Bolhas da Flotação
O resumo de alguns itens importantes para o assunto: Flotação!
Veja também como otimizar o seu processo!
Flotação: É um processo de separação aplicado a partículas sólidas que explora diferenças nas características de superfície entre as várias espécies presentes. O método trata misturas heterogênceas de partículas suspensas em fase aquosa (polpas). A seletividade do processo de flotação baseia-se no fato de que a superfície de diferentes minerais pode apresentar diferentes graus de hidrofobicidade, que pode também ser induzida, que é o mais comum.
Coletor: São aqueles reagentes que atuam na interface sólido/líquido (surfatantes), alterando a superfície mineral, que passa de caráter hidrofílico para hidrofóbico. São compostos heterogêneos constituídos de um grupo inorgânico ativo e uma cadeia hidrocarbônica. A parte inorgânica (polar) da molécula é a porção coletora que adsorve na superfície mineral. Por sua vez a cadeia hidrocarbônica (apolar) promove a hidrofobicidade da superfície mineral. São exemplos de coletores os tiocompostos, cadeias com pelo menos um átomo de enxofre S não ligado ao oxigênio, e compostos ionizáveis não-tio, como derivados da amina (RNH3+), RCOOH, R-SO3-Na+, RPO4H2 dentre outros.
Espumante: Em geral a mera passagem de um fluxo de ar pela polpa não é suficiente para carrear as partículas hidrofóbicas. Faz-se necessária a formação de uma espuma estável, que é obtida pela ação dos espumantes. Trata-se de espécies químicas que adsorvem na interface ar/água e reduzem a tensão superfícial, criando condições propícias para a geração de espumas estáveis, e têm, ainda, a importante função de atuar na cinética da interação partícula-bolha, fazendo com que o afinamento e a ruptura do filme líquido ocorram dentro do tempo de colisão. São exemplos os grupos polipropileno glicol, éter alquil polipropilenoglicol, álcoois alifáticos.
Modificadores: São substâncias orgânicas ou inorgânicas que são usadas na maioria dos processos de flotação para aumentar a seletividade do sistema. As ações dos modificadores são diversas, destacando-se: ajuste do pH do sistema, ajuste do Eh do sistema, controle do estado de dispersão das partículas na polpa (dispersantes e agregantes), facilitar e tornar mais seletiva a ação do coletor (ativação) e tornar um ou mais minerais hidrofóbicos e imunes à ação do coletor (depressão).
Modulação do pH – é efetuada mediante a adição de ácidos e de bases. Deve-se levar em conta o fato de que o ânion do ácido ou o cátion da base poderá, em alguns sistemas, adsorver-se especificamente e alterar as características das interfaces envolvidas.
Modulação do Eh, potencial eletroquímico do sistema – importante na flotação de sulfetos, envolvendo a adição de redutores e oxidantes, o emprego de nitrogênio como fase gasosa ou a moagem com corpos moedores e revestimentos inoxidáveis.
Controle do estado de agregação da polpa – por meio da adição de dispersantes e agregantes (coagulantes e floculantes).
Em geral, os dispersantes exercem também o papel de depressores da ganga. As ações de disperção e de agregação estão intimamente ligadas com o pH. Um polpa dispersa usualmente favorece a flotação. Uma floculação seletiva do(s) mineral(is) que se dirige(m) ao afundado poderá ter um efeito benéfico. São exemplos de floculantes os polímeros naturais e sintéticos de alto peso molecular, e os de alto peso molecular e também o silicato de sódio são dispersantes, dentre outros.
Ativação – Por meio da adição de reagentes capazes de tornar mais eficaz e/ou seletiva a ação dos coletores. São exemplos os cátions metálicos, como cúprico, e de sulfetos contendo ouro associado, o chumbo, dentre outros.
Desativação – Por meio da adição de reagentes capazes de remover um ativador da superfície de um dado mineral, tornando-a menos propensa a reagir com o coletor. Esses reagentes têm, portanto, a função de melhorar a seletividade do processo de flotação.
Depressão – Por meio da adição de reagentes capazes de inibir a ação do coletor e hidrofilizar a superfície dos minerais que se destinam ao afundado. São exemplos o amido de milho (amilose + amilopectina após gelatinização), derivados da celulose, CaO, HF, NaSH, ZnSO4, NaCN ou Ca(CN)2, dentre outros. (DIFERENTE de desativador)
Limites superiores e inferiores da granulometria do minério na flotação: O tamanho máximo da alimentação para um sistema de flotação pode ser estabelecido em função do tamanho de liberação do mineral útil. Porém, em muitos casos, este tamanho é limitado pela força de adesão entre partícula e bolha. Ou seja, o fluxo ascendente de bolhas não é capaz de levitar partículas muito grandes. O limite inferior da faixa
granulométrica é fixado em função do tamanho em que começam a ocorrer efeitos deletérios ao sistema, como o recobrimento de partículas maiores por lamas ou o consumo excessivo de reagentes devido à grande área superficial específica das partículas menores. É uma prática consolidada na faixa de 10 a 250um para minérios de ferro.
Flotação reversa de minério de ferro: a prática industrial da flotação de minérios de ferro envolve principalmente a rota de flotação catiônica reversa de minério de ferro com aminas parcialmente neutralizadas com ácido (R-NH3+, R é o grupo apolar hidrofóbico, NH3+ é o grupo polar hidrofílico) utilizadas como o coletor de quartzo, adsorvendo na sua superfície e tornando-o hidrofóbico, e amido de milho gelatinizado empregado como depressor de óxidos e hidróxidos de ferro, adicionado à polpa previamente à adição da amina, tornando essas partículas hidrofílicas e impedindo-as de flotar. As eteraminas também exercem papel de espumantes. O amido adsorve preferencialmente aos óxidos e hidróxidos de ferro impedindo a adsorção significativa da amina no ferro, que então adosorve nas partículas de quartzo tornando-os hidrofóbicos e fazendo-os flotar.
O ponto isoelétrico do quartzo é em pH 2,65 (em pH mais básico possui carga superficial negativa) e o da hematita (principal mineral fonte de ferro) entre 6 e 7 (em ph mais básico possui carga superficial negativa). A flotação é feita em torno de pH 10,5 garantindo que as partículas de ambos os minerais tenham mesma carga facilitando a dispersão das mesmas e ainda é um pH que permite que as aminas atuem como coletoras e espumantes (em pH 10,5 50% da amina encontra-se na forma iônica que atua como coletor, não sendo necessário a adição de espumante devido aos 50% restantes na forma molecular), e o amido como depressor.
Potencial Zeta – O potencial zeta mede o potencial elétrico no plano de cisalhamento. Varia com Concentração de eletrólitos, concentração de íons que determinam o potencial, pH por exemplo (A concentração do íon determinante do potencial na qual o potencial zeta é zero é definida como o ponto isoelétrico), concentração de surfactantes.
Quanto maior a concentração de eletrólito no meio, menor será a distância na qual ainda existe potencial eletrostático (Ψ) significativo e, portanto, mais favorável será a agregação das partículas.
Cinética de Flotação – As velocidades com que as espécies minerais são removidas da célula obedecem a leis semelhantes às da cinética química. Assim, pode-se falar em cinéticas de flotação de ordem zero, de primeira ordem e de segunda ordem. O modelo de primeira ordem sugere que R = e-kt, portanto quanto maior for a constante cinética de flotação, menor será a taxa de flotação.
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