CARACTERIZAO TECNOLGICA DE MINRIOSFlotao

Introduo A diferenciao entre as espcies minerais dada pela capacidade de suas partculas se prenderem (ou prenderem a si) a bolhas de gs (geralmente ar). Se uma partcula consegue capturar um nmero suficiente de bolhas, a densidade do conjunto partcula-bolhas torna-se menor que a do fluido e o conjunto se desloca verticalmente para a superfcie, onde fica retido e separado numa espuma, enquanto que as partculas das demais espcies minerais se mantm inalterada a sua rota.

Introduo A concentrao de minerais requer trs condies bsicas: Liberabilidade: A liberao dos gros dos diferentes minerais obtida atravs de operaes de fragmentao (britagem e moagem) intercaladas com etapas de separao por tamanho;

Separabilidade dinmica: relacionada aos equipamentos empregados (variveis operacionais) As mquinas de flotao se caracterizam por possurem mecanismos capazes de manter as partculas em suspenso e de possibilitar a aerao da polpa; Diferenciabilidade: base da seletividade do mtodo. Existncia de partculas hidrofbicas e hidroflicas.

HIDROFOBICIDADE E HIDROFILICIDADE O conceito de hidrofobicidade de uma partcula est associado sua umectabilidade ou molhabilidade pela gua. Partculas mais hidrofbicas so menos vidas por gua.

O conceito oposto hidrofobicidade designado como hidrofilicidade. Ou seja, partculas que possuem afinidade qumica com a gua. Compostos Polares (Dipolo permanente): gua e Partculas Hidroflicas. Compostos Apolares: Ar e Partculas Hidrofbicas

HIDROFOBICIDADE E HIDROFILICIDADE Minerais naturalmente hidrofbicos: Grafita C; Molibdenita MoS2; Talco Mg3Si4O10(OH)2; Pirofilita Al2Si4O10(OH)2; Carves C; Ouro nativo livre de prata Au.

MECANISMO DE SEPARAO: A separao entre partculas naturalmente hidrofbicas e partculas naturalmente hidroflicas teoricamente possvel fazendo-se passar um fluxo de ar atravs de uma suspenso aquosa contendo as duas espcies. As partculas hidrofbicas seriam carreadas pelo ar e aquelas hidroflicas permaneceriam em suspenso.

MECANISMOS DE COLETA A propriedade de um determinado reagente tornar seletivamente hidrofbicos determinados minerais devida concentrao desse reagente na superfcie desses minerais. Isto , o reagente se deposita seletivamente na superfcie mineral, recobrindo-a de modo que fique sobre a superfcie da partcula um filme da substncia. Ligao Reagentes-Partculas: Aes eltricas ou eletrostticas; Ao de foras moleculares tipo Van der Waals, entre outras.

Sequncia do Mecanismo As molculas de reagentes so:1. 2. 3. Atradas para as vizinhanas da partcula; Adsorvidas na superfcie; Reagem com as molculas ou ons da sua superfcie (penetram na sua estrutura).

MODULAO DE COLETA A substncia capaz de adsorver-se superfcie do mineral e torn-la hidrofbica denominada coletor e o mecanismo de adsoro e gerao de hidrofibicidade denominado coleta. importante que haja: Seletividade;o Alguns coletores so muito energticos; o Ao do Depressor; o Ativadores;

Outras importncias na modulao de coleta: Economia;o Diminuir o consumo de coletor; o Acertar as condies de acidez ou alcalinidade; o Diminuir o consumo de gua, etc.

Outras substncias presentes na flotao: Seqestradores: precipitam ons indesejveis (Fe3+, Ca2+, Al3+); Espumantes; Reguladores: ajustes de pH (Ex.: Soda Custica)

REAGENTES COLETORES Estrutura Qumica:o Poro Polar: Apresenta diversas funes. Mantm contato com a gua; o Poro Apolar: no ionizvel e, devido s caractersticas eltricas das ligaes covalentes, tem maior afinidade pela fase gasosa que pela lquida.

Propriedades:o Relao do comprimento da cadeia molecular com a hidrofibicidade do reagente (medida pelo ngulo de contato de uma bolha de ar); o Cadeias normais so mais fracas que as cadeias ismeras ramificadas. o Aumentando-se a energia de adsoro do coletor, diminui-se a seletividade da coleta. A solubilidade diminui com o comprimento da cadeia carbnica e, via de regra, o preo do reagente aumenta. o O enxofre dentro do radical polar mais hidrofbico que o oxignio. o Alguns coletores, como os sabes de cidos graxos e as aminas, apresentam poder espumante, que tende a aumentar com o comprimento da cadeia nopolar.

REAGENTES Relao do comprimento da cadeia molecular com a hidrofibicidade do reagente (medida pelo ngulo de contato de uma bolha de ar);RadicalMetil Etil Propil Butil Iso-butil Amil Iso-amil Hexil Heptil Octil Cetil

Nmero de Carbonos1 2 3 4 4 5 5 6 7 8 16

ngulo de Contato50 60 68 74 78 80 86 87 90 94 96

COLETORES COLETORES ANINICOSo Os coletores so distinguidos, em funo da sua carga inica, em aninicos e catinicos. Este ltimo grupo se restringe s aminas. Os coletores aninicos se subdividem, de acordo com a funo qumica correspondente. Os principais so:

cidos graxos e seus sabes Minerais salinos, minerais oxidados e no metlicos (Fosfatos e Fluorita); Comprimento de cadeia entre 8 e 12 carbonos; Origem vegetal A saponificao feita com soda custica.

COLETORES COLETORES ANINICOS Xantatos Sais do cido xntico; Flotao de sulfetos e metais nativos; Solveis em gua e estveis em soluo; No podem ser usados em meio cido pois ocorre hidrlise. Os xantatos exibem maior poder coletor e maior seletividade que os cidos graxos de mesmo comprimento de cadeia. Baixo Preo => Sucesso comercial; Na prtica industrial, usam-se solues diludas a 10% e os consumos variam entre 5 e 100g/t

COLETORES COLETORES ANINICOS Aerofloats Ditiofosfatos, steres secundrios do cido ditiofosfrico; Pouca solubilidade em gua; Necessitam condicionamento ou ento so adicionados no circuito de moagem; O seu poder coletor cresce com o aumento da porcentagem de P2S5. Tem menor poder que os xantatos e, por isto, so utilizados em quantidades ligeiramente maiores 25 a 125g/t So mais afetados pelos depressores que os outros reagentes, o que pode ser muito importante em termos de flotao diferencial; Podem ser usados em misturas com xantatos. So utilizados em solues a 10%.

COLETORES COLETORES CATINICOS Os coletores catinicos so as aminas e seus acetatos; So coletados eletricamente por um mecanismo de primeira espcie; Menos seletivos que os coletores aninicos e mais afetados por modificadores de coleta; Flotao de no-metlicos, tais como o quartzo (no beneficiamento do itabirito), silicatos, aluminosilicatos e vrios xidos, talcos, micas, etc. A varivel operacional mais importante o pH, seguindo-se o efeito nocivo das lamas. Aumentando o comprimento da cadeia carbnica, aumentam as propriedades coletoras e diminui a solubilidade. Minerais facilmente flotveis usam aminas de 8 a 15 carbonos e minerais difceis precisam de aminas de at 22 carbonos.

COLETORES TIO COMPOSTOS E COMPOSTOS IONIZVEIS NO-TIO

Os coletores empregados na flotao de sulfetos so conhecidos como tio-compostos.o Exemplos: Xantatos, Tiocarbamatos. Mercaptana, Aerofloats e os

Compostos ionizveis no-tio: Flotao de nosulfetos, principalmente silicatos e xidos.o Exemplos: cidos (catinicos). Graxos (aninicos) e as Aminas

ESPUMANTES Propriedades: abaixam a tenso superficial na interface lquido/ar e tm ainda a importante funo de atuar na cintica da interao partcula-bolha, fazendo com que o afinamento e a ruptura do filme lquido ocorram dentro do tempo de coliso. compostos orgnicos heteropolares, cuja estrutura , portanto parecida com a dos coletores. A diferena reside no carter funcional do grupo polar: o radical dos coletores quimicamente ativo e capaz em princpio de interagir eltrica ou quimicamente com a superfcie do mineral a ser coletados. J os espumantes tm um radical lioflico de grande afinidade pela gua.

ESPUMANTES Propriedades: Espumantes utilizados:o Alcois alqulicos ou arlicos (radical hidroxila), certos aldedos orgnicos (radical carboxila), certos aldedos e acetonas (radical carbonila), aminas (radical NH2) e nitrilos (radical CN).

As propriedades espumantes aumentam com o comprimento da cadeia no-polar at 7-8 carbonos e depois decaem, aparentemente devido queda da solubilidade do reagente.

REGULADORES Propriedades: Modificadores ou reguladores; Ajuste de pH do sistema (Soda Custica); Ajuste do Eh do sistema; Controlar o estado de disperso da polpa; Facilitar e tornar mais seletiva a ao do coletor (funo designada como ativao) e tornar um ou mais minerais hidroflicos imunes ao do coletor (funo conhecida como depresso).

MODULADORES DA COLETA Propriedades: Sais metlicos utilizados para ativar ou deprimir as espcies minerais presentes e, assim, tornar a coleta seletiva. O mecanismo da sua atuao depende principalmente do controle do potencial eletrocintico (potencial zeta) da superfcie do mineral. Tambm so muito usados colides orgnicos, tais como: amido, dextrina, tanino, lignino-sulfonato, entre outros.

CLULAS DE FLOTAO A terceira condio bsica essencial flotao, separabilidade dinmica, envolve a utilizao de um equipamento que apresente desempenho metalrgico e capacidade adequada realidade industrial. A clula mecnica de sub-aerao:

CLULAS DE FLOTAO Os componentes essenciais de uma mquina mecnica de sub-aerao so: 1. Rotor: responsvel pela agitao, mantendo as partculas em suspenso, em condies altamente turbulentas, com elevada probabilidade de coliso partcula-bolha; 2. Dispersor: responsvel pela quebra do jato de ar, injetado atravs do eixo oco do rotor, em bolhas com tamanho compatvel com o das partculas a serem flotadas; 3. Estator: responsvel pela mudana de regime, de turbulento na regio sob ao do rotor, para uma zona quieta objetivando no desestabilizar a adeso da partcula bolha.

CLULAS DE FLOTAO Os componentes essenciais de uma mquina mecnica de sub-aerao so:

CONTROLE DA GRANULOMETRIA NA FLOTAO A faixa granulomtrica est usualmente entre 1mm (carves) e 10 m no caso de oxi-minerais. Na maioria dos casos o tamanho mximo fixado pela liberao dos gros do mineral cuja recuperao o objetivo do tratamento. Quando a granulometria de liberao maior que aquela que possibilita o transporte das partculas pelas bolhas de ar, esse ltimo fator passa a governar o tamanho mximo na alimentao. Limite inferior de granulometria: Lamas. Slimes coating: Recobrimento da superfcie mineral por lamas inibe a ao do coletor e a seletividade do processo. Grande importncia de etapas de deslamagem prvia. Granulometria de alimentao na Flotao de Ferro: (0,15mm - 10 m)

CINTICA DE FLOTAO Princpios: Ao se flotar um minrio composto de dois minerais, A e B, haver remoo de ambos pela espuma, uma vez que a seletividade no perfeita. VFlot.A (que se quer flotar) >> VFlot.B VRej.B (rejeio do elemento B)>> VFlot.A. t = grande => Flotao de B pode vir a prejudicar o teor de A no flotado.

CINTICA DE FLOTAO Ensaio de Cintica de laboratrio: O ensaio para se medir a cintica de flotao o seguinte: numa clula de laboratrio, inicia-se a flotao e aciona-se o cronmetro. Recolhe-se o flotado numa vasilha durante os primeiros 30 segundos. Decorrido este perodo, a vasilha substituda e passa-se a recolher a espuma em outra vasilha, por mais 30 segundos. Isto repetido at que a flotao cesse.

O tempo de residncia , portanto, uma varivel crtica para o dimensionamento e operao dos circuitos de flotao. Muitos processos de flotao podem ser controlados quanto a sua seletividade pela considerao correta do tempo de residncia nos estgios Rougher e Cleaner, e at mesmo, Recleaner e Scavenger.

CINTICA DE FLOTAO Ensaio de Cintica de laboratrio: Exemplo de anlise grfica (Recuperao x Tempo de residncia):