da polpa. Com isso, as partículas hidrofóbicas aderem ás bolhas e são arrastadas para cima, saindo pelas calhas de flotado da célula. As partículas hidrofílicas se mantêm em suspensão na polpa, saindo lateralmente na abertura próxima ao fundo do tanque. A alimentação de polpa na célula é realizada na extremidade oposta