tratamento de minério

5/25/2018 Tratamento de Min rio

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Centro de Tecnologia MineralMinistrio da Cincia e Tecnologia

Coordenao de Processos Minerais COPM

Flotao

Arthur Pinto Chaves

Laurindo de Salles Leal Filho

Paulo Fernando Almeida Braga

Rio de JaneiroAgosto/2010

CCL00330010 Comunicao Tcnica elaborada para o Livro Tratamentode Minrios, 5 Edio Captulo 11 pg. 465513.Editores: Ado B. da Luz, Joo Alves Sampaio eSilvia Cristina A. Frana.


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Arthur Pinto ChavesEngenheiro Metalrgico pela USP, Doutor em

Engenharia Mineral pela USPProfessor Titular do Departamento de Minas da EPUSP

FLOTAO

11C a p t u l o

Paulo Fernando A. BragaEngenheiro Qumico pela UFRRJ, Mestre em

Engenharia Mineral pela USPTecnologista Snior do CETEM/MCT

Laurindo de Salles L. FilhoEngenheiro Metalurgista pela UFMG, Doutor em

Engenharia Mineral pela USP

Professor Titular do Departamento de Minas da EPUSP


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CETEM Tratamento de Minrios 5 Edio 465

INTRODUO

Na generalizao mxima que se possa fazer, qualquer processo de concentraode minrios pode ser descrito como a capacidade de se dar a um ou mais componentes

de uma mistura heterognea de minerais, uma velocidade diferente da velocidademantida pelas demais espcies presentes na mistura. Para que tais velocidadesdiferenciais possam ser dadas necessrio que exista alguma diferena de propriedadesfsicas.

Seja o exemplo da separao mais simples possvel - a cata manual: baseado emcaractersticas de cor, forma e aparncia, o operador escolhe as partculas desejadas,apanha-as (d-lhes uma velocidade), enquanto que as demais partculas permanecemimveis sobre a mesa (velocidade zero).

Da mesma forma, os processos densitrios tiram partido das diferenas dedensidade entre as espcies minerais que se quer separar; os processos magnticos, dasdiferenas de susceptibilidade ou de remanncia magntica; os eletrostticos, depropriedades eltricas.

O processo de flotao (froth flotation), e alguns processos correlatos a esse sebaseiam em propriedades muito menos evidentes que as anteriores. uma separaofeita numa suspenso em gua (polpa). Como nos demais, as partculas so obrigadas apercorrer um trajeto e num dado instante as partculas que se deseja flotar so levadasa abandon-lo, tomando um rumo ascendente. A diferenciao entre as espcies

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

Hidrofobicidade

A propriedade de determinadas espcies minerais capturarem bolhas de ar noseio da polpa designada por hidrofobicidade, e exprime a tendncia dessa espcie

mineral ter maior afinidade pela fase gasosa que pela fase lquida. Quanto maishidrofbico for um mineral, maior ser sua repelncia por gua e maior sua afinidadepor substncias apolares ou lipoflicas, como o ar atmosfrico e substncias graxas(Leja, 1982).

A hidrofobicidade entretanto, no regra no reino mineral, constituindo-se antesem exceo, pois praticamente todas as espcies minerais (sulfetos, carbonatos, xidos,silicatos e sais) imersas em gua tendem a molhar sua superfcie. Poucos so osminerais naturalmente hidrofbicos que possuem um carter no polar em suasuperfcie, como, a molibdenita, o talco, o carvo, o enxofre e a grafita.


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Hidrofilicidade

A propriedade de determinadas espcies minerais de serem umectados oumolhados pela gua designada por hidrofilicidade, e exprime a tendncia dessa

espcie mineral ter maior afinidade pela fase lquida que pela fase gasosa. Quanto maishidroflico for um mineral, maior ser a molhabilidade de sua superfcie pela gua oupor outros lquidos apolares.

A experincia mostra entretanto que o comportamento hidroflico das espciesminerais pode ser bastante alterado pela introduo de substncias adequadas nosistema. Podemos mesmo afirmar, com certeza, que qualquer substncia mineral podeser tornada hidrofbica mediante a adio judiciosa de substncias polpa. Ainda mais, possvel, estando presentes duas espcies minerais, induzir a hidrofobicidade emapenas uma delas, mantendo a outra hidroflica, ou seja, possvel induzir uma

hidrofobicidade seletiva.Coleta

A propriedade de um determinado reagente tornar seletivamente hidrofbicosdeterminados minerais devida concentrao desse reagente na superfcie dessesminerais. Isto , o reagente se deposita seletivamente na superfcie mineral,recobrindo-a, de modo que fique sobre a superfcie da partcula um filme da substncia.

Para que isso ocorra necessrio que a molcula da substncia migre do seio dasoluo para a superfcie da partcula e a se deposite. Assim, quando aparecerem as

bolhas de ar, a superfcie que a partcula mineral apresenta a essas no mais a suasuperfcie prpria, mas sim uma nova superfcie, revestida dessa substncia hidrofbica.

A causa dessa migrao da substncia da soluo para a superfcie da partculareside em alguma espcie de atrao da partcula por essa substncia. Frequentemente,podemos admitir que se tratem de aes eltricas ou eletrostticas. E, outros casos,temos a ao de foras moleculares tipo Van der Waals, ou outras. Finalmente,podemos imaginar um mecanismo mais complexo em que as molculas na soluosejam:

(i) atradas para as vizinhanas da partcula;(ii) adsorvidas na sua superfcie, para, finalmente, reagir com as molculas ou

ons da sua superfcie (penetrar na sua estrutura).

Este mecanismo pode ocorrer completo ou em parte. Ocorrendo apenas aatrao das molculas para o entorno da partcula, chamamos o fenmeno de adsorode primeira espcie ou do tipo nuvem, ou ainda, do tipo eltrico. O fenmeno denatureza eminentemente eletrosttica. Se as molculas alm disso so adsorvidas nasuperfcie da partcula, passa a ocorrer o contato efetivo das mesmas com pelo menosum ponto da superfcie da partcula. Dizemos que ocorre adsoro de segunda espcie,


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ou do tipo lquido, ou ainda, do tipo fsico, pois a molcula estando ancorada superfcie da partcula no pode afastar-se dela, mas pode mover-se ao longo dasuperfcie. Quando ocorre o fenmeno completo, as molculas reagem com a superfciedo mineral e ficam aderidas quimicamente a um ponto dela. A fixao tal que essas

podem vibrar em torno de uma posio, mas no saem dessa posio. Diz-se terocorrido a adsoro de terceira espcie ou do tipo slido ou, ainda, do tipo qumico.

A substncia capaz de adsorver-se superfcie do mineral e torn-la hidrofbica denominada coletor e o mecanismo de adsoro e gerao de hidrofobicidade denominado coleta.

Modulao da Coleta

Alguns coletores so enrgicos demais e tendem a recobrir indiferentementepartculas de todas as espcies minerais presentes, ou seja,no so seletivos. Podemos

entretanto adicionar substncias auxiliares, que faam com que a coleta se torneseletiva, isto , que dentre as espcies minerais presentes na polpa, o coletor escolhauma delas sem modificar as demais. Assim, ser possvel flotar as partculas dessaespcie e deixar todas as demais no interior da polpa. Este reagente auxiliar chamadodepressor, porque deprime a ao do coletor nas partculas indesejadas.

Em outras situaes ocorre o contrrio, isto , o coletor no adsorve emnenhuma das espcies presentes. Podemos ento adicionar polpa uma terceirasubstncia, que ative seletivamente a superfcie da espcie mineral desejada, tornando-a atrativa para o coletor. Este reagente chamado ativador.

Ou seja, numa polpa mineral sempre estar presente um grande nmero deespcies moleculares e inicas, oriundas das espcies minerais presentes ou de suareao com a gua e aquelas intencionalmente adicionadas. Podemos adicionar oscoletores e tambm outras substncias que modificam a ao do coletor, ao essachamada de modulao da coleta. Obviamente, estes reagentes tm que seradicionados antes do coletor (Gaudin, 1956).

Razes para a adio, ainda, de outros reagentes so de economia industrial:diminuir o consumo de coletor, acertar as condies de acidez ou alcalinidade, de modo

a diminuir a corroso dos equipamentos, diminuir o consumo de gua etc.Frequentemente, ons presentes na polpa oriundos da dissoluo de

determinadas espcies minerais (Fe+++, Ca++, Al+++), exercem uma ao depressoraindesejvel. Para impedir essa ao necessrio remov-los antes do incio da ao dacoleta. Isto feito por meio de um quarto tipo de reagentes, denominadossequestradores, que precipitam esses ons.

Finalmente, para gerar uma espuma estvel, consistente e adequada sfinalidades do processo so usados reagentes tensoativos - os espumantes.


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O controle do pH uma das variveis mais importantes que afetam a coleta.Por isso, os reagentes utilizados para ajust-lo so chamados reguladores.

Terminologia

A palavra "flotao" um anglicismo que j est consagrado pela falta de umtermo melhor em portugus. A palavra "flutuao", que seria um termo mais preciso,no usada, aparentemente por induzir uma possvel confuso com os processos demeio denso, onde a espcie mineral mais leve "flutua".

A grande massa de literatura americana e a negligncia dos tradutores faz comque, com relativa frequncia, sejam utilizados termos gerados pela traduo literal:

(i) "promotor", em vez de coletor, do inglspromoter;(ii) "inibidor", em vez de depressor, do ingls inhibitor, so termos imprprios

e devem ser abandonados.

PROCESSOS DE FLOTAO

O processo de flotao atua geralmalmente nas interfaces gua/ar e gua/leo(pouco utilizado), para realizar a separao entre os minerais de interesse. Diversasoutras interfaces tem sido estudadas, como a interface gua+lcool/ar e gua/plsticona tentativa da descoberta de outras aplicaes, sendo assim, o sistema de interfacesorigina o nome do processo de flotao. Os principais processos de flotao utilizados

pela indstria mineral so (Leal Filho, 1995):Flotao por Espumas (Froth flotation) - o processo mais comum e o maisimportante. Neste processo, os minerais hidrofobizados dispersos, no meio aquoso, socoletados por bolhas de ar e arrastados superfcie, sendo removidos na camada deespumas por transbordo ou mecanicamente. Os minerais hidroflicos permanecem nafase aquosa acompanhando o fluxo de gua.

Flotao em Pelcula (Skin flotation)- o processo de separao de minerais utilizandoas propriedades da interface gua/ar. Neste processo, os minerais so despejadoslentamente na superfcie da gua, as partculas hidroflicas se molham e afundam e as

partculas hidrofbicas permanecem na superfcie sem se molhar, sendo removidas portransbordamento.

Flotao em leo (Bulk oil flotation)- o processo de separao de minerais utilizandoas propriedades da interface gua/leo. Neste processo, as partculas minerais soagitadas em uma suspeno gua/leo. Aps repouso do sistema binrio (gua/leo), aspartculas hidroflicas molhadas afundam e as partculas hidrofbicas se concentram nainterface gua/leo.


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Flotao Carreadora (Carrier flotation)- o processo de flotao usado para recuperarpartculas ultrafinas, utilizando-se minerais com granulometria grosseira previamentehidrofobizado. As partculas ultrafinas hidrofbicas aderem s partculas grosseiras, queso carreadas pelas bolhas de ar e ento flotadas.

Eletroflotao - o processo de flotao onde as bolhas de gs so geradas peladecomposio eletroqumica da gua.

Flotao em floco (Floc flotation) - um processo de flotao utilizado pararecuperao de partculas finas aps a sua agregao seletiva das mesmas. Aps aagregao seletiva, os flocos formados so flotados de modo tradicional.

O processo de flotao por espumas a modalidade de flotao mais utilizado natecnologia mineral, para concentrao de minerais e apresenta termos tcnicosespecficos para definir a maneira ou modus operandi de como a flotao est sendo

conduzida. A seguir, algumas definies dos processos mais usuais de flotao(Beraldo, 1983).

Flotao direta - quando os minerais de interesse so flotados e separados nasespumas. Os minerais de ganga acompanham o fluxo da polpa mineral.

Flotao reversa - quando os minerais de ganga so flotados e os minerais deinteresse permanecem na polpa mineral.

Flotao coletiva (Bulk flotation)- quando um grupo de minerais com caractersticassemelhantes so flotados em conjunto.

Flotao seletiva- quando uma nica espcie mineral flotada.

Flotao instantnea (Flash flotation) - quando a flotao realizada em intervalosde tempo curto, logo aps a moagem. As partculas mistas (no liberadas) retornam aomoinho para uma nova etapa de moagem e, a seguir, so novamente flotadas.

EQUIPAMENTOS

As operaes diretamente envolvidas na flotao de minrios so:

(i) condicionamento;(ii) dosagem e adio de reagentes;(iii) flotao propriamente dita.


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Algumas outras operaes se fazem necessrias, com muita frequncia, taiscomo:

(i) adensamento das polpas para permitir o condicionamento;(ii) atrio (scrubbing) da superfcie das partculas para remover coberturas de

lama ou de xidos;

(iii) transporte de polpas e espumas;(iv) instrumentao e controle do processo.

Mquinas de Flotao

Tratam-se de tanques projetados para receber a polpa alimentada,continuamente, por uma das suas faces laterais e descarreg-la pelo lado oposto. Cadaunidade desses tanques chamada clula. Podem ser usadas clulas individualizadas,

mas a regra agrupar conjuntos de duas ou mais. Numa extremidade do conjunto instalado um compartimento de alimentao e na extremidade oposta, umcompartimento de descarga. Este inclui algum dispositivo para a regulagem do nvel depolpa dentro das clulas. Embora existam modelos de clulas fechadas, a tendnciamoderna no usar divises entre uma clula e outra. A espuma sobe e descarregadapela frente (e em alguns modelos, como os mostrados nas Figuras 1, 2 e 3, tambm portrs), transbordando sobre calhas dispostas ao longo da extenso do conjunto declulas. O material deprimido arrastado pela corrente de gua e sai pelo fundo daclula, passando para a clula seguinte e, finalmente, sendo descarregado pela caixa de

descarga. Desta forma, h dois fluxos: um de deprimido, no sentido da caixa dealimentao para a caixa de descarga e outro de espuma, ascendente dentro das clulase no sentido oposto ao do deprimido, atravs das calhas.

Figura 1 Arranjo de clulas de flotao.

A mquina de flotao (Figura 2) instalada dentro da clula e consiste de umrotor, no fundo da clula, suspenso por um eixo conectado a um acionamento (fora daclula e acima), girando dentro de um tubo. O rotor tem uma funo inicial que a demanter a polpa agitada e portanto em suspenso. O movimento rotacional do rotor


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gera uma regio de presso negativa dentro da clula. Em muitos modelos, estadepresso suficiente para aspirar o ar necessrio para a flotao, da a conveninciado tubo coaxial com o eixo do rotor. Em outros casos, o ar comprimido para dentro damquina. Para que o ar seja efetivo para carrear para cima o maior nmero possvel de

partculas coletadas, deve se dispor de um grande nmero de bolhas de pequenodimetro. Isto conseguido colocando, em torno do rotor, uma pea chamada estator,que fragmenta as bolhas de ar. A Figura 3 mostra um rotor e um estator de umamquina de flotao de modelo diferente do mostrado na Figura 2.

Figura 2 Mquina de flotao ( Modelo Wemco).

Figura 3 Mquina de flotao (Modelo Galigher).


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Desta forma, o rotor agita a polpa e a mantm em suspenso. Como o seumovimento rotativo no meio da polpa cria uma presso negativa, esse pode aspirar o arnecessrio para a flotao. Esse movimento aspira tambm a espuma contida na calhadas clulas a jusante (o rotor da clula rougheraspira a espuma das clulas cleaner) e

faz a espuma movimentar. O estator (Figura 4) quebra as bolhas de ar num grandenmero de pequenas bolhas.

Figura 4 Rotor e estator da clula (Modelo Wemco).

As mquinas do modelo descrito so ditas mecnicas e existem vrios projetos,diferentes quanto ao formato da clula, do projeto do conjunto rotor-estator e a outros

aspectos mecnicos (Yung, 1982). As Figuras 5a e 5b mostram diferentes desenhos.

Figura 5a Desenhos esquemticos de tanques, rotores eestatores (Young, 1982).

Metso Metso

Outokumpu Dorr-Oliver


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Figura 5b Desenhos esquemticos de rotores e estatores (Young, 1982).

As clulas de desenho mais moderno tm formato cilndrico. De incio isto deveu-se facilidade estrutural e construtiva deste formato. Num segundo momento aplicou-se a tecnologia oriunda da indstria qumica de reatores que precisam fornecer agitaomuito eficiente para o contacto entre os reagentes - no caso da flotao o que se deseja o contacto partcula-bolha de ar. Verificou-se que as foras intensas de cisalhamentocriadas pelo rotor so capazes de fornecer a energia necessria para a ruptura dabarreira que o filme de gua da bolha e permitir melhor adeso bolha-partcula,mesmo para as partculas de pequena dimenso (Chaves, 2006).

O efeito indesejvel da rotao da polpa dentro da clula foi resolvido mediante a

instalao de defletores adequadamente projetados para impedir o movimentorotacional e dirigir os fluxos ascendentes e descendentes dentro da clula e maximizar arecirculao da polpa na regio inferior, ao mesmo tempo que a turbulncia na regiosuperior precisa ser reduzida para diminuir o descolamento bolha - partcula coletada.

Principais Fabricantes Clulas de Flotao Mecnica

O incio do sculo XXI foi caracterizado pela fuso e/ou incorporao de diversasempresas de equipamentos para minerao, assim, atualmente, trs grandes empresasdominam o mercado mundial como fabricantes ou detentores de tecnologia parafabricao de mquinas de flotao mecnica (Gorain, 2007).

A Metso Minerals, produz dois modelos bsicos, a clula circular Metso RCS e aMetso Denver quadrada, DR. As duas mquinas usam suprimento externo de ar debaixa presso para ter controle preciso da aerao. O modelo circular RCS o padroglobal da Metso e fornecido em tamanhos desde 5 at 200 m 3. O modelo MetsoDenver DR a mquina Denver com recirculao forada da polpa junto ao rotor eestator, e pode ser fornecida nos tamanhos de 0,34 at 42,5 m

3. A Tabela 1 mostra as

dimenses principais e motorizao das mquinas Metso de flotao (Metso, 2009).

Dorr-OliverOutokumpu

Metso Metso


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Tabela 1 Dimenses principais e motorizao das mquinas Metso de flotao.

Srie DR

Modelo Volume, m3 Comprimento, m Largura, m Altura, m Motor instalado,

kW

DR 15 0,34 0,71 0,61 1,63 3DR 18 0,71 0,91 0,81 1,83 5

DR 24 1,4 1,22 1,09 2,36 5,5

DR 100 2,8 1,58 1,58 2,72 7,5-11,0

DR 180 5,1 1,83 1,83 2,95 11-15

DR 300 8,5 2,24 2,24 3,3 18-22

DR 500 14,2 2,69 2,69 3,4 25-30

DR 1500 42,5 4,27 4,27 4,37 55

Sries RCS

Modelo Volume, m3 Dimetro do tanque, m Altura, m Motor instalado,

kW

RCS 5 5 2,00 2,08 15

RCS 10 10 2,60 2,45 22

RCS 15 15 3,00 2,84 30

RCS 20 20 3,25 3,06 37

RCS 30 30 3,70 3,44 45

RCS 40 40 4,10 3,85 55

RCS 50 50 4,50 4,19 75

RCS 70 70 5,00 4,62 90

RCS 100 100 5,60 5,21 110

RCS 130 130 6,10 5,65 132

RCS 160 160 6,50 6,13 160

RCS 200 200 7,00 6,58 200

Fonte: Metso Minerals

A FLSmidth Minerals fabrica as clulas Dorr-Oliver, Wemco e clulas de tecnologiamista (combinao de clulas Dorr-Oliver e Wemco). As clulas Dorr-Oliver trabalhamcom injeo de ar e as Wemco so auto-aspiradas. O carro-chefe para a maioria dasaplicaes continua sendo a clula Wemco 1+1. As clulas Dorr-Oliver, srie RT (roundtank), so cilndricas e recomendadas para utilizao na etapa rougher. As clulas Dorr-

Oliver, sries R & UT, so tanques retangulares e em forma de U. A clula WemcoSmart Cell tem tanque cilndrico com defletores e controle automtico da vazo de ar.A Tabela 2 mostra as dimenses principais e a motorizao das mquinas de flotaoDorr-Oliver e Wemco (FLSmidth, 2009).


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Tabela 2 Dimenses principais e motorizao das mquinas Dorr-Oliver.

Srie RT Tanques cilndricos

Modelo Volume, m3 Dimetro, m Altura, m Motor instalado, kW

DO-5 RT 5 2,01 3,45 7,5DO-10 RT 10 2,49 3,81 15

DO-20 RT 20 3,20 4,32 30

DO-30 RT 30 3,61 5,08 37,5

DO-40 RT 40 3,99 5,59 45

DO-50 RT 50 4,45 6,10 56,25

DO-60 RT 60 4,45 6,35 75

DO-70 RT 70 4,80 6,48 75

DO-100 RT 100 6,02 6,22 112,5

DO-130 RT 130 6,60 6,86 150

DO-160 RT 160 6,86 7,24 150DO-200 RT 200 7,65 7,49 187,5

Sries R & UT Tanques retangulares e em forma de U


kW

DO-1 R 0,03 0,30 0,33 1,32 0,56

DO-10 R 0,28 0,66 0,71 1,78 1,13

DO-25 R 0,71 0,91 0,97 2,06 2,25

DO-50 R 1,42 1,22 1,27 2,39 3,75

DO-100 R 2,83 1,52 1,63 2,72 5,63

DO-300 UT 8,50 2,29 2,62 3,35 11,25DO-600 UT 16,99 2,95 3,12 4,57 22,5

DO-1000 UT 28,32 3,35 3,86 5,08 30

DO-1350 UT 38,23 3,81 4,11 5,79 37,5

DO-1550 UT 43,89 3,99 4,47 5,79 45

Fonte: FLSmith Minerals.


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Tabela 2 (cont.) Dimenses principais e motorizao das mquinas Wemco.

Wemco 1+1


kW

18 0,03 0,314 0,457 0,821 0,3728 0,08 0,467 0,711 1,003 0,75 - 1,12

36 0,31 0,924 0,914 1,473 2,24

44 0,59 1,127 1,118 1,638 3,73

56 1,13 1,435 1,422 1,854 5,59

66 1,73 1,689 1,676 1,946 7,46

66D 2,83 1,537 1,676 2,362 11,19

84 4,25 1,616 2,134 2,515 11,19-14,91

120 8,50 2,305 3,048 3,083 18,64-22,37

144 14,16 2,762 3,658 3,426 22,37-29,83

164 28,32 3,045 4,166 4,528 44,74-55,93

190 42,48 3,581 4,826 4,985 74,57

225 84,95 4,185 5,715 6,680 149,14

Wemco SmartCell

Volume, m3 Altura, m Dimetro do tanque, m Motor instalado,

kW

5 1,96 2,3 15

10 2,34 2,8 30

20 2,87 3,6 37

30 3,21 4,1 5

40 3,45 4,2 75

50 3,52 4,8 90

60 3,73 5,12 90

70 4,13 5,35 150

100 4,34 6,03 150

130 4,81 6,62 150

150 5,3 6,6 185

160 5,26 6,86 185

200 5,44 7,65 250

257 5,83 8,25 315

500 7,21 10,5 575

Fonte: FLSmith Minerals.


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A Outokumpu oferece dois modelos de clulas, as clssicas OK-R e OK -U FlotationMachines - e as OK-TC, de tanque cilndrico (tank cell) e OK-TC-XHD (extra heavy duty),alm da clula SK (skin air), cilndrica, recomendada para flotao flash. O ar introduzido na rea de movimentao do rotor, por meio de injeo forada. A Tabela 3

mostra as dimenses principais e a motorizao das mquinas de flotao Outokumpu(Outotec, 2009).

Tabela 3 Dimenses principais e motorizao das mquinas Outokumpu.

Clulas convencionais

Srie OK-U

Modelo Volume, m3 Comprimento, m Largura, m Altura, m Motor instalado, kW

OK-8 8 2,26 2,25 1,93 15-37

OK-16 16 2,80 2,80 2,35 30-45

OK-38 38 3,81 3,70 3,34 55-90Srie OK-R

Modelo Volume, m3 Comprimento, m Largura, m Altura, m Motor instalado, kW

OK-0.5 0,5 0,95 0,95 0,95 2,2-4,0

OK-1.5 1,5 1,39 1,39 1,20 5,5-7,5

OK-3 3 1,71 1,71 1,60 11-15

Clulas tanque

Modelo Volume, m3 Altura, m Dimetro, m Motor instalado, kW

TankCell-5 5 2,45 2,2 7,5

TankCell-10 10 2,85 2,7 15TankCell-20 20 3,45 3,3 37

TankCell-30 30 3,9 3,9 45

TankCell-40 40 4,3 4,1 45

TankCell-50 50 4,6 4,6 75

TankCell-70 70 5,0 5,0 90

TankCell-100 100 5,3 5,6 110

TankCell-130 130 5,4 6,3 132

TankCell-160 160 5,7 6,72 185

TankCell-200 200 6,2 6,8 215

TankCell-300 300 NA NA 350Clulas tanque extra grande

TankCell-100-XHD 100 4,6 6,3 110

TankCell-130-XHD 130 4,8 6,7 130

TankCell-160-XHD 160 5,1 7,1 150

TankCell-200-XHD 200 6,1 7,2 185

TankCell-300XHD 300 NA NA 285

Fonte: Outotec NA = No aplicvel


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Condicionadores

Para que o reagente possa atuar na superfcie da partcula mineral, coletando-a,ativando-a ou deprimindo-a, necessrio que se d um tempo para que as partculas

minerais e as molculas de reagente tenham chance de se contactarem. Esta operao denominada condicionamento. Com a maioria das espcies minerais, ocondicionamento feito com baixa diluio de polpa (alta porcentagem de slidos), demodo a aumentar a probabilidade de que as gotculas de reagente e as partculas seencontrem. Da a frequente necessidade de adensar previamente a polpa antes docondicionamento. Quando necessrio, este adensamento feito em ciclonesdesaguadores ou em espessadores.

O condicionador um tanque cilndrico, de dimetro e altura usualmenteprximos. Sobre o tanque assenta-se uma viga que sustenta o mecanismo de

acionamento (motor e redutor) de um eixo, na ponta do qual est uma hlice, que agitaa polpa. A descarga por transbordo (Figura 6). Frequentemente existe um tuboconcntrico ao eixo, com vrias aberturas, ou aletas convenientemente dispostas, paramelhorar o contato.

Figura 6 Condicionador de polpa.

Dosagem e Alimentao de Reagentes

Os vrios reagentes devem ser alimentados em pontos diferentes dentro docircuito. Dependendo do seu mecanismo de coleta, podem demandar maiores oumenores tempos de condicionamento. Por exemplo, cidos graxos e seus sabesdemandam tempos de residncia na etapa de condicionamento que podem ser

atendidos por condicionadores com volumes adequados. J xantatos tm ummecanismo de coleta to demorado que o usual fazer a sua adio na entrada docircuito de moagem. O caso oposto ocorre com aminas, cuja coleta to rpida, que asua adio pode ser feita diretamente na entrada da clula de flotao.

Conforme j mencionado, foroso adicionar os moduladores de coleta(ativadores ou depressores) antes da adio do coletor, pois a sua funo modificar aao deste. Os reguladores tm um papel to importante que, quanto antes essesforem adicionados, melhor para o circuito. Por isso, ajusta-se o pH to logo a gua adicionada. Finalmente, os espumantes so adicionados na entrada da clula.


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Os diferentes problemas de dosagem de reagentes podem ser relacionados:

(i) dosar ou alimentar p grosso;(ii) dosar ou alimentar p fino;(iii) dosar ou alimentar lquidos puros ou solues;(iv) dosar ou alimentar suspenses.Para a alimentao de p grosso ou fino usam-se alimentadores vibratrios, de

correia ou de mesa rotativa. A diferena entre os dois casos reside na escoabilidadeque, via de regra, menor para os slidos finos, exigindo maior ateno para este caso.

Para a alimentao de lquidos puros ou de solues homogneas so usadasbombas dosadoras - de pisto ou de diafragma, quando a vazo pequena. Para vazesmais elevadas usam-se bombas de engrenagem, de parafuso ou peristlticas.

O alimentador mais simples possvel um reservatrio mantido a nvel constante,ligado a um tubo de descarga de dimetro adequado vazo ou regulado por vlvula.Curiosamente, este dispositivo muito pouco utilizado.

O equipamento padro para a dosagem de lquidos e solues homogneas odosador de canecas, mostrado na Figura 7. Este consiste numa srie de canecasapoiadas num disco vertical, que gira em torno de um eixo horizontal. No seumovimento, o disco leva as canecas para dentro de uma cuba cheia com o lquido aalimentar (mantido a nvel constante por meio de uma bia). No percurso, as canecas seenchem, saem da cuba e, na virada do disco, derramam o lquido em uma calha, deonde esse enviado para o local de adio.

Figura 7 Dosador de canecas.


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Uma regulagem grossa da vazo obtida pela variao do nmero de canecas, oupela variao da sua inclinao (e portanto do seu volume til), ou pela velocidade derotao do disco de suporte. O aparelho oferece ainda uma regulagem fina, queconsiste em mover a calha, de modo que essa intercepte todo o fluxo de lquido

derramado pelas canecas, ou apenas parte dele. Essa quantidade ajustvel mediante amovimentao da calha.

Problemas realmente mais difceis so a alimentao de suspensesheterogneas, que necessrio manter em agitao permanente, e a alimentao delquidos corrosivos, para os quais se faz necessrio escolher materiais de construoadequados.

Operaes Auxiliares

Bombeamento

O sistema constitudo por slidos particulados numa suspenso em gua denominado de polpa, e se constitui na forma usual de transporte de massa emtratamento de minrios. A opo alternativa o uso de transportadores de correia paraslidos granulados secos. Estes dois modos constituem a grande maioria da prtica dotransporte na indstria mineral.

A diluio da polpa expressa em porcentagem do peso de slidos em relao aopeso total da polpa (peso de slidos + peso de lquido). As diferentes operaesunitrias utilizam diferentes diluies: a moagem feita em torno de 60% de slidos; o

condicionamento, entre 40 e 50%, a alimentao de ciclones e classificadores, em tornode 20% de slidos. A flotao dos minrios comuns praticada entre 25 a 35%, e, a decarvo, entre 4 e 8%.

As polpas podem ser bombeadas por bombas de projeto especial - as bombas depolpa. So bombas centrfugas de construo robusta e com rotor de projeto diferentedo das bombas d'gua. Sua carcaa bipartida, de modo a permitir sua abertura fcil erpida em caso de entupimento, As bombas de polpa trabalham sempre afogadas pois aentrada de ar na tubulao causa o depsito dos slidos e o entupimento da tubulao.Veja a Figura 8.

Figura 8 Vista expandida de bomba de polpa.


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As peas de desgaste so revestidas de material resistente abraso (Ni hardouborracha). O critrio usual usar borracha sempre, exceto quando as partculas dominrio sejam grossas e possam rasgar ou cortar o revestimento.

As tubulaes de polpa devem ser construdas preferencialmente em trechosretos, horizontais e verticais. Se o escoamento cessar, os slidos sedimentam nostrechos horizontais e ocupam a parte inferior da seco do tubo, sem obstru-la; quandoo escoamento for retomado, a sua turbulncia colocar em suspenso o material slidodepositado. Evitam-se curvas por causa do desgaste abrasivo intenso. Estas devem sersubstitudas por cruzetas, com zonas de estagnao e flanges cegos.

O bombeamento da espuma de flotao constitui-se num problema operacionalrealmente srio. Deve-se, portanto, evit-lo, fazendo o transporte das espumas porgravidade sempre que for possvel. Quando as condies de lay-out exigem

bombeamento, pode-se usar bombas de eixo vertical e caixas especiais, como mostradona Figura 9: a espuma entra na caixa tangencialmente a essa. Defletoresconvenientemente dispostos foram a polpa a se dirigir ao fundo e a ser centrifugada,de modo que as bolhas tendem a permanecer no centro e a subir.

Figura 9 Desenho esquemtico de uma bomba de eixo vertical.

Diviso de Fluxos

A diviso dos fluxos de polpa feita em divisores estticos ou rotativos. A Figura10 mostra um divisor deste ltimo tipo e a Tabela 4 as especificaes e dimenses doequipamento.


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Figura 10 Distribuidor de fluxos do tipo rotativo.

Tabela 4 Distribuidor rotativo: especificaes e dimenses.Dimetro do Tubo (ps) Altura

(ps-pol.)Nmero Mximo de

CompartimentosGales/min.

(aprox.)

2 1,10" 8 50

3 2,5" 10 200

4 3,0" 12 4755 3,7" 14 875

6 3,7" 20 1700

8 4,3" 20 3200

10 5,10" 20 6000

Atrio

Quando as superfcies minerais aparecem recobertas por camadas de limonitasou de argilo-minerais - o que muito comum nas condies geolgicas brasileiras - a

superfcie apresentada a da limonita ou argilo-mineral, no a do mineral que se querflotar. Para conseguir a coleta necessrio eliminar essa cobertura, o que feito poratrio da superfcie, at que a cobertura indesejada seja removida.

A atrio, tambm traduzida por "escrubagem" (do ingls "scrubbing") feita emequipamentos denominados clulas de atrio. Essas consistem de agitadores com doisou trs hlices por eixo, com sentidos alternados, como mostra a Figura 11a. Devido aessa inverso de sentidos, a polpa movida por uma das hlices tem sentido oposto aodo fluxo movido pela outra hlice, de modo que os dois fluxos se chocam, acarretando aatrio necessria de superfcie de gro contra superfcie de gro.


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As ps da hlice so de material resistente abraso e tm ainda placas dedesgaste nos locais mais expostos ao atrito. Geralmente se usam duas ou quatro clulasem srie - a primeira descarrega por baixo, a segunda por cima, e assimsucessivamente, de modo a maximizar o tempo de permanncia das partculas dentro

da mquina, como se mostra na Figura 11. A Figura 12 ilustra um equipamentoindustrial de atrio.

(a) (b)

Figura 11 Disposio das hlices (a) e circulao da polpa (b) em mquinade atrio.

Figura 12 Clula Denver de atrio.

Instrumentao e Controle

A instrumentao utilizada consiste nas medies contnuas de pH, de vazes degua, de polpa e dos nveis das clulas e das caixas de bomba.


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Existem aparelhos para anlise contnua dos produtos, que comeam a serempregados no Brasil. Entretanto, o usual continua sendo colher amostras daalimentao e dos produtos para o controle operacional. Os amostradores usados sodos tipos comuns.

Destruio da Espuma

Frequentemente necessrio quebrar a espuma. Isto feito pela adio de anti-espumantes na calha do concentrado ou por jatos de gua de alta presso.

Cintica de Flotao

As velocidades com que as espcies minerais so removidas da clula obedecema leis semelhantes s da cintica qumica. Assim, pode-se falar em cinticas de flotaode ordem zero, de primeira ordem e de segunda ordem.

Na realidade, ao se flotar um minrio composto de dois minerais, A e B, haverremoo de ambos pela espuma, uma vez que a seletividade no perfeita.

Ocorre que a velocidade de flotao do mineral A (que se quer flotar) muitomaior que a do mineral B. Entretanto, este ser tambm removido, em menorproporo. Se a operao se estender por tempo demasiadamente longo, a quantidadede Bflotado pode vir a prejudicar o teor deAno flotado.

O ensaio para se medir a cintica de flotao o seguinte: numa clula delaboratrio, 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 noutra vasilha, por mais 30 segundos. Isto repetido at que a flotao cesse.

As amostras dos diferentes flotados (e tambm a do deprimido) so secadas,pesadas e enviadas para anlise qumica, para a dosagem de Ae B. Com os resultadosobtidos, possvel calcular as recuperaes de A e B e represent-las num grficorecuperao x tempo, como mostra a Figura 13. Nesta, A est flotando com umacintica de primeira ordem e velocidade maior, enquanto que Bflota com uma cinticade segunda ordem e velocidade menor. A massa removida de A cresce no incio da

flotao, diminuindo com o tempo, ao passo que a remoo de B constante.Em consequncia, aumentando-se o tempo de residncia do minrio na clula, de

t1para t2, as massas mA e mB flotadas aumentam dos diferenciais dA e dB. Quando sepassa de t3 para t4, dA torna-se muito pequeno, enquanto que dB continua sendosignificativo.

Existe ento um tempo de residncia timo em que a recuperao de A boa e acontaminao de Acom B (relao de mAe mB) aceitvel. Na figura 13, este tempoparece estar em torno de t2: se a flotao for interrompida em t2, a contaminao do


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flotado com Bser muito menor que se o tempo de flotao for t3ou t4. Se a flotaofor interrompida em t1, o teor muito bom, mas a recuperao baixa.

O tempo de residncia , portanto, uma varivel crtica para o dimensionamento

e operao dos circuitos de flotao. Muitos processos de flotao podem sercontrolados quanto sua seletividade pela considerao correta do tempo deresidncia nos estgios rougher e cleaner, como o caso dos carves minerais.

Figura 13 Cintica de Flotao.

CIRCUITOS DE BENEFICIAMENTO

Como em toda operao de concentrao, tambm para a flotao difcil obtero teor e a recuperao desejados numa nica etapa. Genericamente, executa-se umaprimeira flotao, chamada rougher", onde se obtm um concentrado pobre e umrejeito que ainda contm teores dos minerais teis. O concentrado re-lavado numasegunda flotao, denominada "cleaner", onde produzido um concentrado final e umrejeito de teor elevado. O rejeito rougher repassado numa outra flotao, chamada

scavenger, onde se obtm um rejeito muito pobre(rejeito final) e um concentradoque rene os minerais teis que estavam no rejeito rougher, mas que pobre para serconsiderado produto final. Tanto o rejeito cleanercomo o concentrado scavengeraindacontm minerais teis e por isso so retornados clula rougher. O circuito fica comomostrado na Figura 14. Eventualmente, pode ser necessrio usar vrios estgios derecleaning. o caso da fluorita grau cido, que tem teores de contaminantes (SiO2 eCaCO3) admissveis muito baixos e por isso exige de 4 a 6 estgios de cleaningsucessivos.

tempo

A

A

B

mA

B

A

mA

mB

t1 t2 t3 t4

B

mB

recuperao


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ALIMENTA ONOVA

CLEANER ROUGHER SCAVENGER

CONCENTRADOFINAL

CONCENTRADOSCAVENGER

CONCENTRADOROUGHER

REJEITOFINAL

Rej.

Rougher

Rej.

Cleaner

Figura 14 Circuito de flotao.

O evento de uma partcula de mineral til ao passar para o concentrado de umaoperao de flotao, depende do sucesso de uma srie de eventos independentes:

(i) a partcula deve entrar em contato com o coletor;(ii) o coletor deve adsorver sobre a superfcie da partcula;(iii) a partcula coletada deve colidir com um nmero de bolhas de ar suficiente

para torn-la leve a ponto de flutuar;

(iv) a partcula no pode desprender-se das bolhas durante o percursoascendente;

(v) a partcula deve permanecer dentro da espuma e escorrer para a calha deconcentrado.

Na realidade, impossvel garantir que apenas uma nica mquina industrial

consiga fazer todo esse trabalho. Por isso, necessrio utilizar um banco de clulas, demodo a aumentar a probabilidade de todos esses eventos independentes ocorreremcom sucesso. A experincia industrial mostra que diferentes minrios precisam dediferentes tamanhos mnimos de banco e esses conhecimentos so sumarizados naTabela 5. Esta mostra os nmeros mnimos de clulas encontrados na pratica industrial,para alguns minrios (Denver).

A circulao da polpa dentro do conjunto de clulas de flotao feita peladiferena de nvel entre as diversas clulas, a alimentao estando num nvel superiorao da descarga, de modo que os rejeitos fluem nesse sentido. Para o rejeito passar para

a bancada seguinte, deve haver uma diferena de nvel entre a descarga de umabancada e a alimentao da seguinte. J a circulao da espuma feita por meio decalhas, como mostra a Figura 15 (a) e (b), as espumas so recolhidas numa calha econduzidas para o estgio seguinte. Na calha , existem jatos de gua que ajustam adiluio da espuma (esta tende a ser mais seca que a alimentao) e ajudam a empurr-la calha abaixo. Entretanto, o que faz mesmo com que o movimento ocorra adepresso que existe junto do rotor, e que aspira a espuma para dentro da clula.


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Tabela 5 Nmeros mnimos de clulas por bancada (Apud Denver).

Nmero mnimo de clulas

Minrio 01 02 03 04 05 06 07 08 09

Zinco

tungstnioslica de fosfatos

slica de minrio de ferro

Areia

potssio

fosfato

leo

nquel

molibdnio

chumbo

fluorita

feldspato

efluentesbarita

cobre

carvo

Clulas por banco

mnimo usual

Nmero mnimo de clulas

Minrio 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Zinco

Tungstnio

slica de fosfatos

slica de minrio de ferro

Areia

potssio

fosfato

leo

nquel

molibdnio

chumbo

fluorita

feldspato

efluentes

barita

cobrecarvo

Clulas por banco

mnimo usual


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Figura 15a Arranjo de bancos de clulas (vista frontal).

Figura 15b Arranjo de bancos de clulas (vista de cima).

Completando o fluxograma com as operaes auxiliares mencionadas no temanterior, teremos o fluxograma mostrado na Figura 16, que consta de:

(i) adensamento da alimentao, feito em ciclone desaguador;(ii) condicionamento com depressor ou ativador;(iii) condicionamento com coletor;(iv) flotaesrougher, cleaner e scavenger;(v) desaguamento do concentrado em filtro a vcuo;(vi) bombeamento do rejeito para um espessador;(vii) desaguamento do rejeito por espessamento.


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Figura 16 Esquema de um circuito completo de flotao.

Circuito Tpico de Beneficiamento de Minrio de Ferro

Os minrios de ferro brasileiros se chamam itabiritos e so constitudos dehematita e quartzo, associados ainda a limonitas e argilo-minerais. A flotao dos finosresulta num produto denominado pellet feed. uma operao barata e conveniente efornece concentrados de excelente qualidade.

A prtica usual fazer o que se chama flotao reversa, que consiste em flotar o

mineral de ganga, quartzo, e deprimir o mineral de minrio, hematita. Isto porque ahematita mais abundante, o que dificulta a sua remoo na espuma - a grandequantidade de hematita na espuma arrastaria, mecanicamente, uma certa quantidadede quartzo. Alm disso, a hematita pesada e teria que ser moda mais finamente parapoder flutuar com a espuma.

A Figura 17, (Luz e Almeida, 1989), mostra o fluxograma da usina debeneficiamento da Samarco. Os autores citados usam a seguinte terminologia:"desbastadora" = rougher, "limpadora" = cleaner, "recuperadora" = scavenger. A adoode colunas de flotao para esta operao parece ser uma tendncia irreversvel da

indstria brasileira, como ser evidenciado no captulo de flotao em coluna.


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Figura 17 Fluxograma de uma linha de processo de usina de concentrao daSamarco.

Circuito Tpico de Beneficiamento de Fosfato

Os minrios brasileiros de fosfato tm como mineral de minrio a apatita e comominerais de ganga, calcita, magnetita, micas e argilas. O circuito de beneficiamentodeve portanto prever a moagem at a malha de liberao (geralmente em torno de 65malhas Tyler), a eliminao da magnetita por separao magntica e a flotao daapatita. A presena de lamas afeta significativamente a recuperao do fosfato(expressa em termos de % P205; por isso os circuitos de usinas brasileiras tm operaesde deslamagem mais ou menos complexas. Tambm nesta usina, as colunas de flotaosubstituiram as clulas convencionais (Luz e Almeida, 1989 e Schnelrath et al., 2001).

Circuito Tpico de Beneficiamento de Carvo

No caso especial do beneficiamento de carvo, deve-se ter em mente trsaspectos de extrema importncia:

(i) o beneficiamento do carvo prioritariamente feito por mtodosdensitrios, que so muito mais baratos que a flotao e podem manusearpartculas grossas, impossveis de serem tratadas por flotao;


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(ii) a operao de flotao, num circuito de beneficiamento de carvo, umaoperao auxiliar, cujo objetivo apenas aumentar a recuperao ou,ento, impedir que as fraes finas no tratadas densitariamente causempoluio;

(iii) o fato de ser uma mera operao auxiliar, a flotao tem que ser barata.Por tudo isso, o circuito costuma ser extremamente simples. Usualmente h

apenas um estgio rougher; raramente se usa um estgio adicional. Acresce o fato deque a flotao do carvo feita em diluies extremamente altas, o que acarreta anecessidade de um grande volume de clulas. Introduzir uma etapa adicional significaduplicar o volume de clulas (Fiscor, 1992).

Finalmente, necessrio mencionar que a prtica da indstria carbonferacostuma fazer por mtodos gravticos operaes que poderiam ser feitas por flotao,

como o caso da depiritizao, que preferencialmente feita em ciclones autgenos(water only cyclones) ou em mesas vibratrias.

Circuito Tpico de Beneficiamento de Sulfetos

O sulfetos metlicos tm um comportamento na flotao muito semelhante.Existem ento duas tcnicas operacionais para separ-los dos minerais de ganga e parasepar-los entre si:

(i) a flotao seletiva condiciona cada sulfeto individualmente e o flota, paradepois condicionar e flotar o subsequente;

(ii) a flotao bulk flota todos os sulfetos em conjunto e depois deprimeseletivamente um por um.

Esta segunda opo tem uma vantagem econmica, uma vez que a massa a sertratada aps a flotao bulk muito menor, resultando uma economia considervel emequipamentos. Entretanto, nem sempre possvel utiliz-la, porque a coleta dossulfetos pode ser to enrgica que se torna impossvel descolet-los. Isto especialmente verdadeiro para a blenda.

Um fluxograma ilustrativo da flotao seletiva de sulfetos apresentado em da

Luz e Almeida, (1989) e Sampaio et al., (2001).

Principais Usinas de Flotao no Brasil

Atualmente, diversos bens minerais so concentrados por flotao no Brasil,entre esses, destaque para os minrios de ferro e fosfato, em funo da quantidadeprocessada e do nmero de usinas de concentrao por flotao. A Tabela 6 mostra asprincipais usinas de flotao em operao no Brasil e o minrio processado (Peres eArajo, 2006).


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Tabela 6 Principais Usinas de Flotao no Brasil.

Mineral Empresa Usina

Bunge Cajati/Arax

Fosfato Fosfrtil Tapira/CataloCopebrs Catalo

Minrio de Ferro

MBR Pico/Vargem Grande

Samarco Germano

CSN Casa de Pedra

Vale Cau/Conceio/Alegria/Timbopeba

ZincoCMM Vazante

CMM Morro Agudo

Nquel V. Metais Fortaleza de Minas

CobreCaraba Jaguarari

Vale Sossego (Cana dos Carajs)

Anglo Gold Queiroz-Raposos

Ouro Eldorado Santa Barbra

RPM Paracat

NibioCBMM Arax

Minerao Catalo Catalo

Grafita NGL Itapecerica/P. Azul/Salto da Divisa

FluoritaN. S. Carmo Cerro Azul

Nitro Qumica Morro da Fumaa

CarvoCarbonfera Met. Cricima

Ind. Carb. Rio Deserto Siderpolis

Magnesita Magnesita Brumado

Talco Magnesita Brumado

Prata V. Metais Juiz de Fora

Potssio Vale Taquari Vassouras


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INSTALAES DE BENEFICIAMENTO

O dimensionamento de clulas e condicionadores feito a partir do tempo deresidncia necessrio para se obter o resultado desejado. Para medir esse tempo so

feitos ensaios cinticos ou ento feita a operao contnua em usina piloto eotimizado esse tempo. Alternativamente, podem ser usados parmetros obtidos emensaios descontnuos, mas para sua utilizao correta necessrio introduzir fatores deescala.

Para escolher condionadores, conhecida a vazo de polpa e o tempo decondicionamento, calcula-se o volume necessrio. Lembrando que altura e dimetroso iguais, fica fcil calcular o dimetro necessrio. Normalmente, o volume requeridode condicionador calculado dividindo-se a vazo de polpa pelo tempo decondicionamento.

Para escolher as clulas de flotao, procede-se de maneira anloga ao docondicionador, apenas lembrando que:

(i) o ar ocupa volume dentro da clula, geralmente em torno de 15% dovolume de polpa;

(ii) os dados dos fabricantes de equipamento podem, ou no, se referir aovolume til da clula, isto , descontar o volume ocupado pelo rotor,estator, eixo e demais componentes. preciso conferir em cada caso.

(iii) conforme mencionado no item circuitos de beneficiamento, necessriofornecer o nmero mnimo de clulas em cada banco para garantir aflotao completa do mineral til.

A unidade de flotao essencialmente uma unidade de transporte de massa:recebe uma polpa de alimentao e a separa em dois ou mais produtos que soexpelidos para fora do sistema ou, ento, recirculados internamente. H tambm aentrada de gua e reagentes.

O lay-out da unidade deve, portanto, procurar facilitar ao mximo a circulaodesses materiais. Como as vazes de deprimido costumam ser maiores que as de

espuma, conveniente tentar esco-las por gravidade. Por outro lado, o bombeamentode espumas problema bastante srio, o que recomenda evit-lo ou ao menosminimiz-lo.

O desaguamento dos concentrados de flotao feito em filtros de disco. Emmuitos casos, a espuma est to seca, que pode ser alimentada diretamente no filtro.Para materiais como o carvo, em que o transporte da espuma especialmente difcil, muito frequente instalar os filtros em um pavimento inferior ao da flotao, de modoque o transporte possa ser feito por gravidade.


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494 Flotao CETEM

Os equipamentos so leves em sua imensa maioria, ou pelo menos os seuselementos construtivos o so, de modo que a manuteno fica facilitada e dispensa ainstalao de pontes rolantes. Tambm a estrutura do prdio se torna bastante leve.

A drenagem da usina feita por canaletas no piso inferior. Sua inclinao deve serde 3% para facilitar o escoamento. As canaletas devem conduzir a uma caixa deacumulao, de modo a no se perder o material derramado na usina.

As unidades de preparao de reagentes tambm devem ser colocadas em cotasuperior da unidade de flotao.

A estocagem de reagente feita geralmente em armazm separado.As quantidades necessrias para o consumo dirio ou do turno so trazidas para a seode preparao e a diludas.

Para a execuo de projetos, ou mero dimensionamento de equipamentos, bom ter em mente as seguintes regras, j vistas ao longo do texto:

tempo de residncia - quando se passar de ensaios descontnuos (batch) para escalacontnua, necessrio multiplicar o tempo de residncia por 2. Se o tempo deresidncia foi medido em circuito contnuo, como usina piloto ou industrial, mantm-seo mesmo tempo ou, ento, ligeiramente menor;

volume til da clula- usualmente de 65 a 75% do volume nominal, devido ao volumeocupado pelo rotor, estator, canos, defletores, etc. importante ter o cuidado deverificar, de cada vez, se as informaes prestadas pelo fabricante de equipamentos se

referem ao volume nominal ou ao volume til;

volume de ar: varia entre 5 e 30% do volume de polpa. O valor tpico, assumido sempreque no haja informaes mais precisas, de 15%;

nmero mnimo de clulas por banco - cada material exige um nmero mnimo declulas para impedir o curto-circuito do material flotvel. preciso consultar as tabelas,antes de definir o nmero de clulas da bancada;

porcentagem de slidos e nvel da clula- os circuitos cleaner trabalham sempre comporcentagem de slidos menor que o circuito rougher, para aumentar a seletividade da

separao. O nvel da clula mantido sempre baixo para evitar derramamento depolpa e dar mais tempo para a espuma escorrer. O tempo de residncia deve ser, pelomenos, igual ao do rougher. No h necessidade de utilizar bancos to longos como osdo rougher. J nas clulas scavenger, trabalha-se com baixa porcentagem de slidos e onvel da clula bem alto, derramando polpa na calha de espuma;

padronizao das clulas- sempre que possvel interessante padronizar os tamanhosdas clulas dos diversos bancos. Isto acarretar principalmente a economia de peas dereserva e facilitar o trabalho de manuteno.


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REAGENTES DE FLOTAO

Os reagentes de flotao so os agentes mais importantes em um processo deflotao. No estgio inicial da aplicao industrial do processo de flotao, os maiores

avanos cientficos e/ou tecnolgicos foram no desenvolvimento de novos reagentes.No desenvolvimento de um processo de flotao, gasto muito tempo, energia einvestimento na seleo de reagentes para proporcionar uma separao mais eficaz, nosentido de concentrao. Em instalaes industriais, o controle na adio de reagentes a parte mais importante do processo de flotao (Bulatovic, 2007).

Uma classificao moderna dos reagentes de flotao baseada em sua funoespecfica no processo de flotao, sendo assim, so divididos em grupos de: coletores,espumantes e modificadores (depressores, ativadores, reguladores de pH e agentesdispersantes). O tringulo formado pelos reagentes de flotao a base de umapirmide (Figura 18), que associado ao conhecimento bsico, aos testes laboratoriais eas necessidades da indstria mineral, visam a recuperao mineral (Nagaraj, 2005).

Figura 18 Tringulo dos reagentes de flotao interagindo com a mineralogia.

Coletores

Os coletores so surfactantes que tm uma estrutura tpica composta de umaparte de natureza molecular (no inica) e outra de natureza polar (inica). A partepolar pode apresentar diversas funes e a parte molecular sempre uma cadeiaorgnica, de comprimento varivel, podendo ser linear, ramificada e at mesmo cclica.


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496 Flotao CETEM

Em soluo, os coletores tm a sua parte polar ionizada. A parte molecular (no-polar) no ionizvel e, devido s caractersticas eltricas das ligaes covalentes, temmais afinidade pela fase gasosa que pela lquida. Havendo no sistema uma interfaceslido-gs (a interface das bolhas de ar sopradas para dentro da clula), a molcula do

coletor tender a se posicionar nessa interface, orientada de modo que a sua parte no-polar esteja em contato com o gs e a poro inica em contato com a gua.

A Figura 19 ilustra o contato bolha de ar/superfcie do mineral, em um sistemacom presena e ausncia de um coletor. Verifica-se, que no sistema com ausncia de

coletor, as bolhas de ar formam um ngulo de contato () pequeno com a superfcie domineral, no ocorrendo uma adsoro significativa. No sistema, com presena de um

agente coletor, forma-se um ngulo de contato significativo (), favorencendo ascondies para que ocorra a flotao do mineral (Dow, 1981).

Figura 19 Contato bolha de ar/superfcie do mineral em um sistema com e semcoletor.

Os coletores so distinguidos em funo da sua carga inica, podendo seraninicos ou catinicos, conforme a carga eltrica do grupo polar, resultante daionizao da molcula.

Existem ainda, alguns reagentes reforadores de coleta, classificadoserroneamente como coletores no ionizveis, sendo constitudos em sua maioria porhidrocarbonetos lquidos (diesel, leo combustvel, querosene) (Beraldo, 1983). Certosminerais como grafite, enxofre nativo, molibdenita, talco e carves betuminosos sonaturalmente hidrofbicos. Os reagentes utilizados nestes casos so leos minerais e

derivados da destilao do carvo ou ento, simplesmente meros espumantes.Uma mistura de coletores pode revelar uma ao sinrgica, de modo que o efeito

da mistura superior soma dos efeitos de cada coletor. leos adicionados em misturacom o coletor (extenders) costumam reforar a sua ao coletora ou ento aumentar aseletividade.

A Figura 20 mostra uma classificao geral dos coletores de flotao, em funoda carga inica da parte polar do grupo solidfilo, que a parte da molcula que seadsorve na superfcie do mineral (Bulatovic, 2007).

Sem Coletor Com Coletor

guaRetentor

Superfciemineral

Superfciemineral

RetentorSoluocoletora


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Figura 20 Classificao geral dos coletores de flotao.

Os coletores aninicos se subdividem, de acordo com a funo qumicacorrespondente, em oxidrlicos e sulfidrlicos (Baltar, 2008).

Coletores Aninicos Oxidrlicos

Os coletores aninicos oxidrlicos representam a grande maioria dos coletores,mas, apenas poucos reagentes so utilizados na indtria, isto devido principalmente falta de uma pesquisa aplicada. Alguns coletores, como os sabes de cidos graxos e asaminas, apresentam poder espumante, que tende a aumentar com o comprimento dacadeia no-polar. primeira vista, esse carter espumante pode parecer benfico pelaeconomia de um reagente mas, na realidade, em muitos casos esse se revelaprejudicial, pois elimina a possibilidade de se controlar a espuma, independentemente.A seguir so mostrados os principais coletores deste grupo.

- cidos graxos e seus sabes: ++ aNO//O

CR,HO//O

CR

Coletores

No-Ionizveis Ionizveis

Coletores Catinicos

o grupo polar um ction baseado nonitrognio pentavalente

Coletores baseados em cidosorgnicos e nions sulfo cidos

Coletores baseados noenxofre divalente

Coletores Aninicos

o grupo polar um nion decomposio variada

Coletor com grupocarboxila

Coletor comnion sulfrico

Coletor tipoxantogenato

Coletor tipoditiofosfato


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498 Flotao CETEM

- sulfatos e sulfonatos de alquila ou arila: + HO//O

\\O

SOR e + HO//O

\\O

SR

cidos Graxos e seus Sabes

So coletores de minerais salinos, minerais oxidados e no-metlicos.Os reagentes utilizados tm comprimento de cadeia entre 8 e 18 carbonos, pois abaixode 8, as propriedades coletoras so muito fracas e acima de 18, a solubilidade muitobaixa. No Brasil, so amplamente usados na flotao de fosfatos e fluorita.

Industrialmente usam-se leos naturais, como por exemplo o tall oil (que umsubproduto da fabricao da celulose), leo de arroz, leo de soja, leo de mamona eleos comestveis brutos. Todos estes leos so misturas de cidos graxos; por isso,dependendo da seletividade desejada, podemos encontrar problemas. Outrossim,alguns leos solidificam-se na estao fria, dificultando a sua dosagem e adio aocircuito industrial.

O principal constituinte do tall oil o cido olico. Esto presentes ainda oscidos linolnico, linolico e cidos resnicos. O leo de arroz apresenta maior teor decidos saturados (que so coletores mais fracos) e o seu ponto de solidificao maiselevado. O leo de mamona tem teor elevado de cido resinolico.

Estes coletores trabalham em meio alcalino ou ento, saponificados.A temperatura tem que ser elevada ou a solubilidade diminui muito. Na estao fria

necessrio usar aquecedores ou emulsionar o coletor.

A Cytec oferece a srie Aero 700 promoter, que so coletores aninicos base decidos graxos puros e/ou associados a cidos resnicos (tall oil cru, tall oil refinado)usados em circuitos alcalinos de minerais de ferro, fosfatos, fluorita e diversos xidos ecarbonatos minerais (Day).

A Clariant tambm fornece cidos graxos, naturais ou de sntese, possuindo umagrande variedade de reagentes desta famlia, como a linha do Flotinor FS-2, utilizado naflotao de fosfatos, de minerais pesados e de feldspatos (Clariant, 2000).

Sulfatos e Sulfonatos de Alquila ou Arila

So reagentes obtidos por sulfatao ou sulfonao de um lcool graxo ou dehidrocarbonetos de cadeia alquil ou aril. A diferena entre um sulfato e um sulfonato,diz respeito ao grupamento -OSO3H (sulfato) e SO3H (sulfonato) conectado a cadeiacarbnica (Baltar, 2008). So utilizados como coletores seletivos de minerais alcalinosterrosos, como a barita, fluorita, celestita, cianita e gipsita. Os principais produtos destegrupo so:


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Flotinor S-72, marcas dos sulfatos da Clariant.

Maioria dos coletores da srie Aero 800 promoters da Cytec.

Estes reagentes competem com os cidos graxos nas mesmas aplicaes. Podem

flotar sulfetos, mas a sua eficincia menor e o seu consumo maior que os dosxantatos. A sua grande vantagem reside no fato de que a sua dessoro mais fcil, oque pode vir a ser conveniente em flotaes coletivas. Podem tambm ser utilizadosem circuitos cidos. Alguns produtos tm propriedades espumantes e servem para apeptizao de lamas finas. Outra grande propriedade dos sulfatos e sulfonatos a suagrande solubilidade, inclusive em guas duras.

Outros Coletores Oxidrlicos

O hidroximato um coletor utilizado na flotao de minerais cromgenos, como

ferro e titnio em caulins. A Cytec dispe dos coletores Aero 6493 e 6494.Os sulfosuccinatos e sulfosuccinamatos so coletores utilizados na flotao de

minerais pesados, como ilmenita e zirconita, contido em areias de praia. A Clariantdispe dos coletores Flotinor V2875 e Flotinor SM-35. A Cytec dispe dos coletoresAero 830 e 845.

Os derivados do cido fosfnico e os estres do cido fosfrico so utilizados naflotao de minerais oxidados como a cassiterita, a ilmenita, o rutilo e o pirocloro.

Coletores Aninicos Sulfidrlicos

Os coletores aninicos sulfidrlicos, tambm conhecidos como tiis oumercaptans, so compostos que contm o grupamento SH, associado a uma molculaorgnica. Esses grupos de coletores so utilizados, principalmente, na flotao deminerais sulfetados. A seguir so mostrados os principais coletores deste grupo(Somasundaram e Moudgil, 1988).

- ditiocarbonatos ou xantatos: + HS//s

COR

- tiis (lcoois de enxofre) ou mercaptans: + HSR

- tiourias: +

HS\NR

//NR

C/

H


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500 Flotao CETEM

- ditiofosfatos:

+

H

\

S

/

OR

P

//S

\OR

- tiocarbamatos://S

\SH

CN\R

/R

Existem regras gerais a respeito do comportamento dos coletores:

(i) a primeira delas relaciona o comprimento da cadeia molecular com ahidrofobicidade do reagente (medida pelo ngulo de contato de uma bolha

de ar);(ii) a segunda que as cadeias normais so mais fracas que as cadeias

ismeras ramificadas.

A Tabela 7 mostra a aplicao dessas regras para os xantatos.

Tabela 7 Propriedades coletoras da cadeia orgnica.

Radical Nmero de Carbonos ngulo de Contacto (0)

Metil 1 50Etil 2 60

Propil 3 68

Butil 4 74iso-butil 4 78

Amil 5 80iso-amil 5 86

Hexil 6 87Heptil 7 90Octal 8 94Cetil 16 96

A energia de adsoro do coletor aumenta no mesmo sentido. Aumentando estaenergia, diminui-se a seletividade da coleta. A solubilidade diminui com o comprimentoda cadeia carbnica e, via de regra, o preo do reagente aumenta.

O enxofre dentro do radical polar mais hidrofbico que o oxignio. Assim, paracadeias semelhantes, ao se passar do monotiocarbonato para o ditiocarbonato(xantato), o reagente passa a apresentar propriedades coletoras. Substituindo ooxignio remanescente por outro enxofre, teremos um tritiocarbonato, que umcoletor ainda mais enrgico.


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502 Flotao CETEM

excelente coletor para a galena, seletivo em relao pirita. Deve seradicionado no circuito de moagem, em soluo de ortotoluidina, pois seu sal poucosolvel. A Clariant oferece o Aero 5500, que um coletor oleoso base de tiouria,especfico para calcopirita.

Outros Coletores Sulfidrlicos

Os ditiofosfatos so steres secundrios do cido ditiofosfrico. So lquidos depouca solubilidade em gua. Necessitam condicionamento ou ento so adicionados nocircuito de moagem. O seu poder coletor cresce com o aumento da porcentagem deP2S5. Tem menor poder que os xantatos e, por isto, so utilizados em quantidadesligeiramente maiores - 25 a 125g/t - e so mais afetados pelos depressores que osoutros reagentes, o que pode ser muito importante em termos de flotao diferencial.Podem ser empregados em circuitos cidos. Muitas vezes so usados em misturas com

xantatos. A Clariant fornece a linha Hostaflot L, a Cytec os Aerofloat 208, 211, 238 e oAero 25, 31, 3477, 3501, 5430, 5474 e SNF Flomin a srie Flomin C 2000.

Os tionocarbamatos so coletores bastante seletivos para cobre porfirtico,minerais de cobre/molibdnio e cobre/ouro. Geralmente so utilizados em conjuntocom os xantatos ou com os ditiofosfatos. A SNF Flomin disponibiliza os Flomin C 4132 e4150, a Clariant oferece coletores oleosos da linha Hostaflot X e a Cytec o Aero 3894.

O sal de sdio de MBT (mercaptobenzotiazol) em conjunto com os sais deditiofosfato, formam um coletor muito utilizado na flotao de metais nativos comocobre, bismuto, prata, ouro e pirita aurfera. A Clariant disponibiliza o Hostaflot M-91 ea Cytec os Aero 400, 404, 407 e 412.

Coletores Catinicos

Os coletores catinicos so as aminas e seus acetatos. So coletadoseletricamente por um mecanismo de primeira espcie e, em consequncia, soadsorvidos e dessorvidos fcil e rapidamente. Em decorrncia disso, so menosseletivos que os coletores aninicos e mais afetados por modificadores de coleta. Suaaplicao tpica na flotao de no-metlicos, tais como o quartzo (no beneficiamentodo itabirito), silicatos, aluminosilicatos e vrios xidos, talcos, micas etc.

A varivel operacional mais importante o pH e depois o efeito nocivo das lamas.Aumentando o comprimento da cadeia carbnica, aumentam as propriedades coletorase diminui a solubilidade. Minerais facilmente flotveis usam aminas de 8 a 15 carbonose minerais difceis precisam de aminas de at 22 carbonos.

A Clariant oferece a srie Flotigam (aminas de coco, sebo, estearilamina eoleilamina). Oferece ainda aminas graxas etoxiladas que servem como emulsificantes deaminas livres.


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A Akzo Nobel oferece mono e diaminas a base de leo de coco, sebo ou sojahidrogenada para flotao do quartzo em minrios de ferro. Os principais produtos soas sries Armeen, Duomac e Duomeen.

EspumantesSo compostos tenso-ativos heteropolares, no ionizveis, que contm um grupo

polar (OH, COOH, C=O, OSO2, e SO2OH) e uma cadeia hidrocarbnica, capazes de seadsorverem na interface gua/ar. Sua funo principal na flotao reduzir a tensosuperficial na interface gua/ar, aumentando a resistncia das bolhas, tornando-as maisdispersas e estveis, melhorando as condies para coleta das partculas de mineralhidrofobizado (Bulatovic, 2007).

Os espumantes utilizados na flotao so 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 - emprincpio - de interagir eltrica ou quimicamente com a superfcie do mineral a sercoletado. J os espumantes tm um radical lioflico de grande afinidade pela gua. Estadiferena funcional determina o comportamento dos dois grupos de reagentes:enquanto os coletores tendem a migrar para a interface slido-gs, os espumantes sedirigem para a interface lquido-gs.

As propriedades espumantes aumentam com o comprimento da cadeia no-polarat 7-8 carbonos e depois decaem, aparentemente devido queda da solubilidade doreagente. A solubilidade determinada pela poro polar da molcula - em geralprocura-se escolher radicais que no tenham afinidade pela superfcie do mineral aflotar, para evitar interferncias com a coleta. Espumantes carboxlicos e amnicos soevitados por esta razo.

Como requisitos de qualidade para um bom espumante, os mesmos devemapresentar as seguintes caractersticas (Baltar, 2008):

(i) no ter propriedades coletoras, isto , no adsorver na superfcie domineral;

(ii) formar bolhas estveis, permitindo o transporte de partculas minerais e adrenagem da gua;

(iii) formar bolhas estveis durante o transporte do mineral at a superfcie,mas que colapsem na descarga;

(iv) insensvel variao de pH e a presena de sais dissolvidos;(v) ter baixo custo e disponibilidade no mercado.


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504 Flotao CETEM

Produtos Naturais

Os primeiros e principais espumantes naturais usados pela indstria mineralforam o leo de pinho e o cido creslico, mas, atualmente, vem sendo substitudos, na

maioria dos processos de flotao, por produtos de sntese derivados do polipropilenoglicol e por alcois de cadeia cclica ou ramificada.

O leo de pinho um espumante de uso to generalizado que o seu aroma associado prpria operao da flotao. um produto natural contendo diversoscompostos, muitos dos quais no perfeitamente identificados, com predominncia deterpinis (C10H17OH), alfa, beta e gama. compatvel com a maioria dos coletores e tembaixo preo. Tem carter ligeiramente alcalino e usado, de preferncia, em circuitosalcalinos.

O cido creslico outro produto natural, e consiste principalmente numa mistura

de cresis ismeros (orto, piro e meta). Os produtos industriais so muito heterogneosentre si e contm diferentes nveis de contaminantes e de outros compostos.O ingrediente ativo mais importante o metacresol. Este espuma bem nas faixas de pH3,4 a 4,7, 7,5 a 10 e acima de 11,5.

Produtos de Sntese

Os principais produtos de sntese usados como espumante pela indstria mineral,so os alcois e os teres poligliclicos, cada qual, formador de um determinado tipo deespuma. Os lcoois formam uma espuma com uma pelcula muito fina nas bolhas,

transportam menos gua e arrastam menos lamas, sendo menos estveis epersistentes. Os teres poligliclicos formam espumas com uma pelcula grossa nasbolhas, transportam mais gua e arrastam mais lamas, sendo bastante estveis epersistentes.

Os alcois so formados por uma cadeia de hidrocarbonetos (5 a 8 carbonos)cclica ou ramificada e uma ou mais hidroxilas. O metil-isobutil-carbinol (MIBC) olcool espumante mais importante em termos de aplicao e fornece uma espumamuito aberta, que permite uma boa drenagem da ganga, favorecendo portanto aseletividade do processo.

Os teres poligliclicos so constitudos por glicis de polietileno ou polipropilenoe seus monoteres, tm peso molecular mdio e so produzidos por sntese. So muitosolveis em gua, podendo ser diludos durante a aplicao. Devido sua estabilidade ebaixa presso de vapor, geralmente retornam ao circuito com a gua recirculada.

Os Aerofrothse os Oreprepsso os espumantes cormecializados pela Cytec.Normalmente, o princpio ativo um lcool (6 ou mais carbonos com cadeia normal ouramificada) ou um ter poligliclico.


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A Clariant oferece uma srie de espumantes das marcas Flotanole Montanol.

A linha Flotanol base de ter de propilenogligol com vrios pesos moleculares,enquanto a linha Montanol so misturas de alcois alifticos ramificados,

compreendendo desde o butanol at o decanol e constitudos principalmente de cetil-hexanol (40 a 50%) e de hexanol e heptanol (20 a 30%).

A SNF Flomin oferece tambm uma srie de produtos espumantes, o Flomin F,que base de lcoois, lcoois etoxilados, poliglicis e teres poligliclicos.

Outro espumante usado o trietoxibutano, de caractersticas semelhantes s doleo de pinho, usado exclusivamente na frica do Sul para a flotao de ouro.

Consumo de Espumante

Os nveis mdios de consumo so dados a seguir. Para muitos alcois, o poder

espumante no persistente, de modo que se faz necessrio adicion-los,escalonadamente.

cido creslico 100 g/t

leo de pinho 50 g/t

MIBC 40 g/t

Aerofroths 15 a 100 g/t

Reagentes Modificadores

Modificadores so reagentes orgnicos ou inorgnicos que tem por finalidademelhorar a seletividade e/ou recuperao durante a flotao. As principais funes dosmodificadores incluem: o favorecimento ou inibio da ao de um coletor sobre asuperfcie de um mineral; a regulagem do pH da polpa mineral; a disperso departculas.

Os reagentes modificadores so dividos em quatro classes principais:depressores, ativadores, reguladores de pH e agentes dispersantes.

Depressores

So sais metlicos utilizados para deprimir as espcies minerais presentes e,assim, tornar a coleta seletiva. O mecanismo da sua atuao depende principalmentedo controle do potencial eletrocintico (potencial zeta) da superfcie do mineral.

Os depressores so compostos orgnicos ou inorgnicos e que so adicionadosem condicionadores, antes da adio dos coletores. Os principais depressoresinorgnicos so: silicato de sdio, sulfeto de sdio, dicromato de potssio, cianeto desdio. Tambm so muito usados colides orgnicos, tais como amido, dextrina, tanino,quebracho e lignino-sulfonato.


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506 Flotao CETEM

Ativadores

So reagentes capazes de aumentar ou tornar mais seletiva a ao de um coletor,sobre a superfcie do mineral que se deseja flotar. Os reagentes ativadores geralmente

so sais solveis de metais e agem modificando a superfcie de um mineral, por meio daformao de composto intermedirio.

Os principais ativadores utilizados em processos de flotao so o sulfeto desdio (usado na sulfetizao de xidos de cobre, chumbo e zinco) e o sulfato de cobre(usado para ativar a esfalerita).

Reguladores de pH

O pH da polpa mineral tem um papel importante e influi, de forma significativa,no processo de flotao, atuando sobre: o potencial zeta dos minerais; dissociao de

coletores e outros reagentes modificadores; adsoro de ctions e anions em diversosminerais; adsoro de coletores; estado de floculao da polpa.

O critrio econmico preponderante na escolha do reagente e os maisutilizados so: barrilha, soda custica, cal, cido sulfrico e, raramente, cido clordrico.

Dispersantes

Os dispersantes so reagentes inorgnicos ou orgnicos capazes de individualizaras partculas minerais agregadas, para posterior separao. Geralmente, os dispersantesso utilizados em processos, onde existe uma uma quantidade significativa de finos

e/ou lamas.Os principais compostos utilizados como dispersantes de lamas em processos

minerais so: o metassilicato de sdio, o metafosfato de sdio, poliacrilato de sdio e acarboxi metil celulose.

Outros Reagentes

Alm dos coletores, moduladores e reguladores so empregadas substnciascapazes de:

(i) dissolver o coletor: cidos fortes como o cido sulfrico;(ii) retirar da soluo ctions de metais pesados que possam interferir com a

flotao - so os reagentes chamados de sequestradores - que devemfornecer compostos insolveis do ction indesejado. O sais de EDTA (cidoetilenodiaminotetracido), agem como quelantes dos ons de metaispesados. So reagentes caros.


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DESENVOLVIMENTOS RECENTES

Os mecanismos envolvidos na operao de flotao e descritos nos itensanteriores podem ser considerados como sendo:

(i) condicionamento dos minerais com os coletores e moduladores da coleta;(ii) aerao da polpa;(iii) captura das partculas a flotar pelas bolhas de ar;(iv) separao da espuma.Os progressos mais recentes dizem respeito maneira de fazer a aerao da

polpa. Na flotao convencional, em clulas mecnicas, o ar aspirado ou soprado paradentro da clula e quebrado em um grande nmero de pequenas bolhas pela aoconjunta do rotor e estator. Existem duas outras maneiras de fazer essa introduo dear no sistema:

disperso de ar- em que o ar forado para dentro da polpa atravs de placas porosas,aspersores, tubos Venturi. Conseguem-se bolhas com dimetros de 0,5 a 0,1 mm;

ar dissolvido - em que o ar dissolvido na gua desprendido pela sbitadespressurizao dentro da clula. A gua pode ter sido previamente saturada com arou outro gs, para melhor desempenho. Outrossim, pode-se proceder eletrlise dagua para gerar bolhas dos gases que a compem. As bolhas tm dimetros de 0,03 a

0,12 mm e so geradas diretamente sobre as partculas, resultando um contato bolha-partcula mais eficiente, apesar de mais caro.

As operaes com ar dissolvido tm recebido grande ateno dos pesquisadoresacadmicos, mas pouca aplicao industrial. Todos os desenvolvimentos importantestm-se dado na utilizao de clulas pneumticas ou de sua verso mais moderna, que a coluna de flotao.

Clulas Pneumticas

Estes equipamentos tm uma vantagem muito grande, que o fato de no

disporem de peas mveis. O ar injetado para dentro da clula atravs de uma peachamada aerador. Trata-se de um tubo ou placa porosa feita de bronze, vidro ouplstico sinterizado, de modo a resultarem em canais de dimetros controlados.A clula corresponde a um tanque cilndrico ou de seo quadrada, onde feita a

separao. A Figura 21 mostra um equipamento comercial desse tipo, a clula Flotaire

desenvolvida pela Deister.


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508 Flotao CETEM

Toda a agitao deve ser feita pela ao do ar injetado. Em consequncia, de seesperar maior consumo energtico. Em contrapartida, as funes de aerao da polpa eseparao de espuma no so afetadas pela agitao mecnica, havendo portanto

condies mais favorveis. A literatura aponta vantagens para a flotao de minrioscom distribuio granulomtrica muito ampla, minerais de elevada densidade eminerais frgeis.

Figura 21 Clula Flotaire(Deister).


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Miniusina de Flotao

A miniusina de flotao instrumentada(Figura 22) da CPT Canadian ProcessTechnology composta por banco de clulas de flotao, moinhos, condicionadores e

um sistema de disperso de reagentes. A miniusina insere uma gama de ferramentaslaboratoriais, muito versteis, que permite extrair uma quantidade mxima deinformao com amostras de testemunhos de sondagem, em tempos de operao maiscurtos que aqueles despendidos em unidade piloto convencional. possvel realizartestes, com quantidades reduzidas de amostras (10 a 15 kg/h), por 20 h de operaocontnua. Entre outros efeitos que afetam um circuito de flotao, a recirculao decargas e de produtos intermedirios, quantificada com um ndice de confiabilidadeque excede aqueles obtidos em testes padres de flotao em circuito fechado, no qualesto inseridas as etapas de rougher/scavenger/cleaner.

Figura 22 Miniusina de flotao (CPT Canadian Process Technology).

No caso de uma quantidade limitada de amostra para realizao dos testes de

flotao, como os testemunhos de sondagem, os testes de flotao em bancada emcircuito fechado (locked cycle test) eram as nicas opces para simulao de circuitoscom recirculao de cargas. Esses testes eram aplicados a circuitos simples eapresentavam grandes dificuldades em se estabelecer o estado de equilbrio. Pararesolver essas questes, a miniusina de flotao foi desenvolvida. A simplicidadeoperacional do circuito, com auxlio de instrumentao, permite a rapidez na execuodos ensaios, alm da confiabilidade dos resultados associada preciso nas medidas decontrole de processo. O Quadro 1 mostra uma comparao entre os diversos ensaios deflotao (bancada e piloto) com a miniusina de flotao (Fragomeni, 2006).


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510 Flotao CETEM

Quadro 1 Comparao entre os ensaios de flotao (bancada e piloto) com aminiusina de flotao - CETEM.

Testes comparativosde flotao

Flotao embancada (circuito

aberto)

Planta pilotoconvencional

Minusina deFlotao

Flotao embancada (circuito

fechado)Alimentao 1 a 4 kg/teste 200 kg/h 5 a 15 kg/h 15 kg/teste

Origem da amostraTestemunho de

sondagem

Testemunho desondagem,amostra de

trincheiras, etc

Testemunho desondagem

Testemunho desondagem

Moagem primria Batelada Continua Batelada Batelada

Remoagem Sim/Batelada Sim/Contnua Sim/Continua Sim/Batelada

Volume das clulas deflotao

1 a 4 litros 4 a 30 litros12 clulas com 1,7

litros cada1 a 4 litros

Informaes obtidas

Circuito aberto;etapas rougher,

cleaner escavenger

Circuito contnuocom recirculao

de fluxos;Quantificao dacarga circulante;

Balano de massa

Circuito contnuocom recirculao

de fluxos quepodem ser

modificados;Curvas de

recuperao e deteor.

Quantificao dacarga circulante;

Balano de massa.

Observaes

Apenas paraavaliaes

primrias; Semcarga circulante

e/ou

concentradosfinais.

Exige grandequantidade de

amostra e possuialto custo;

Problemas derepresentatividade;

Moagem primriagera instabilidade.

Moagem embatelada minimiza

o tempo dereteno notanque de

alimentao;Atinge o regime

em pouco tempo;.

Capacidade detrabalhar com

testemunhos desondagem.

So realizadosdiversos ciclos at

atingir aestabilidade do

circuito.

No potencializa arecuperao em

momentos deinstabilidade ou

condiesimprprias de

flotao


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"Air-sparged Hidrocyclone"

Esta operao feita em um ciclone especial, esquematizado na Figura 23.A injeo de ar feita atravs de uma parede porosa que circunda o corpo do ciclone.

As bolhas (de maneira geral, de dimetro inferior a 0,1 mm) tendem a se mover emdireo ao fluxo ascendente que sai pelo vortex finder. A alimentao introduzidatangencialmente ao ciclone. O contato das bolhas de ar com as partculas d-se noencontro dos dois fluxos: o radial das bolhas e o circular das partculas. As condiespara a coliso das partculas e bolhas so portanto favorecidas, bem como a rejeiodas partculas no coletadas, no campo centrfugo. As partculas aderidas s bolhasdescarregam-se portanto pelo overflow, e as partculas no coletadas pelo underflow.

Figura 23 Air spairged hidrocyclone.


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512 Flotao CETEM

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