FLOTAÇÃO DE PARTfCULAS ｾｓ＠ COM MICRO-BOLHAS.

RESUMO

Silvio Girardi Morales (1)

Jaime Solari Saavedra (2)

R. J. Gochin (3)

Neste trabalho sao apresentados ･ｳｴｵｱｯｾ＠ de flotaçao de

particulas minerais finas utilizando micro-bolhas (aprox. 50 ｾｭ＠ de ---. diâmetro), geradas por eletrólise aquosa (eletroflotaçao) •ou pela

supersaturaçao de ar dissolvido em água (flotação por ar dissolvítlo).

Testes de eletroflotação foram realizados em um sistema

continuo usando minério de cobre sulfetado finamente moido. A in­

fluência da densidade de corrente e do tempo de residência da pol­

pa sobre a razão de enriquecimento do concentrado foi determinada.

Estudos descontinues de flotação por ar dissolvido foram ｲｾｬｩｺ｡ﾭ

dos utilizando misturas sintéticas cassiterita/quartzo na presença

de um sulfosuccinamato de cadeia longa como coletor. A dependência ·

dos parâmetros de flotação e m variáveis que influem na fisico-qui­

mica interfacial do sistema mineral foi também determinada.

Os resultados são discutidos em termos do potencial • de

aplicação da flotação com microbolhas nas operaç6es de beneficia -

mento de minérios. Conclui-se que a flotação com ｭｩ｣ｲｯＭ｢ｯｬｨ｡ ｾ＠ re­

presenta uma alternativa tecnicamente viável para a recuperação de

particulas finas em suspensão, e que os ｰｲｩｮ｣ｩｰ｡ｾｳ＠ inconvenientes

que estes métodos apresentam são o processamento de baixas concen­

traç6es de sólidos e altos niveis de consumo energético.

--------·--·· - ·· ------(1) Professor Depto. Eng. Minas, Univ. de Chile; ｡ｴｵ｡ｬｭ･ｮｴｾ＠ Dept.

Mineral Resources Eng., Imperial College, Londres.

(2) Ph.D., DIC; Professor PPGEMM/UFRGS, Porto Alegre.

(3) Ph.D., DIC; Professor Dept. Mineral Resources Eng ., Imperial,

College , ｌ ｯ ｾ､ｲ･ｳ Ｎ＠

492

Flotation of fine particles with microbubbles.

ABSTRACT

This work presents studies on flotation of fine mineral

particles using microbubbleE (about 50 ｾｭ＠ diameter) generated by

aqueous electrolysis (electroflotation) and by supersaturation of

dissolved air in water (dissolved air flotation) .

The electroflotation tests were carried out on a conti­

nues system using a finely ground copper sulphide or. . The influ­

ence of current density and pulp residence time on the enrichment

of the concentrate grade was determined. Batch dissolved air flo­

tation studies were carried out on cassiterite/quartz synthetic

mixtures using a long-chain sulphosuccinamate collector. The de -

pendence of flotation recovery and concentrate grade on various

parameters influencing the ｩｮｴ･ｲｦ｡｣ｩ｡ｾｰｨｹｳｩ｣｡ｬ＠ chemistry of the

mineral system was also determined.

The results are discussed with a view to the potential

application of microbubble flotation in mineral processing opera­

tions. It is concluded that microbubble flotation represents a ｴｾ＠

chnically viable way of recovering mineral slimes from suspension

and that the main shortcoming of these methods are the processing

of low solids concentrations and high energy consumption levels.

INTRODUCÃO.

A flotação é sem dúvida o processo mais ｵｴｩｬｩｺ｡ｾ＠ mdus-

trialmente, nas operações de beneficiamento de minérios que antece­

dem os processos metalúrgicos de obtenção de metais. Porém, a efi -

ciência deste processo diminui consideravelmente para as frações de

tamanho mais finas do minério (< 10-20 microns), já que estas parti

culas apresentam uma baixa taxa de recuperação e sua presença é ｰｲｾ＠

judicial para a flotação das partículas maiores (1). Este fenômeno,

geralmente, justifica a eliminação dos finos do circuito previamen­

te à etapa de flotação (deslamagem). No caso de alguns minérios, ｰｾ＠

rém, a perda dessas partículas finas pode constituir-se num prejuí­

zo econômico significativo (cassiterita, fosfatos, hematita, etc).

A baixa flotabilidade das partículas finas é explicada em

termos da sua baixa probabilidade de colisão hidrodinâmica com as

bolhas de ar utilizadas na flotação convencional (- 1 mm diâmetro).

Este efeito é explicado pela tendência das partículas finas seguilxm

as linhas de fluxo criadas pela ascensão das bolhas no liquido.

Flint e Howarth (2) calcularam a eficiência de colisão de uma parti

cula de galena de 6 ｾｭ＠ diâmetro com bolhas de diâmetro 50 - 100 ｾｭ＠

e os resultados são mostrados na figura 1 junto à velocidade de as­

censo destas bolhas. A figura mostra que a eficiência de colisão ･ｾ＠

tre bolha e partícula diminui na medida que o tamanho da bolha ｡ｾ＠

ta indicando assim que partículas finas tem maior probabilidade de

serem flotadas utilizando-se bolhas pequenas. Os trabalhos de diveE

sos autores realizados sob condições ideais tendem a confirmar essa

observação (3) .

vários processes tem sido estudados para a recuperação de

partículas finas (1) (4), mas a possibilidade de se utilizar bolhas

de ar de tamanho sensivelmente menor do que na flotação convencio­

nal parece não ter sido estudada sistematicamente,devido à dificul­

dade de variar este parâmetro nas operações de flotação convencia -

nal. Entre os estudos que existem cita-se os experimentos em regime

"batch" de eletroflotação realizados na URSS (5) e no Reino Unido

494

(6) e os ･ｸｰ･ｲ ｩ ｭ｣ ｮ ｾｯｳ＠ de ｦｬｯｴＦｾ､ｯ＠ por ar dissolvido (FAD f desenvol­

vidos recent.L!•.V.L te em Londres (7) (8). Ambos o s processos, a ･ｬ･ｴｲｾ＠

flotação e a FAD. ; ,presentam a característica da utilização de bo­

lhas de tamanho rücro scópico (40-50 micronsj para a captura das par­

tículas e encontram ampla aplicação no tratame nto de efluentes in -

dustriais.

O objetivo do presente trabalho é apresentar os resultados

obtidos por eletroflotação de minério sulfetado de cobre em regime

contínuo, e por testes "batch" de flotação por ar dissolvido ,. com

misturas sintéticas cassiterita/quartzo. A ênfase dada aos testes

de FAD esteve focalizada na caracterização da influência de parâme­

tros físico-químico superficiais da mistura mineral sobre a adesão

das micro-bolhas às partículas d e cassiterita. Os estudos de eletro

flotação representam uma primeira aproximação à montagem e identif!

cação dos fatores críticos no processo contínuo com a perspectiva

de sua posterior otimização. Também são discutidas as característi­

cas gerais da flotação de partículas finas por micro-bolhas e as

perspectivas de utilização industrial dos processos no beneficiamen

to de minérios.

ｍｾｔｏｄｏｓ＠ EXPERIMENTAIS.

Flotação ｾ Ｍ ｡ｲ＠ dissolvido. A formação de micro-bolhas ｯ｣ｯｾ＠

re neste sistema como produto da sobresaturação de água saturada

com ar a pressões elev0.das (2-5 kg/cm2). O pro cedimento consiste em

dissolver o ar na água contida em um saturador sob pressão e logo

injetar a água a pressão atmosféri ca , atravé s de uma válvula, no tan

que contendo os sólidos que se deseja flo t.ar. Quando a pressão no

fluxo de água saturada é reduzida, o J.l cplido fica sobresaturado e o

ar em excesso é liberado sob a forma de pequenas bolhas (50-lOO mí­

crons de diâmetro) que aderem-se à fase em suspensão flotando-a à

superfície.

495

A FAD tem encontrado crescentes aplicações como processo de

separaçao sólido/líquido no tratamento de efluentes industriais. Uma

revisão dos princípios fundamentais e aplicações industriais do ｰｲｾ＠

cesso tem sido publicada recentemente (9).

Experimentos de FAD de partículas minerais finas foram rea­

lizadas no Departamento de Tecnologia Mineral do Imperial College

utilizando misturas cassiterita/quartzo. A cassiterita correspondeu

a uma amostra de alta pureza (94% Sno2 l proveniente da Nigéria, Âfr!

ca sendo que o quartzo provinha do Brasil e era uma amostra de ｰｵｲｾ＠

za maior do que 99,95%. A distribuição de tamanho das ｡ｭｯｳｾｲ｡ｳ＠ uti­

lizadas foi determinada em um contador de partículas Coulter Counter

e para a cassiterita correspondeu a 100% em peso abaixo de 30 mí­

crons, 50% abaixo de 4.4 mícrons. Para o quartzo a análise deu 100%

abaixo de 43 mícrons e 50% abaixo lO mícrons. O coletor empregado

foi o Aeropromoter 845 (fornecido pela Cyanamid Co) que é uma solu­

ção de 35% tetrasódio octadecil sulfosuccinamato, um tensoativo aniô

nico de cadeia longa.

Os testes de flotação foram feitos num aparelho de flotação

por ar dissolvido que se mostra esquematicamente na figura 2. Ele

consiste, fundamentalmente, de um saturador de 3 ｾ＠ onde o ar é dis­

solvido em água a alta pressão, e uma célula de flotação de 1.2 ｾ｣ｾ＠

nectados através de um tubo contendo a válvula redutora da pressão

(uma placa com um orifício de 1 mm de diâmetro) . O procedimento ex­

perimental empregado foi o seguinte: os sólidos foram dispersos na

célula (1 ｾ＠ água) na presença do coletor ao pH da água (pH 5,5); lo

go o pH foi ajustado ao valor requerido e a suspensão submetida a

5 minutos de agitação rápida (400 rpm) seguido de 10 minutos de ag!

tação lenta (150 rpm). Ao final deste período, 100 ml de água satu­

rada com ar a 377 kPa (3.7 kg/cm2 pressão absoluta) foram injetados

na célula (com agitação de 50 rpm). Determinou-se fotográficamente

que após a injeção sob estas condições formam-se bolhas de 50 mí­

crons de diâmetro médio. Após 4 minutos de flotação, a agitação foi

desligada e nos próximos 2 minutos o produto flotado foi recuperado

496

por cifonagem, secado, pesado e o conteúdo de estanho determinado

usando-se o método de Bowman (10). As suspensões usadas na flota -

ção continham 0.5g de cassiterita de 4.5g de quartzo (teor da ali­

mentação: 7.38% Sn).

Eletroflotação. A geração de bolha de gás ocorre neste ｰｲｾ＠

cesso como conseqüéncia da dissociação eletrolítica da água quando

se faz passar urna corrente contínua através de um sistema de ele -

trodos submersos no líquido. Os íons H+ e OH- migram até o eletro­

do correspondente formando moléculas de hidrogénio e oxigénio que

escapam sob a forma de pequenas bolhas de gás até a superfície do

líquido. O tamanho das bolhas produzidas é, basicamente, uma fun­

ção da densidade de corrente sendo esta da ordem de 20-40 mícrons

de diâmetro para densidades de corrente entre 5-50 A/dm2

(11). Ou­

tros fatores que influem na distribuição de tamanho das micro-bo -

lhas estão relacionadas com as características físicas e químicas

do eletrodo.

A eletroflotação tem sido aplicada em escala industrial no

tratamento de efluentes industriais onde tem demonstrado ser ｣ｯｭｰｾ＠

titiva em termos de custo com a FAD. As perspectivas da utilização

da eletroflotação no tratamento de minérios, assim como os funda -

mentos do processo, tem sido discutidos por Hogan et al (11) e por

Glembostky et al (5).

Experimentos de eletroflotação de minerais em regime contí

nuo foram realizados no Departamento de Minas, Univ. de Chile, ｉｾ＠

que, utilizando-se o minério sulfetado de cobre de El Salvador

Chile. Este minério contém calcosita, calcopirita, bornita e cove­

lita com um teor médio de 1% de Cu. A ganga é constituída por pir!

ta, quartzo e feldespatos. A amostra utilizada correspondeu ao mi­

nério de alimentação da planta de beneficiamento, moído a 95% aba!

xo de 44 mícrons. Na flotação utilizou-se uma polpa de 10% sólidos

em peso e o coletor, espumante e modificador empregados na planta

ｾｯｮ｣･ｮｴｲ｡､ｯｲ｡＠ de El Salvador (Minerec Z200 e Zll, NaOH).

497

Um diagrama esquemático do aparelho utilizado nos te&..: ... ｣ｯｾ＠

tínuos de eletroflotação é apresentado na figura 3. A célula de flQ

tação tinha uma capacidade de 2350 cm3 e estava dotada de eletrodos

de grafite de 48 cm2 de área, sendo a voltagem na célula de 12 volts.

Foram testados vários tipos de eletrodos (Cu, Fe, Al-Ni, C e · combi­

nações destes}, sendo escolhido o grafite, embora não ｡ｰｲ･ｾｾｴ｡ｳｳ･＠

o melhor rendimento em termos de produção de bolhas, pelo fato de

que sua corrosão não alterava as características físico-químicas da

polpa.

O procedimento experimental envolvia o acondicionamento da

polpa a pH 12 e a adição dos reagentes no tanque principal seguido

de sua injeção na célula de eletroflotação. O tempo de residência

médio na célula Cãl era variado através da válvula de controle do

fluxo de alimentação. A polpa era alimentada em contracorrente ao

fluxo das micro-bolhas na célula e portanto na ausência de agitação

mecânica.

RESULTADOS.

Flotação por ar dissolvido. O efeito do pH sobre a FAD de

cassiterita é apresentado na figura 4 em termos do teor do concen -

trado e da recuperação de estanho. Observa-se que um aumento do pH

a valores perto do ponto isoelétrico (p . i.e.} da cassiterita (pH4.3;

ref. (8)) teve um efeito negativo sobre a recuperação, prova'; ·lmen­

te devido a baixa adsorção de coletor. Por outro lado, para v , . J.ores

do pH na região do p.i.e. do quartzo a FAD deu altas recuperaç ões ,

mas a seletividade foi baixa. Estas tendências foram confirmadas com

testes feitos a pH 2.0, 3.0 e 4.0 em função da concentração do ｣ｯｬｾ＠

tor. Os resultados obtidos para pH 3.0 (figura 5) indicaram que ･ｸｩｾ＠

te um intervalo de concentrações de coletor que resulta em uma ｲ･｣ｾ＠

peração Ótima de cassiterita, e que excessos de coletor deprimem a

flotação do minex·al. Estudos de ｡､ｳｯｾ＠ cb coletor na cassiterita ｭｯｾ＠

traram que a altas concentrações os íons sulfosuccinamato se adsor­

vem formando um.- ｾ ［Ｎ Ｍ｣｡ｭ｡､｡＠ molecular que confere características hi

drofílicas à sup , i cie da Ｌ ｾ ｡ｳｳｩｴ･ｲｩｴ｡＠ (.8).

ｍ ｾｦ Ｚ＠

O efeito da adição de óleos na flotação com micro-bolhas foi

testado usando-se querosene emulsificado em soluções de A845 para

várias razões de concentração coletor/Óleo. Os resultados de testes

feitos com emulsÕes 1:8 coletor/óleo ＨＶｭｧＯｾ＠ A845} em função do pH

mostraram que a adição do Óleo resultou em um aumento geral da recu

peração da cassiterita na faixa de pH 2-4 embora a seletividade das

separações não aumentou significativamente (figura 6).

O efeito da concentração do querosene na flotação foi estu­

dado a 4 e 8 ｭｧＯｾ＠ de A845 (figura 7). Para 4 ｭｧＯｾ＠ de A845 a recupe-

raçao do estanho aumentou com a concentração do óleo até um certo

valor (32 ｭｧＯｾ＠ querosene} e logo permaneceu constante. Por outro Ｑｾ＠

do, o teor do concentrado aumentou somente em concentrações com ex­

cesso de 32 ｭｧＯｾ＠ atingindo 36,6% Sn para 120 ｭｧＯｾ＠ querosene (razão

de enriquecimento :51. Para a concentração mais alta ＨＸｭｧＯｾ＠ A845)

um excesso na proporção de Óleo na emulsão produziu um decréscimo

na recuperação de estanho até 60%, enquanto a seletividade aumentou

levemente.

A influência do ion fluoreto na flotação da cassiterita foi

testada já que este ion tem sido utilizado em várias separações mi­

nerais como modificador para o quartzo (12}. Os testes foram condu­

zidos a pH 3.0 c. tilizando-se fluoreto de sódio (NaF) o qual foi adi

cionado ｾｳ＠ suspensões previamente ao coletor. Os resultados obtidos

(figura 8} mostram que o efeito geral do fluoreto de sódio foi au­

mentar o teor do produto flotado, mas às custas da recuperação de

estanho. As curvas também indicam que este efeito foi mais drástico

na ausência do óleo. Quando a concentração do Óleo na emulsão foi

aumentada (Tabela I) a açao depressora do fluoreto sobre a ｲ･｣ｵｰ･ｲｾ＠

ção da cassiterita pode ser equilibrada dando ao mesmo tempo um ｣ｯｾ＠centrado de alto teor de estanho. Uma comparação com os teores obti

dos na ausência do fluoreto de sódio demonstra o papel do ｭｯ､ｩｦｩ｣｡ｾ＠

dor em aumentar a seletividade da separaÇão cassiterita/quartzo pe­

la FAD.

499

Tabela I. Efeito do fluoreto de ｾｾ＠ ｾ＠ FAD de

suspensões cassiterita/quartzo ｾｅＡＡ＠ 3.0.

Sem NaF Com 40 mg/1 NaF

Recuperação Teor Recuperação Teor Emulsões

(% Sn) (% Sn) (% Sn) (% Sn)

4.0 mg/1 A845 +

- 32 mg/1 óleo 73.5 14.2 43.9 29.2

- 60 mg/1 óleo 74.7 21.8 71.0 31.7

8.0 mg/1 A845

- 64 mg/1 óleo 77.2 22.0 65.6 41.7

Os estudos apresentados neste trabalho mostram que ｲ･｣ｵｰ･ｲｾ＠

ções de finos de cassiterita da ordem 75-80% podem ser obtidas em­

pregando-se uma etapa de flotação por ar dissolvido. A influênciada

introdução de uma segunda etapa de flotação foi determinada para ｯｾ＠

servar possíveis efeitos sobre a recuperação e seletividade. A se­

gunda etapa (cleaner) foi simulada redispersando e reflotando o ｣ｯｾ＠

centrado obtido num teste de flotação prévio. As condições experi -

mentais e os resultados obtidos foram os seguintes:

-Primeira l'rougher') etapa: pH 3,0; emulsão 1:8 ｬＶｭｧＯ ｾ＠ A8451; 20

ｭｧ Ｏｾ＠ NaF; procedimento exp. normal.

Recuperação: 74.7%; teor: 14.6% Sn.

-Segunda l'cleaner') etapa: pH 4.0-5.0 (.sem adição de ácido); sem

adição de coletor; concentrado'rougher'

dispersado em 1 água durante 4 minu­

tos a 100 rpm. Recuperação (total) :

64,2%; teor: 58,8% Sn.

Assim, se os finos são processados em duas etapas de FAD obtém - se

um concentrado final de teor 60% Sn com uma recuperação de 64% do

500

estanho. A recuperação obtida na etapa 'cleaner' pode ser estimada

em aproximadamente 86%. Note-se que os agregados de cassiterita for

rnados na primeira etapa não precisaram de outra adição de coletor

para flotar na segunda etapa.

Experimentos foram feitos com concentrações de sólidos maio

res utilizando suspensões de 2.5% de sólidos, cujo teor de alimenta

çao foi diminuído a 1.48% Sn para manter constante a concentraçãode

partículas de cassiterita em suspensão (0.5 g cassiterita + 24.5 g

quartzo/litro de suspensão), Os melhores resultados foram obtidos a

pH 3.0 utilizando uma emulsão 1:8 coletor/ôleo e 40 ｭｧＯｾ＠ de fluore­

to de sódio. Embora a seletividade da separaçào tenha sido alta ｃｲｾ＠

zoes de enriquecimento ao redor de 10; razào de enriquecimento

teor Sn no concentrado/ teor Sn na alimentaçàol os níveis de recupe­

ração obtidos não foram aceitáveis tratando..,.se de uma primeira ('ro:!:l.

gher') etapa de flotação (menores do que 40%).

Eletroflotação. A figura 9 apresenta os resultados obtidos

na eletroflotação continua de minério sulfetado de cobre em funçào

da densidade de corrente aplicada, Estes resultados sào correlacio­

nados na figura com medições da taxa de ascensão das ｲｮｩ｣ｲｯＭ｢ｯｾ＠ ｧｾ＠

radas eletrolíticarnente obtidos por autores soviéticos Cl3l e publ.!_

c adas por Hogat, et al ( lll. Tendo em vista que a taxa de ascensào é

basicamente funçào do diâmetro da bolha é provâvel que a forma da

curva da razão de enriquecimento esteja relacionada com um tamanho

étimo de bolha, tal como têm sido p_ostulado por Flint e Howard (2).

Outro fator importante a considerar é a menor quantidade de micro -

-bolhas produzidas quando se utilizam baixos valores de densidade de

corrente. (11}

A figura 10 mostra o efeito do tempo de residência médio da

polpa Cãl sobre a razào de enriquecimento do concentrado utilizando

-se urna densidade de corrente de 2.5 A/ dm2

. Observa-se que a razao

de enriquecimento aumentou exponencialmente com o tempo de residên­

cia da polpa na célula de eletroflotação. Isso é consistente com um

501

modelo cinético que supõe a eletroflotação ocorrendo sob condições

de fluxo "pistão" (14). Supondo um diâmetro médio de 40 mícrons ｰｾ＠

ra as bolhas geradas na célula e sua ascensão livre em regime de

Stokes, pode-se calcular um tempo de residéncia médio das bolhasde

gás de aproximadamente 3 minutos na célula. Assim, explica-se qua­

litativamente o aumento da seletividade observado para ｖｱｾｑＵ･ｳ｣ｲｾ＠

centes de e devido a uma maior probabilidade de captura das partí­

culas pelas micro-bolhas.

As razões de enriquecimento obtidas (aprox.4) foram compa­

ráveis àquelas reportadas por outros autores em testes de eletro -

flotação contínuos (5) e descontínuos (6). Note-se que neste estu­

do não foram otimizados as variáveis físico-químicas do processo ,

nem foi praticada a separação dos gases eletrolíticos, fato que tem

trazido benefícios à eletroflotação de sulfetos (5).

DISCUSSÃO E CONCLUSÕES.

Os resultados apresentados neste trabalho permitem concluir

que a utilização de micro-bolhas favorece a recuperação de ｰ｡ｲｴ￭｣ｾ＠

las minerais que seriam normalmente rejeitadas em uma planta de

flotação convencional. Os testes realizados por flotação por ar ､ｩｾ＠

solvido permitiram estabelecer que os reagentes utilizados (cole -

tor, modificador, óleo) intervêm no processo de adesão partícula -

micro-bolha de maneira semelhante a sua ação na flotação com bo­

lhas de tamanho convencional. Outrossim, efeitos específicos decoE

rentes do pequeno tamanho das micro-bolhas tem sido detectados (8)

e dizem relação com interações repulsivas de tipo eletrostático en

tre partículas e bolhas a concentrações altas de coletor.

Por outro lado, os testes contínuos de eletroflot:êç<D indicaram a

existência provável de um tamanho étimo de bolha para a recupera -

ção dos finos e a relevância do fator tempo de residência na otimi

zação do processo.

Os fatores negativos mais importantes que mostraram estes

experimentos na perspectiva da aplicação da flotação por micro-bo-

502

lhas ao tratamento de minérios foram as baixas concentrações de só­

lidos susceptíveis de serem tratadas eficientemente por estes pro -

cessas e o consumo energético necessário para sua operação.

Quanto ao primeiro fator, os testes de FAD mostraram que a

eficiência do processo diminui para concentrações da ordem de 2,5 %

de sólidos e o efeito negativo desta variável é também sustentado

por testes utilizando FAD como processo de separação sólido/líquido

(9). No caso da eletroflotação, testes descontínuos (6) tem demons­

trado que a _.concentração de sólidos ótima depende da altura da ｣￩ｬｾ＠

la sendo possível tratar suspensões de 30% de sólidos em células de

12cm de altura com razões de enriquecimento da ordem de 4. Porém

testes de eletroflotação em regime contínuo (5) ｭｯｳｴｾ｡ｭ＠ que altas

eficiências são obtidas somente a baixas concentrações de sólidos

(1.5-1.7%). A limitação destes processos para tratar polpas com ｣ｯｾ＠

teúdos de sólidos similares as encontradas na flotação convencionaL

aparentemente decorre do menor conteúdo gasoso por unidade de volu­

me da célula ("hold-up" gasoso) predominante nesses processos (aprox.

3% na FAD e na eletroflotação comparado com 20% na flotação conven­

cional) . Uma maneira de aumentar a capacidade de tratamento de ｭ｡ｩｾ＠

res concentrações de sólidos em FAD aplicada a separações sólido/!!

quido consiste na agregação das partículas em suspensão em agrega -

dos maiores mediante o uso de agentes floculantes poliméricos (15).

Em operações de tratamento de minérios a agregação necessária para

aumentar a capacidade de tratamento deve ser seletiva e ela podeser

obtida mediante a ação do próprio coletor (8) ou através da adição

de Óleos (como mostram os resultados obtidos com querosene neste ｴｲｾ＠

balho) ou de polímeros de alto peso molecular (16). Obviamente, vi­

sa-se também a necessidade de aumentar o conteúdo gasoso por volume

de célula nos processos geradores de micro-bolhas.

As baixas capacidades de tratamento obtidas para flotação

por micro-bolhas resultam em altos consumos de energia por tonelada

de material concentrado. Assim, Hogan et al (6) calcularam o consu­

' .10 de energia em testes descontínuos de eletroflotação em 73kwh/ton

de concentrado para uma polpa de 30% sólidos. Para o caso dos tes-

503

tes contínuos apresentados neste trabalho o consumo de ener ,,,

estimado em aproximadamente 100 kwh/ton de concentrado. Estes ｶｵｬ ｾ＠

res devem ser comparados com consumos da ordem 1-3 kwh/ton de con­

centrado para máquinas industriais de flotação convencional (17).

Com respeito ao consumo energético da FAD somente existem dados ｲｾ＠

lativos a sua utilização em tratamento de efluentes industriais (lm

e os cálculos feitos a partir desses dados indicam valores da or­

dem de 40-200 kwh/ton de material flotado. Foi observado que os ｭｾ＠

nores consumos de energia foram obtidos para aquelas plantas de

FAD que processam maior tonelagem de sólidos por dia.

Porém, o alto consumo de energia nestes processos não é ｳｾ＠

mente função da baixa capacidade de tratamento senão também do ta­

manho da bolha produzida. ou seja, a produção de micro-bolhas re­

quer uma maior demanda energética do que a geração de bolhas de ｴｾ＠

manho superior, analogamente ao ｱｵ･ｾ＠ nacominuição dos minérios

para produzir partículas menores. Portanto, não parece justificada

uma comparação direta da energia consumida por unidade de produto

entre a flotação convencional e os processos que utilizam micro-bo

lhas sem antes discriminar na qualidade da bolha produzida pelo

processo respectivo. o outro fator a considerar na comparação ･ｮ･ｾ＠

gética seria a granulometria da alimentação, pois o consumo ･ｮ･ｲｧｾ＠

tico na flotação convencional refere-se a um produto cuja distri -

buição de tamanho é mais grossa do que as partículas finas a serem

flotadas pelas micro-bolhas. Um parâmetro talvez mais ｣ｯｮｶ･ ｮ Ｉｾ ｮｴ･＠

para comparar o consumo energético na flotação seriam kwh/tor. x m2

em que os m2

referem-se a área interfacial liquido/gás produzida e

as ton a toneladas de concentrado de idêntica granulometria.

O fator mais importante a considerar, porém, é que ｰ｡ｲｴｩ｣ｾ＠

las finas precisam de bolhas pequenas i.é., uma grande área inter­

facial liquido-gás para ser recuperadas por flotação e portanto, os

fatores energéticos e económicos envolvidos na utilização da FAD

ou da eletroflotação devem ser avaliados considerando processos a!

ternativos â fl n tação, como por exemplo floculação seletiva, ｦ ｬｯｴｾ＠

ção por bolhas , (.3 óleo, extração liquido-liquido, etc. Em fu nção

504

de uma avaliação ;r.0i. s completa da viabilidade comercial da flotação

por micro-bvJ.L a !-' no tratamento de partículas finas seria preciso

otimizar estes processos em um circuito continuo, pre ferentemente ã

escala piloto. Porém, uma projeção dos resultados obtidos até agóra

tanto por eletroflotação quanto por flotação por ar dissolvido, in­

dicam que sua utilização será sempre como um sub-processo no benefi

ciamento global de um minério.

AGRADECIMENTO.

Nossos agradecimentos a Tânia ｾｶｩｬ｡＠ e Sônia Bencke, estagi!

rias do Laboratório de Tecnologia Mineral do PPGEMM, pela sua ajuda

na correção do manuscrito original.

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506

I ｾ＠.B l1l 'll

,iiJ c.r

§ ｾ＠

ｾ＠

ｾ＠·ri

] &;

E c

0,7 ｲＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭｾ＠

0,6

0,5

O,

O,

0,1

o 60

/'

/ /

/ /

/

/ /

/ /

/

/ /

/ / ,10

/ / ,08

/ ,06

0,04

0,02

70 80 90 100

Diametro da bolha ( \lffi)

Figura l. Eficiência de oolisão ｾ＠ de \.lll'a partícula de ga1ena (.§_ \litl diam.)

ｾ＠ Ultl3. bolha ascendendoª' velocidade irrliccrla, ｾ＠ Flint

and Howarth ( 2 ) •

507

ar -

. saturador I I I ,•

o

• • o

aparelho redutor da pressão

célula de flotação

"baffles"

Figura 2 . Sist:.ena desa:>ntínuo de flotação ｾ｡ｲ＠ dissolvido.

508

----- "overflcw" do concentrado

_____ alimentação da polpa

suporte rróvel do anodo

IL....I;::===::::;;;;J.a;·------ ânodo

ｾ］］］］］］］］］］］］］］］］ｾｾＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭ｣ｾｴｯ､ｯ＠

Célula de eletrotlotação

célula de eletroflotação

tanque de polpa

alimentação

eletrodos reostato

rejeito

bomba

ral

Figura 3. Sistema oont{nuo ｾ＠ célula ｾ＠ eletroflotação.

509

100

ｾ＠6 TIB/i A845 QRec.

ｬｾＧＢ Ｇ＠e Teor 40

_. '2 ()...__ -'"' 30 Ul 60

ｾ＠

.2

I Ｔ Ｐ ｾ＠ "''

,... ｾ Ｒ Ｐ＠

"1---- ｾ＠ ------------1-l'• o i i i

2, 0 2, 5 3,0 3,5 4,0 !=H

Figura 4 . Ef e i to do J2!! sd:>r e ｾ＠ FAD de cassiterita.

100 Teor

pH 3,0 e Rec . (% Sn)

o TeoJ: 80 40

ti "" 60 • 30.

.2 11" flL 40

ｾ＠20.

20 10. - -- --- - - - - - - - ------ - - - - Ｍｾ＠ 7. 4

o..__ ___ - ----.----.----....---..J 2 4 6 8 cone, A845 (TIB/i)

Fi gura 5. Ef eito da concentraç,Õ.o de co1et or s obre a FAD ｃｊ･･｡ｓｳｩｔ･ｾｰｈ＠ J.o-:- --- ----

510

-;:: {fj

ｾ＠

ｾｾ＠f6 H

f

100

·Teor

80

60

40

20

6nç/1 A845

O teor

• recuperação

ＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭｾＭＭＭＭＭＭＭＭ

pH.

Figura 6. Efeito do E!! scbre ｾ＠ FAD ｾ＠ -cassiterita ｾｰｲ･ｳ･ｮ｡＠

de uma enulsão ·A84'5/querosene: 1/8.

511

(% Snt

40

30

20.

10 7.4

ｾ＠ｾ＠

ﾷｾ＠

i &

ｾ＠ｾ＠

,2

J

ｬｏｏｲＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭｾ＠

pH 3.0

80

60

40 ..Q li' --.r

20

o

Cone. A845 Rec. Teor

4 rrq/R. o •

8 rrq/R. e Q

40 80 120 160 200 240

Cone. querosene (rrg/R.)

Figura 7. Efeito da concentração de querosene sobre ｾ＠ FAD

de cassiterita ｾｰｲ･ｳ･ｮ｡＠ de duas concentrações

de coletor.

100 r------------------,

80

emulsão 1:8, 4rrq/R. A845

ｾＯｒＮ＠ A845

Rec. Teor o e . ｾ＠

pH 3.0

Teor

(% Sn)

40

30

20

lO

Teor

(% Sn)

40

30

20

lO

o 20 40 60 8 100 NaF (rrq/R. l

Figura 8. ｾ＠ da concentração de flu:>reto de sódio sd:lre ｾ＠ ｾ＠

de cassiterita ｮ｡ｾｾ＠ ausência de querosene.

512

5 r-----------------------------------------,15

4

3

2

taxa de ascensao (cm/ min)

13

12

ll

1 w

5

4

1

1 2 3 4 5 densidade 2

de =rrente (A/drn ) Figura 9 . Efeito_ da densidade de =rrente soore ｾ＠ e1etroflotação

de minerio de cobre e a ｾ＠ de ascensao das bolhas Tref. 13). --------- -----

o

Figura 10.

pH 12

2.5 A/clrn2

• •

•

•

5 lO 15 20 25 Terrpo de

residência (min) Efeito do ｾ＠ de residência soore a e1etroflotação de minério de od:lre. --- -

513