Flotaçao
POLITEC CURSO DE MINERAÇAO BENEFICIAMENTO II to view nut*ge ROMÁRIO ANDRADE LEANDRO DO CARMO SAYMON HUDSON PRISCILA MIRANDA SAMUEL WESLEY RENATO criada uma interface ar-líquido de grande área que deve ser estável. Logo, para alcançar resultados satisfatórios utilizam-se espumantes e outros aditivos com finalidades diversas. [pic] Figura 1-9. 1 – Aparelhos de flotação. (a) Célula; (b) Coluna. O uso da técnica de flotação no tratamento de minério apresenta grande flexibilidade. ? utilizada no tratamento de carvões com teores de 80,0% de carbono e magnesita com conteúdo em MgC03 acima de 90,0%. Também, é utilizada no tratamento de minérios de cobre de origem porfiritica dos quais pode ser recuperado molibdênio, sob a forma de molibdenita, com teores da ordem de 0,02%. A faixa granulométrica das partículas está usualmente entre 1 ,0mm, para carvões, e 5,0pm no caso de oxi-minerais. No caso específico do minério de ferro, que será tratado neste trabalho, a faixa granulométrica está compreendida entre 10,0 a 250,0pm.
O conhecimento das propriedades superficiais dos minerais é de grande importância para o entendimento e desenvolvimento das condições de reagentes que propiciem a seletividade no rocesso de flotação. Dentre essas propriedades cita-se a carga superficial que a maior parte das partículas adquire quando postas em contato com um meio aquoso. Os mecanismos mais importantes de geração de carga superficial de sólidos em meio aquoso sao: • Ionização da superfície; • Dissolução de (ons; • Adsorção de íons provenientes da solução e • Defeitos na rede cristalina dos minerais.
A formação de uma dupla camada elétrica (DCE) na interface sólido/líquido ocorre pela atração de [ons de carga elétrica contrária à carga do sólido, denominados de contra-íons visando, esta forma, o equilíbrio d PAGF 15 carga do sólido, denominados de contra-íons visando, desta forma, o equilbrio da carga na interface. A probabilidade de ocorrer a flotação de uma dada particula mineral é descrlta como sendo um produto de três probabilidades individuais, conforme mostrado na equação a segulr: . Pc. (l -Pd) Onde: Equação 1 . g. P probabilidade de flotação; pa = probabilidade de adesão entre partículas hidrofóbicas e bolhas de ar; PC = probabilidade de colisão bolha-part(cula; Pd – probabilidade do rompimento bolha-part[cula. A probabilidade de adesão (Pa) está diretamente relacionada o ambiente químico predominante em um dado sistema de flotação, isto é, essa probabilidade poderá ser influenciada pela mineralogia, reagentes e condições da polpa, sendo controlada predominantemente pelas forças superficiais. A probabilidade de colisão (Pc) é especialmente influenciada pelo tamanho da partícula, da bolha e pela turbulência do sistema.
As outras duas probabilidades são governadas pela hidrodinâmica do sistema de flotação. EQUIPAMENTOS – Célula Em células mecânicas de flotação, para que ocorra colisão entre bolhas e partículas, e necessário que essas estejam dequadamente suspensas no meio aquoso. Tal suspensão advém da ação mecânica do rotor também chamado de impelidor) sobre o meio, p ontinuamente, um fluxo encontram-se em uma região da célula denominada zona de coleta, região onde ocorrem as interações particula-bolha, ou seja, colisão e adesão.
Assim como bombas centrífugas, células mecânicas de flotação são membros da família das turbo-máquinas. Em tais equipamentos, a polpa entra no sistema paralelamente ao eixo do rotor e é arremessada para a periferia em trajetória normal ao eixo (Figura 2). O volume de polpa por unidade de empo deslocado pelo sistema é denominado de vazão de bombeamento (Qb). [picl Células de Flotação por a Coluna induzido FAI A coluna de flotação inclui o corpo da coluna, o sistema de geração de bolhas, o sistema de controle de nível da polpa, o sistema de água de lavagem e o sistema de água de lavagem na calha de descarga da coluna.
A polpa de alimentação é introduzida na coluna a aproximadamente 8/4 da altura a partir da base e descende contra um enxame de bolhas que sobem, geradas pelo sistema de geração de bolhas. As bolhas de ar coletam as partículas hidrofóbicas e as ransferem para a seção superior. A zona entre a introdução de ar e o ponto de alimentação e a zona de coleta. As partículas não flotáveis deixam a zona de coleta na seção inferior da coluna através da tubulação de descarga. Na seção superior (zona de lim eza onde a água de lavagem é adicionada, as partículas transferidas para a PAGFd 15 permite o aumento de teor da espuma.
Tubulações circulares perfuradas acima da espuma (para evitar riscos de entupimentos) permitem a distribuição regular e uniforme da água de lavagem. Os fluxos de ar e água de lavagem são automatlcamente ontrolados. Na calha coletora de espuma um fluxo de égua é adicionado para ajudar a evacuar a espuma. Válvulas de controle de fluxo manuais são instaladas para ajustar a adição de fluxo de água. CIRCUITOS DE BENEFICIAMENTO O arranjo de um circuito de flotação varia de acordo com a mineralogia do minério, grau de liberação do material de interesse, teor (pureza) do produto exigido e valor do produto.
As características proprias de cada sistema de flotação impedem qualquer generalização de um circuito padrão, porém a definição de cada estágio em um circuito é apresentada a seguir: rougher”: primeiro estágio de flotação após a moagem. O objetivo desse estágio é produzir concentrado com alta recuperação. O concentrado, por ter baixo teor, é composto por contaminantes requerendo um estágio de re-tratamento. O rejeito desse estágio pode ser enviado para mais um estágio de flotação ou ser considerado como rejeito final. scavenger do roughed’: com o intuito de reduzir a perda do material de interesse e elevar a recuperação, muitas vezes, o rejeito “rougher” é enviado para esse estágio para mais uma etapa de flotação, precedida ou não de adição de reagente ara melhorar a cinética de flotação. O concentrado “scavenger do roughed’, dependendo do seu teor, pode se juntar ao concentrado “rougher” e s stágio seguinte, ou alimentação do “rougher” (vide Figura 3. 7). O rejeito “scavenger do rougher é considerado rejeito final. cleaner”: o concentrado “rougher e, dependendo do caso, o concentrado “scavenger” pode(m) seguir diretamente para mais uma etapa de flotação, denominada “cleaner ou, se necessário, for, passar previamente por uma etapa de remoagem, aumentando o grau de liberação e permitindo um maior teor no produto. Se o concentrado “cleaner” não tiver alcançado o eor desejado, ele pode seguir para mais uma etapa de limpeza, denominada simplesmente por “cleaner 2”. Já o rejeito, por apresentar um teor elevado, é enviado para de concentração. “scavenger do cleaner”: nesse estágio, o rejeito “cleaner” é reflotado. O concentrado desse estágio geralmente retorna para a alimentação do primeiro “cleaner” e o rejeito, se apresentar baixo teor, é descartado como rejeito final. O princípio de recirculação de fluxos nos estágios anteriores é o de semelhança do teor do fluxo com o da alimentação do estágio para onde o fluxo retornará, desde que a liberação seja condizente. Existem casos, como o da Caraíba Mineração, em que o rejeito “scavenger do cleaner retorna na alimentação do “rougher’.
Essa recirculação é feita para minimizar a perda de cobre. Figura 3. 7 – Exemplo de um circuito de flotação de cobre. INSTALAÇÕES BATERIA DE CÉLULAS DE FLOTAÇÃO (VALE) COLUNA (VISTA DE CIMA) COLUNA (TRANSBORDO) [PiC] COLUNA CURCULAR (FOSFA 0) REAGENTES DE FLOTAÇÃO O sucesso da flotação encontra-se na diferença no grau de hidrofobicidade, natural ou induzida, da superffcie dos minerais. Em estado natural a maioria dos minerais é “molháveis” e consequentemente não flotavéis.
Por isso, na flotação reagentes são usados para ajustar as propriedades de superfície dos componentes de uma mistura mineral. O desempenho da flotação pode ser modificado e melhorado através da adição de reagentes que atuam na superfície das espécies minerais presentes, facilitando uma separação mais seletiva. A atuação desses reagentes viabiliza grande aplicação industrial da técnica. Os reagentes tornaram-se elementos Indispensáveis do processo, afetando muito e com uma extraordinária sensibilidade. São variáveis do processo, sem as quais, a flotação moderna não existiria.
Devido à importância da aplicação desses reagentes, estudos sobre a sua influência, dosagem e tempo de contato adequados, o uso de novos produtos (naturais ou sintéticos) e os fenômenos físico-químicos resultantes de sua adição, são amplamente citados na literatura. Além disso, para cada sistema de flotação existe um coni ntes que é 15 segundo suas funções no processo são: _ Coletores, cuja função principal é proporcionar propriedades hidrofóbicas às superffcies dos minerais; _ Espumantes, que permitem a formação de uma espuma estável e o tamanho das bolhas apropriado para levar os minerais ao concentrado;
Modificadores ou reguladores, que servem para adequar a ação efetiva do coletor e aumentar sua seletividade. Além desses três grupos de reagentes, outras substâncias podem ser empregadas como dispersantes, “sequestradores” (retiram da solução cátions de metais pesados fornecendo compostos insolúveis do cétion indesejado), “dissolvedores” do coletor. Coletores A eficiência da separação depende fortemente do grau de hidrofobicidade das partículas a serem flotadas. Logo, para tornar a superffcie das partículas hidrofobizadas são adicionados no processo os coletores.
Estas substâncias se depositam seletivamente na superfície ineral, recobrindo-a, sob a forma de um filme. Deste modo, quando são adicionadas bolhas de ar, a superfície que a partícula mineral apresenta não é mais a sua superfície própria, mas sim uma outra, revestida desta substância hidrofóbica. Seus rons adsorvem na superfície do mineral reduzindo a estabilidade da camada hidratada e tornando possível a formação do contato das três fases. Os coletores são compostos orgânicos heteropolares.
Apresentam em sua estrutura molecular uma parte iônica, de caráter polar, que adsorve na superfície do mineral, e outra covalente, formada por uma cadeia orgânica que dá a idrofobicidade ao mineral. Em solução, os coletores têm a sua porção polar ionizada. A porção molecular (não polar) não é ionizável e, devido às características elétricas das ligações covalentes, molecular (não polar) não é ionizavel e, devido às características elétricas das ligações covalentes, tem maior afinidade pela fase gasosa do que pela líquida, ou seja, é hidrofóbica.
Havendo no sistema uma interface sólido/gás, a molécula do coletor tenderá a se posicionar nessa interface, orientada do modo que a sua porção não-polar esteja em contato com o gás. uma característica mportante na escolha do coletor é a compatibilidade entre seu preço e os custos de operação aceitáveis para um dado processo. Com base nisso, óleos e gorduras vegetais, provenientes de excedentes das indústrias alimentícias e de subprodutos da indústria de celulose, têm sido utilizados com sucesso como matéria-prima para coletores de minerais levemente solúveis, como a apatita.
Estes óleos e gorduras são constituintes, principalmente, de triésteres de glicerina e ácidos graxos livres. De acordo com a sua carga iônica os coletores são classificados Catiônicos: corresponde ao grupo das aminas e seus acetatos. São adsorvidos e dessorvidos fácil e rapidamente. São menos seletivos que os coletores aniônicos e mais afetados por modificadores de coleta. Sua aplicação típica é na flotação de não-metálicos, tais como o quartzo, sllicatos, aluminosilicatos e vários óxidos, talcos, micas etc. Aniónicos: subdividem-se de acordo com a função química correspondente, em: ácidos graxos e seus sabões, tiocarbonatos ou xantatos, sulfatos de alcoila ou arila, tióis (álcoois de enxofre) ou mercaptanas, tiouréias, ditiofosfatos ou aerofloats, tiocarbamatos. Ácidos Graxos e seus Sabões Os ácidos graxos e seus denvados são coletores de minerais salinos, minerais oxidados e não metálicos. Devido ao grande comprimento da minerais salinos, minerais cadeia, os ácidos graxos podem servir de coletor para uma extensa gama de minerais, tornando-o pouco seletivo.
Esta seletividade tem que ser melhorada através de uma cuidadosa modulação da dosagem. No Brasil são amplamente utilizados na flotação de fosfatos. Os óleos industriais podem ser obtidos de forma natural com origem vegetal ou animal. Os de origem vegetal são tall oil, soja, arroz, algodão, linhaça, girassol, milho, palma, mamona etc. Os de origem animal são: sebo, baleia, peixes em geral etc. Os óleos que apresentam cadeias com cerca de 18 átomos de carbono possuem potenclal para utilização como coletor de apatita.
Estes coletores trabalham em meio alcalino ou então, saponificados. A temperatura tem que ser elevada ou a solubilidade diminui muito. Na estação fria é necessário aquecer ou emulsionar o coletor. Saponificação do Óleo de Soja A reação principal de saponificação é a reação dos triglicerideos das gorduras com um hidróxido, formando um glicerol e os sabões de ácidos graxos. considerou dois pontos importantes obre as reações de saponificação.
As reações de saponificação são aceleradas pelo aumento da temperatura e as reações são autocatalíticas, ou seja, catalisadas pelo próprio produto da reaçao. Os óleos apresentam ácidos graxos livres e combinados. Para os ácidos graxos livres é necessário apenas a soda do condicionamento do coletor e da flotação para ocorrer a saponificação. Para os ácidos graxos combinados é necessário uma pré-saponificação em condlçbes especiais (tempo, temperatura e hidróxido de sódio). O óleo de soja apresenta no máximo 75 % de ácidos graxos livres, necessitando d