flotaÇÃo processamento mineral ii prof a elenice schons engenharia de minas - unipac

FLOTAÇÃOFLOTAÇÃO

Processamento Mineral II

ProfProfaa Elenice Schons Elenice SchonsEngenharia de Minas - UNIPACEngenharia de Minas - UNIPAC

CONCEITOSCONCEITOS

Compreende uma separação feita numa Compreende uma separação feita numa suspensão em água (polpa). suspensão em água (polpa).

A diferenciação entre as espécies A diferenciação entre as espécies minerais é dada pela capacidade de suas minerais é dada pela capacidade de suas partículas se prenderem a bolhas de gás partículas se prenderem a bolhas de gás (geralmente ar).(geralmente ar).

CONCEITOSCONCEITOSA propriedade de determinadas espécies A propriedade de determinadas espécies

minerais capturarem bolhas de ar no seio minerais capturarem bolhas de ar no seio da polpa é designada por hidrofobicidade da polpa é designada por hidrofobicidade (substâncias apolares).(substâncias apolares).

A maioria das espécies minerais imersas A maioria das espécies minerais imersas em água tendem a molhar sua superfície, em água tendem a molhar sua superfície, ou seja, têm maior afinidade pela fase ou seja, têm maior afinidade pela fase líquida, comportamento chamado de líquida, comportamento chamado de hidrofilicidade (substâncias polares).hidrofilicidade (substâncias polares).

CONCEITOSCONCEITOS

MINERAL

H2O

MINERAL

Ar

MINERAL

Ar

MINERAL

H2O

Mineral Hidrofílico

Mineral Hidrofóbico

CONCEITOSCONCEITOS

Hidrofóbico

Grafita

Hidrofílico

Calcopirita

Ângulo de contato

Muito hidrofílico Muito hidrofóbico

FENÔMENOS INTERFACIAISFENÔMENOS INTERFACIAIS

A palavra “A palavra “flotaçãoflotação” é um anglicismo ” é um anglicismo (palavra inglesa introduzida na nossa (palavra inglesa introduzida na nossa língua) que já está consagrada pela falta língua) que já está consagrada pela falta de um termo melhor em português.de um termo melhor em português.

FENÔMENOS INTERFACIAISFENÔMENOS INTERFACIAIS Os fundamentos das técnicas que exploram Os fundamentos das técnicas que exploram

características de superfície estão em um campo da características de superfície estão em um campo da ciência conhecido como “Fenômenos Interfaciais”.ciência conhecido como “Fenômenos Interfaciais”.

Uma fase pode ser definida como uma porção Uma fase pode ser definida como uma porção homogênea, fisicamente distinta e mecanicamente homogênea, fisicamente distinta e mecanicamente separável de um sistema.separável de um sistema.

A transição de propriedades entre duas fases se faz A transição de propriedades entre duas fases se faz de maneira gradual ao longo de uma região de maneira gradual ao longo de uma região espacial, que apresenta uma de suas dimensões espacial, que apresenta uma de suas dimensões extremamente reduzida chamada de interface.extremamente reduzida chamada de interface.

FENÔMENOS INTERFACIAISFENÔMENOS INTERFACIAISA interface é a região do espaço entre A interface é a região do espaço entre

duas fases da matéria e com propriedades duas fases da matéria e com propriedades diferentes das propriedades que a diferentes das propriedades que a compõem.compõem.

Considerando-se os três estados da Considerando-se os três estados da matéria, é possível identificar cinco matéria, é possível identificar cinco interfaces : sólido/sólido, sólido/líquido, interfaces : sólido/sólido, sólido/líquido, sólido/gás, líquido/gás e líquido/líquido.sólido/gás, líquido/gás e líquido/líquido.

FENÔMENOS INTERFACIAISFENÔMENOS INTERFACIAISUma interface sólido/sólido é Uma interface sólido/sólido é

exemplificada por uma partícula mineral exemplificada por uma partícula mineral recoberta por lamas de outra espécie, recoberta por lamas de outra espécie, através de um mecanismo essencialmente através de um mecanismo essencialmente de atração eletrostática, fenômeno de atração eletrostática, fenômeno conhecido como “conhecido como “slimes coatingslimes coating”, ”, importante na flotação devido à perda de importante na flotação devido à perda de identidade superficial da partícula.identidade superficial da partícula.

FENÔMENOS INTERFACIAISFENÔMENOS INTERFACIAISUma partícula mineral imersa em meio Uma partícula mineral imersa em meio

aquoso caracteriza uma interface aquoso caracteriza uma interface sólido/líquido.sólido/líquido.

Uma bolha de gás aderida a uma partícula Uma bolha de gás aderida a uma partícula mineral exemplifica uma interface mineral exemplifica uma interface sólido/gás, supondo-se que no momento sólido/gás, supondo-se que no momento da adesão a película que circunda a bolha da adesão a película que circunda a bolha sofra um processo de afinamento até a sofra um processo de afinamento até a ruptura. ruptura.

FENÔMENOS INTERFACIAISFENÔMENOS INTERFACIAISAlguns reagentes de flotação são Alguns reagentes de flotação são

imiscíveis em água, caracterizando uma imiscíveis em água, caracterizando uma interface líquido/líquido.interface líquido/líquido.

A película líquida que envolve uma bolha A película líquida que envolve uma bolha é um exemplo de interface líquido/gás.é um exemplo de interface líquido/gás.

A espessura da interface é muito A espessura da interface é muito pequena.pequena.

TENSÃO SUPERFICIALTENSÃO SUPERFICIALA A tensão superficialtensão superficial é um efeito que é um efeito que

ocorre na camada superficial de um ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma comportar como uma membrana membrana elásticaelástica..

É devida às fortes ligações É devida às fortes ligações intermoleculares, as quais dependem das intermoleculares, as quais dependem das diferenças elétricas entre as moléculas. diferenças elétricas entre as moléculas.

TENSÃO SUPERFICIALTENSÃO SUPERFICIAL A tensão superficial é uma conseqüência das A tensão superficial é uma conseqüência das

interações intermoleculares.interações intermoleculares.

As moléculas ou íons que se acham na superfície As moléculas ou íons que se acham na superfície de um sólido ou líquido estão sempre atraindo e de um sólido ou líquido estão sempre atraindo e sendo atraídos pelos seus vizinhos, por forças de sendo atraídos pelos seus vizinhos, por forças de dispersão e de van der Waals.dispersão e de van der Waals.

Havendo mais vizinhos de um lado do que de Havendo mais vizinhos de um lado do que de outro da superfície, a atração resultante é em outro da superfície, a atração resultante é em direção ao interior da fase, do que resulta sempre direção ao interior da fase, do que resulta sempre na minimização da área da superfície.na minimização da área da superfície.

TENSÃO INTERFACIALTENSÃO INTERFACIAL A tensão superficial se refere A tensão superficial se refere

rigorosamente, a uma fase sólida ou rigorosamente, a uma fase sólida ou líquida na presença de uma fase gasosa líquida na presença de uma fase gasosa completamente inerte.completamente inerte.

Na prática, quase sempre temos Na prática, quase sempre temos interfaces.interfaces.

Refere-se sempre a tensões interfaciais, Refere-se sempre a tensões interfaciais, mais do que à tensão superficial. mais do que à tensão superficial.

TENSOATIVOS TENSOATIVOS Os tensoativos são substâncias capazes de reduzir a Os tensoativos são substâncias capazes de reduzir a

tensão superficial.tensão superficial.

São substâncias São substâncias anfifílicasanfifílicas, que têm parte da molécula , que têm parte da molécula polar, parte apolar.polar, parte apolar.

Essas substâncias Essas substâncias adsorvem adsorvem na interface água-ar, na interface água-ar, onde se onde se orientam orientam de maneira que a sua parte polar de maneira que a sua parte polar fique imersa na fase líquida, e a parte apolar fique fique imersa na fase líquida, e a parte apolar fique compartilhada entre a fase líquida e a fase gasosa.compartilhada entre a fase líquida e a fase gasosa.

Cobrem a superfície da água com um filme Cobrem a superfície da água com um filme apolarapolar, com , com interações intermoleculares mais fracas, que interações intermoleculares mais fracas, que respondem pela redução na tensão superficial do respondem pela redução na tensão superficial do líquido.líquido.

TENSOATIVOSTENSOATIVOS A concentração micelar crítica (CMC) é aquela A concentração micelar crítica (CMC) é aquela

na qual os surfatantes formam micelas, isto é, na qual os surfatantes formam micelas, isto é, as moléculas orientam-se, agregam-se e as moléculas orientam-se, agregam-se e formam estruturas em solução.formam estruturas em solução.

TENSOATIVOSTENSOATIVOS

DUPLA CAMADA ELÉTRICADUPLA CAMADA ELÉTRICA(DCE)(DCE)

A maior parte das substâncias adquire uma carga elétrica superficial quando postas em contato com um meio polar (por exemplo, aquoso.

Essa carga superficial influencia a distribuição no meio polar dos íons próximos a ela.

Inicialmente a atração faz com que alguns íons positivos formem uma rígida camada adjacente ao redor da superfície do colóide; esta camada é conhecida como camada de Stern.


Outros íons positivos adicionais são atraídos pelo colóide negativo, mas estes são rejeitados pela camada de Stern, assim como por outros íons positivos que tentam aproximar-se ao colóide. Este equilíbrio dinâmico resulta na formação de uma camada difusa de contra-íons.

Os contra-íons têm uma alta concentração próxima da superfície, a qual diminui gradualmente com a distância, até que se obtenha um equilíbrio com a concentração dos contra-íons no seio da solução.


Na camada difusa há uma deficiência de íons negativos, chamados co-íons, pois têm a mesma carga que o colóide. Sua concentração aumenta gradualmente ao afastar-se do colóide.

Os contra-íons da camada de Stern mais os co-íons e contra-íons da camada difusa são os que juntos formam a dupla camada elétrica (DCE).

DUPLA CAMADA ELÉTRICA DUPLA CAMADA ELÉTRICA (DCE)(DCE)

ÂNGULO DE CONTATOÂNGULO DE CONTATOA hidrofobicidade de um sólido pode ser

avaliada diretamente pelo ângulo de contato θ entre as fases sólida, líquida e gasosa.

Se o ângulo θ apresentar valores elevados, as bolhas espalham-se sobre a superfície e, portanto, o sólido que não foi molhado pelo líquido (meio aquoso) é considerado hidrofóbico.

ÂNGULO DE CONTATOÂNGULO DE CONTATO

PROBABILIDADE DE OCORRER PROBABILIDADE DE OCORRER A FLOTAÇÃOA FLOTAÇÃO

P = PaPcPs

Onde: P = probabilidade da flotação;

Pa = probabilidade de adesão entre partículas hidrofóbicas e bolhas de ar;

Pc = probabilidade de colisão partícula-bolha;

Ps = probabilidade de formação de um agregado partícula-bolha estável.

PROBABILIDADE DE ADESÃO PROBABILIDADE DE ADESÃO (P(Paa))

Está diretamente relacionada ao ambiente químico em um sistema de flotação.

Poderá ser influenciada pela mineralogia, reagentes e condições da polpa.

PROBABILIDADE DE COLISÃO PROBABILIDADE DE COLISÃO (P(Pcc))

É influenciada pelo tamanho da partícula, da bolha e pelas condições hidrodinâmicas, sendo independente da hidrofobicidade da partícula.

PROBABILIDADE DE FORMAÇÃO PROBABILIDADE DE FORMAÇÃO ((PPss))

Apresenta relação direta entre a força de adesão do agregado partícula-bolha e o ângulo de contato.

Quanto maior o valor do ângulo maior é esta força e maior é o valor de Ps.

POTENCIAL ZETA (ζ)POTENCIAL ZETA (ζ)Na DCE, o único potencial que pode ser

medido experimentalmente é o potencial zeta (ζ), isto é, o potencial medido no plano de cisalhamento entre a partícula e a solução, quando os dois estão em movimento relativo, na presença de um campo elétrico.

CIRCUITOS DE CIRCUITOS DE BENEFICIAMENTOBENEFICIAMENTO

FLOTAÇÃO DE SULFETOSFLOTAÇÃO DE SULFETOS

Flotação coletiva (Flotação coletiva (Bulk flotationBulk flotation):): quando se flota simultaneamente, numa quando se flota simultaneamente, numa primeira operação, um grupo de minerais primeira operação, um grupo de minerais que apresentam características que apresentam características semelhantes de flotabilidade, visando um semelhantes de flotabilidade, visando um maior rendimento com menor custo.maior rendimento com menor custo.

FLOTAÇÃO COLETIVA (FLOTAÇÃO COLETIVA (BULK FLOTATION)BULK FLOTATION)

FLOTAÇÃO DE SULFETOSFLOTAÇÃO DE SULFETOS

Flotação seletiva, seqüencial ou Flotação seletiva, seqüencial ou diferencial (diferencial (Diferencial flotationDiferencial flotation): quando ): quando se flota as espécies minerais de forma se flota as espécies minerais de forma separada para obter concentrados separada para obter concentrados independentes de cada mineral útil que independentes de cada mineral útil que contenha a alimentação.contenha a alimentação.

FLOTAÇÃO SELETIVA (FLOTAÇÃO SELETIVA (DIFERENCIAL DIFERENCIAL FLOTATIONFLOTATION))

ENSAIOS DE MICROFLOTAÇÃOENSAIOS DE MICROFLOTAÇÃO

1.1. Tubo de HallimondTubo de Hallimond Utiliza pequenas quantidades de minerais puros (1 Utiliza pequenas quantidades de minerais puros (1

g).g).

Possui a principal vantagem o fácil manuseio.Possui a principal vantagem o fácil manuseio.

A célula é facilmente desmontável, permitindo a A célula é facilmente desmontável, permitindo a medida de pH antes e após os testes.medida de pH antes e após os testes.

O sistema de agitação magnética é incompatível O sistema de agitação magnética é incompatível com os minerais ferromagnéticos (magnetita).com os minerais ferromagnéticos (magnetita).

TUBO DE HALLIMONDTUBO DE HALLIMOND

ENSAIOS DE MICROFLOTAÇÃOENSAIOS DE MICROFLOTAÇÃO

2.2. Célula de Smith-Partridge modificadaCélula de Smith-Partridge modificada Utiliza pequenas quantidade de amostras Utiliza pequenas quantidade de amostras

(de 1 a 5 g).(de 1 a 5 g).

Não apresenta os problemas de Não apresenta os problemas de incompatibilidade com os minerais incompatibilidade com os minerais ferromagnéticos.ferromagnéticos.

CÉLULA DE SMITH-PARTRIDGECÉLULA DE SMITH-PARTRIDGE

DOSAGEM E CÁLCULO DO CONSUMO DOSAGEM E CÁLCULO DO CONSUMO DE REAGENTESDE REAGENTES

As dosagens de reagentes variam em As dosagens de reagentes variam em função dos teores do minério na função dos teores do minério na alimentação do circuito de flotação.alimentação do circuito de flotação.

Dosagens de reagentes para flotação de minério de Dosagens de reagentes para flotação de minério de ferro (em g/t)ferro (em g/t)

Teor da alimentação

(% Fe)

Depressor(amido)

Coletor(amina)

- 30 400 12030 – 40 500 12040 – 45 500 10045 – 50 500 8050 – 55 500 70

55 – 57,5 600 5057,5 – 60 700 5060 – 65 800 40

+ 65 1000 30

TESTES DE LABORATÓRIO (mL)TESTES DE LABORATÓRIO (mL)

Onde:Onde: C C (mL)(mL) – consumo de solução de reagente em mL; – consumo de solução de reagente em mL; M – massa de minério na alimentação da flotação, M – massa de minério na alimentação da flotação,

em g;em g; d – dosagem do reagente utilizado, em g/t;d – dosagem do reagente utilizado, em g/t; c – concentração da solução do reagente, em %.c – concentração da solução do reagente, em %.

cdMC mL

0001,0..)(

USINA E PLANTA PILOTO USINA E PLANTA PILOTO (L/min)(L/min)

Onde:Onde: CC(L/min)(L/min) – consumo de solução de reagente em L/min; – consumo de solução de reagente em L/min; M – massa de minério na alimentação da flotação, M – massa de minério na alimentação da flotação,

em t/h;em t/h; d – dosagem do reagente utilizado, em g/t;d – dosagem do reagente utilizado, em g/t; c – concentração da solução do reagente, em %.c – concentração da solução do reagente, em %.

000.60..

min)/( cdMC L

EXERCÍCIOSEXERCÍCIOS

1) Calcular a quantidade de reagente necessária para realizar a flotação em bancada de 1200 g de um minério de ferro, cujo teor é 52% de ferro. A concentração da solução de depressor (amido) é 3% e a de coletor (amina) é 1%.

2) Calcular a quantidade dos reagentes do exercício 1, necessária para uma usina concentrar 800 t/h daquele minério de ferro.

CÉLULA MECÂNICACÉLULA MECÂNICA

São tanques projetados para receber São tanques projetados para receber continuamente a polpa a ser flotada por continuamente a polpa a ser flotada por uma de suas faces laterais e descarregar uma de suas faces laterais e descarregar a espuma pela sua parte superior e a espuma pela sua parte superior e descarregar o restante da polpa com o descarregar o restante da polpa com o deprimido pela face oposta.deprimido pela face oposta.

CÉLULA MECÂNICACÉLULA MECÂNICAUtilizam-se conjuntos de células, onde o Utilizam-se conjuntos de células, onde o

deprimido de uma alimenta a outra, em deprimido de uma alimenta a outra, em fluxo contínuo.fluxo contínuo.

Podem ser fechadas ou abertas Podem ser fechadas ou abertas lateralmente.lateralmente.

A espuma é removida por descarga ou por A espuma é removida por descarga ou por bombeamento.bombeamento.

CÉLULA MECÂNICACÉLULA MECÂNICAA máquina de flotação é instalada dentro A máquina de flotação é instalada dentro

da célula e consiste de um rotor, cujo da célula e consiste de um rotor, cujo objetivo é manter a polpa em suspensão.objetivo é manter a polpa em suspensão.

O movimento rotacional do rotor gera uma O movimento rotacional do rotor gera uma pressão negativa dentro da polpa, pressão negativa dentro da polpa, favorecendo a entrada de ar, que é favorecendo a entrada de ar, que é quebrado pelo estator.quebrado pelo estator.

CÉLULA MECÂNICACÉLULA MECÂNICAO ar pode ser injetado na célula.O ar pode ser injetado na célula.

As bolhas têm diâmetro de 1 mm.As bolhas têm diâmetro de 1 mm.

Para que o ar seja efetivo para carrear Para que o ar seja efetivo para carrear para cima o maior número possível de para cima o maior número possível de partículas coletadas, deve dispor de um partículas coletadas, deve dispor de um grande número de bolhas de pequeno grande número de bolhas de pequeno diâmetro.diâmetro.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA A concepção básica do processo de flotação em A concepção básica do processo de flotação em

coluna foi desenvolvida no início da década de coluna foi desenvolvida no início da década de 60 por Boutin e Tremblay, que registraram no 60 por Boutin e Tremblay, que registraram no Canadá a primeira patente sobre esta Canadá a primeira patente sobre esta tecnologia.tecnologia.

A primeira implantação industrial usando essa A primeira implantação industrial usando essa tecnologia ocorreu em 1981 em Les Mines tecnologia ocorreu em 1981 em Les Mines Gaspé, Canadá, onde uma coluna, operando Gaspé, Canadá, onde uma coluna, operando em estagio de flotação em estagio de flotação cleanercleaner de concentração de concentração de molibdenita, substituiu com sucesso um de molibdenita, substituiu com sucesso um banco de células mecânicas.banco de células mecânicas.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA

No Brasil, os primeiros trabalhos em No Brasil, os primeiros trabalhos em laboratório ocorreram em 1985 e a laboratório ocorreram em 1985 e a primeira implantação industrial data de primeira implantação industrial data de 1991, pela Samarco Mineração S.A.1991, pela Samarco Mineração S.A.


Identifica-se na coluna, duas zonas Identifica-se na coluna, duas zonas distintas:distintas:

Zona de coletaZona de coleta: também chamada de : também chamada de zona de recuperação ou zona de zona de recuperação ou zona de concentração, entre a interface polpa-concentração, entre a interface polpa-espuma e o sistema de aeração;espuma e o sistema de aeração;


Zona de limpezaZona de limpeza: também conhecida como : também conhecida como zona de espuma, entre a interface polpa-zona de espuma, entre a interface polpa-espuma e o transbordo. espuma e o transbordo.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNAA alimentação da polpa, devidamente A alimentação da polpa, devidamente

condicionada, é feita a aproximadamente condicionada, é feita a aproximadamente 2/3 da altura da coluna a partir de sua 2/3 da altura da coluna a partir de sua base.base.

Na zona de coleta, as partículas Na zona de coleta, as partículas provenientes da alimentação da polpa são provenientes da alimentação da polpa são contatadas em contracorrente com o fluxo contatadas em contracorrente com o fluxo de bolhas de ar produzido pelo aerador de bolhas de ar produzido pelo aerador instalado na parte inferior da coluna.instalado na parte inferior da coluna.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA As partículas hidrofóbicas colidem e aderem às As partículas hidrofóbicas colidem e aderem às

bolhas ascendentes, sendo então transportadas bolhas ascendentes, sendo então transportadas até a zona de limpeza, constituída por uma até a zona de limpeza, constituída por uma camada de espuma de aproximadamente 1 m camada de espuma de aproximadamente 1 m de espessura.de espessura.

Por outro lado, as partículas hidrofílicas ou Por outro lado, as partículas hidrofílicas ou pouco hidrofóbicas e, portanto, não aderidas às pouco hidrofóbicas e, portanto, não aderidas às bolhas, são removidas na base da coluna.bolhas, são removidas na base da coluna.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA Na parte superior da coluna é adicionado água Na parte superior da coluna é adicionado água

de lavagem com auxílio de dispersores, visando de lavagem com auxílio de dispersores, visando permitir uma adequada distribuição da água no permitir uma adequada distribuição da água no interior da camada de espuma.interior da camada de espuma.

A água de lavagem desempenha um papel de A água de lavagem desempenha um papel de fundamental importância nesse processo para a fundamental importância nesse processo para a eliminação de partículas arrastadas pelo fluxo eliminação de partículas arrastadas pelo fluxo ascendente (normalmente de materiais ascendente (normalmente de materiais contaminantes) e para a estabilização da contaminantes) e para a estabilização da espuma.espuma.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA Os distribuidores de água de lavagem podem ser Os distribuidores de água de lavagem podem ser

classificados em internos e externos: o distribuidor classificados em internos e externos: o distribuidor externo é instalado acima da camada de espuma e externo é instalado acima da camada de espuma e apresenta as vantagens de estar protegido por partículas apresenta as vantagens de estar protegido por partículas sólidas e de permitir a sua inspeção visual durante a sólidas e de permitir a sua inspeção visual durante a operação.operação.

O distribuidor interno é instalado abaixo do transbordo da O distribuidor interno é instalado abaixo do transbordo da espuma e apresenta a vantagem de ser mais eficiente e espuma e apresenta a vantagem de ser mais eficiente e produzir um material flotado com maior concentração de produzir um material flotado com maior concentração de sólidos. Apresenta como desvantagens inspeção difícil, sólidos. Apresenta como desvantagens inspeção difícil, entupimento dos orifícios e parte da área transversal da entupimento dos orifícios e parte da área transversal da coluna é obstruída.coluna é obstruída.

São instalados entre 10 e 20 cm abaixo do nível do São instalados entre 10 e 20 cm abaixo do nível do transbordo.transbordo.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA O sistema de aeração de uma coluna constitui O sistema de aeração de uma coluna constitui

componente fundamental na sua operação.componente fundamental na sua operação.

Um gerador de bolhas eficiente é aquele capaz Um gerador de bolhas eficiente é aquele capaz de gerar bolhas de 0,5 a 2,0 mm de diâmetro de gerar bolhas de 0,5 a 2,0 mm de diâmetro com velocidade superficial de ar de 1,0 a 3,0 com velocidade superficial de ar de 1,0 a 3,0 cm/s.cm/s.

Os tipos de aeradores podem ser classificados Os tipos de aeradores podem ser classificados em internos e externos.em internos e externos.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA Os aeradores internos podem ser rígidos Os aeradores internos podem ser rígidos

(cerâmica, aço sinterizado, poliproprileno (cerâmica, aço sinterizado, poliproprileno microporoso) e flexíveis (borracha perfurada e microporoso) e flexíveis (borracha perfurada e tela de filtro).tela de filtro).

Os aeradores internos têm como principal Os aeradores internos têm como principal desvantagem o entupimento.desvantagem o entupimento.

Os aeradores externos são aqueles onde a Os aeradores externos são aqueles onde a água e o ar sob pressão ou polpa e ar são água e o ar sob pressão ou polpa e ar são misturados e injetados na coluna. misturados e injetados na coluna.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNA Os aeradores externos têm como principal Os aeradores externos têm como principal

vantagem a possibilidade de remoção, inspeção vantagem a possibilidade de remoção, inspeção e substituição dos injetores com a coluna em e substituição dos injetores com a coluna em operação.operação.

Embora esses aeradores representem um Embora esses aeradores representem um significativo avanço tecnológico, são de difícil significativo avanço tecnológico, são de difícil operação e apresentam entupimentos operação e apresentam entupimentos freqüentes devido à obstrução dos furos das freqüentes devido à obstrução dos furos das lanças pelas impurezas da água.lanças pelas impurezas da água.

FLOTAÇÃO EM COLUNAFLOTAÇÃO EM COLUNAOs aeradores que utilizam a mistura ar-Os aeradores que utilizam a mistura ar-

água sob pressão vêm entrando em água sob pressão vêm entrando em desuso e sendo substituídos por desuso e sendo substituídos por aeradores que utilizam somente ar.aeradores que utilizam somente ar.

Esse tipo de aerador consiste de um tipo Esse tipo de aerador consiste de um tipo de lança com um único orifício na sua de lança com um único orifício na sua extremidade para a saída de ar a uma extremidade para a saída de ar a uma velocidade próxima à do som, velocidade próxima à do som, dispensando o uso de água.dispensando o uso de água.


A coluna de flotação difere da célula A coluna de flotação difere da célula mecânica em quatro aspectos básicos:mecânica em quatro aspectos básicos:Geometria (relação altura/diâmetro);Geometria (relação altura/diâmetro);

Água de lavagem;Água de lavagem;

Ausência da agitação mecânica;Ausência da agitação mecânica;

Sistema de geração de bolhas.Sistema de geração de bolhas.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIAHold up (%):Hold up (%): é a fração volumétrica é a fração volumétrica

ocupada por uma das três fases em um ocupada por uma das três fases em um dado ponto da coluna.dado ponto da coluna.

Velocidade superficial (cm/s): Velocidade superficial (cm/s): é a é a relação entre a vazão volumétrica de relação entre a vazão volumétrica de determinada fase e a área da seção determinada fase e a área da seção transversal da coluna.transversal da coluna.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIAVelocidade intersticial (cm/s): Velocidade intersticial (cm/s): é a é a

relação entre a vazão volumétrica de relação entre a vazão volumétrica de determinada fase por unidade de área determinada fase por unidade de área disponível para esta mesma fase.disponível para esta mesma fase.

Velocidade relativa:Velocidade relativa: é a velocidade é a velocidade resultante entre duas fases distintas. É resultante entre duas fases distintas. É obtida pela soma ou diferença das obtida pela soma ou diferença das velocidades absolutas de cada fase.velocidades absolutas de cada fase.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIABias:Bias: é a fração da água de lavagem é a fração da água de lavagem

adicionada no topo da coluna que flui adicionada no topo da coluna que flui através da zona de limpeza. É através da zona de limpeza. É quantificada pela diferença entre o fluxo quantificada pela diferença entre o fluxo de água do afundado e o fluxo de água na de água do afundado e o fluxo de água na alimentação. Convencionalmente, o “bias” alimentação. Convencionalmente, o “bias” pode ser positivo ou negativo. Considera-pode ser positivo ou negativo. Considera-se como “bias” positivo quando o fluxo de se como “bias” positivo quando o fluxo de água no afundado for maior que o fluxo de água no afundado for maior que o fluxo de água da alimentação.água da alimentação.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIACapacidade de carregamento Capacidade de carregamento

(g/min.cm(g/min.cm22): ): é a maior vazão mássica de é a maior vazão mássica de sólidos que pode ser carregada por área sólidos que pode ser carregada por área de transbordo da coluna. Pode ser de transbordo da coluna. Pode ser determinada experimentalmente determinada experimentalmente mantendo-se as condições operacionais mantendo-se as condições operacionais da coluna constantes e variando a sua da coluna constantes e variando a sua taxa de alimentação de sólidos até atingir taxa de alimentação de sólidos até atingir um valor máximo de material flotadoum valor máximo de material flotado

TERMINOLOGIATERMINOLOGIACapacidade de transporte (g/min.cmCapacidade de transporte (g/min.cm22): ):

é a vazão mássica de sólidos é a vazão mássica de sólidos descarregada por área de transbordo da descarregada por área de transbordo da coluna em uma dada condição coluna em uma dada condição operacional. Nas colunas industriais de operacional. Nas colunas industriais de grande porte a capacidade de transporte grande porte a capacidade de transporte deve ser no máximo igual a um terço da deve ser no máximo igual a um terço da capacidade de carregamento.capacidade de carregamento.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIACapacidade de transbordo (g/min.cm): Capacidade de transbordo (g/min.cm):

é a relação entre a vazão mássica de é a relação entre a vazão mássica de polpa e o perímetro de transbordo da polpa e o perímetro de transbordo da coluna. Industrialmente utiliza-se calhas coluna. Industrialmente utiliza-se calhas internas para aumentar o perímetro de internas para aumentar o perímetro de transbordo da coluna.transbordo da coluna.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIACapacidade de carga (g/min.mCapacidade de carga (g/min.m33):): é a é a

maior vazão mássica de sólidos flotada maior vazão mássica de sólidos flotada por unidade volumétrica de ar.por unidade volumétrica de ar.

TERMINOLOGIATERMINOLOGIAConvenção de fluxos: Convenção de fluxos: são definidos são definidos

como positivos os fluxos descendentes de como positivos os fluxos descendentes de sólido e líquido e o fluxo ascendente de sólido e líquido e o fluxo ascendente de ar.ar.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNA Vazão de ar:Vazão de ar: é uma das variáveis mais é uma das variáveis mais

importantes no controle do processo de importantes no controle do processo de flotação em coluna e tem um efeito flotação em coluna e tem um efeito significativo sobre a recuperação do material significativo sobre a recuperação do material flotado.flotado.

A recuperação do material flotado é A recuperação do material flotado é crescente com o aumento da vazão de ar até crescente com o aumento da vazão de ar até atingir seu valor máximo, acima do qual atingir seu valor máximo, acima do qual ocorre a geração de turbulência na coluna.ocorre a geração de turbulência na coluna.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNAHold upHold up do ar: do ar: é definido como uma é definido como uma

fração volumétrica de ar contida em uma fração volumétrica de ar contida em uma determinada zona da coluna.determinada zona da coluna.

Pode ser medido utilizando-se Pode ser medido utilizando-se manômetros de água.manômetros de água.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNA Tamanho das bolhas: Tamanho das bolhas: seu controle é seu controle é

importante devido ao seu efeito na eficiência importante devido ao seu efeito na eficiência de coleta e de transporte de partículas.de coleta e de transporte de partículas.

A utilização de bolhas menores, com elevada A utilização de bolhas menores, com elevada área superficial, permite a obtenção de área superficial, permite a obtenção de índices mais elevados de recuperação.índices mais elevados de recuperação.

Bolhas de tamanho muito reduzido possuem Bolhas de tamanho muito reduzido possuem baixa velocidade de ascensão, podendo ser baixa velocidade de ascensão, podendo ser inferior à velocidade descendente da polpa, inferior à velocidade descendente da polpa, acarretando perdas.acarretando perdas.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNABias:Bias: representa a fração residual da representa a fração residual da

água de lavagem que flui através da água de lavagem que flui através da coluna e é o principal responsável pela coluna e é o principal responsável pela ação de limpeza.ação de limpeza.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNAConvencionalmente, considera-se bias Convencionalmente, considera-se bias

positivo quando esse fluxo residual se positivo quando esse fluxo residual se desloca para baixo, ou seja, a vazão de desloca para baixo, ou seja, a vazão de água de lavagem será suficiente para água de lavagem será suficiente para substituir a água de alimentação na substituir a água de alimentação na fração flotada e promover uma fração fração flotada e promover uma fração de água nova para a base da coluna.de água nova para a base da coluna.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNAÁgua de lavagem Água de lavagem – possui três funções – possui três funções

básicas:básicas:Substituir a água de alimentação na fração Substituir a água de alimentação na fração

flotada minimizando o arraste hidráulico de flotada minimizando o arraste hidráulico de partículas hidrofílicas;partículas hidrofílicas;

Aumentar a altura e estabilidade da camada Aumentar a altura e estabilidade da camada de espuma;de espuma;

Reduzir a coalescência das bolhas.Reduzir a coalescência das bolhas.

VARIÁVEIS DA COLUNAVARIÁVEIS DA COLUNAAltura da camada de espuma:Altura da camada de espuma: é é

importante na seletividade do processo. importante na seletividade do processo. As colunas geralmente trabalham com As colunas geralmente trabalham com alturas de 0,5 a 1,5 m. Pode ser dividida alturas de 0,5 a 1,5 m. Pode ser dividida em três seções:em três seções:Leito de bolhas expandidas;Leito de bolhas expandidas;

Leito de bolhas empacotadas;Leito de bolhas empacotadas;

Espuma de drenagem convencional.Espuma de drenagem convencional.

LEITO DE BOLHAS LEITO DE BOLHAS EXPANDIDASEXPANDIDAS

Ocorre acima da interface polpa-espuma e Ocorre acima da interface polpa-espuma e é o resultado de choques das bolhas com é o resultado de choques das bolhas com a interface, que gera uma onda de a interface, que gera uma onda de choques e, por conseqüência, a choques e, por conseqüência, a coalescência das bolhas formando um coalescência das bolhas formando um leito de bolhas expandidas.leito de bolhas expandidas.

LEITO DE BOLHAS LEITO DE BOLHAS EMPACOTADASEMPACOTADAS

Vai desde o topo da primeira seção até o Vai desde o topo da primeira seção até o ponto de introdução de água de lavagem. ponto de introdução de água de lavagem. Embora o conteúdo fracional de líquido Embora o conteúdo fracional de líquido ainda permaneça elevado, verifica-se uma ainda permaneça elevado, verifica-se uma coalescência moderada das bolhas, coalescência moderada das bolhas, causada pelo movimento das bolhas causada pelo movimento das bolhas maiores que atravessam a camada de maiores que atravessam a camada de espuma, ainda com formato esférico.espuma, ainda com formato esférico.

ESPUMA DE DRENAGEM ESPUMA DE DRENAGEM CONVENCIONALCONVENCIONAL

Ocorre acima do ponto de introdução de Ocorre acima do ponto de introdução de água de lavagem e consiste de uma água de lavagem e consiste de uma espuma de drenagem convencional. O espuma de drenagem convencional. O conteúdo fracional de líquido é menor que conteúdo fracional de líquido é menor que 20% e as bolhas apresentam a forma 20% e as bolhas apresentam a forma hexagonal.hexagonal.

CAMADA DE ESPUMACAMADA DE ESPUMA

CÉLULA MECÂNICA X COLUNACÉLULA MECÂNICA X COLUNARecuperação:Recuperação: a coluna tem como a coluna tem como

característica a possibilidade de gerar característica a possibilidade de gerar bolhas com tamanho controlado e bolhas com tamanho controlado e diâmetros inferiores aos da célula, o que diâmetros inferiores aos da célula, o que aumenta a probabilidade de colisão. Além aumenta a probabilidade de colisão. Além disso, a ausência de agitação na zona de disso, a ausência de agitação na zona de coleta permite uma menor taxa de coleta permite uma menor taxa de descoleta das partículas. Na coluna o descoleta das partículas. Na coluna o tempo de residência é maior, aumentando tempo de residência é maior, aumentando a seletividade do processo e conseqüente a seletividade do processo e conseqüente recuperação.recuperação.

CÉLULA MECÂNICA X COLUNACÉLULA MECÂNICA X COLUNA

Teor:Teor: a coluna produz teores mais a coluna produz teores mais elevados. Isso se deve a:elevados. Isso se deve a:

Ausência de turbulência;Ausência de turbulência;

Altura elevada da camada de espuma;Altura elevada da camada de espuma;

Utilização de água de lavagem.Utilização de água de lavagem.

CÉLULA MECÂNICA X COLUNACÉLULA MECÂNICA X COLUNA Custo:Custo: a coluna possui menor investimento, a coluna possui menor investimento,

para as mesmas capacidades.para as mesmas capacidades.Isso se deve a:Isso se deve a:

Menor número de etapas de flotação;Menor número de etapas de flotação;

Ausência de peças móveis e menor número de Ausência de peças móveis e menor número de equipamentos auxiliares;equipamentos auxiliares;

Menor número de pontos de controle;Menor número de pontos de controle;

Custo de manutenção mais baixo.Custo de manutenção mais baixo.

CÉLULA MECÂNICA X COLUNACÉLULA MECÂNICA X COLUNA

As colunas ocupam menor área As colunas ocupam menor área operacional e seu controle é mais operacional e seu controle é mais eficiente.eficiente.

flotaÇÃo processamento mineral ii prof a elenice schons engenharia de minas - unipac

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