Quanto você sabe sobre flutuação?

1. O conceito de flutuação

A flotação, também conhecida como beneficiamento por flotação, é uma tecnologia de processamento mineral que separa minerais úteis de minerais de ganga na interface gás-líquido-sólido, utilizando as diferenças nas propriedades superficiais dos diferentes minerais presentes nos minérios, sendo também chamada de "separação interfacial". Todos os processos tecnológicos que utilizam, direta ou indiretamente, interfaces de fase para realizar a separação de partículas com base nas diferenças nas propriedades interfaciais de diferentes partículas minerais são denominados flotação.

As propriedades da superfície mineral referem-se às propriedades físicas, químicas e outras da superfície das partículas minerais, como molhabilidade, propriedades elétricas, tipos, saturação e atividade das ligações químicas dos átomos da superfície, etc. Diferentes partículas minerais apresentam certas diferenças nas propriedades da superfície. Ao explorar essas diferenças, a separação e o enriquecimento mineral podem ser alcançados com o auxílio de interfaces de fase. Portanto, o processo de flotação envolve interfaces trifásicas gás-líquido-sólido.

As propriedades da superfície dos minerais podem ser alteradas por intervenção artificial, com o objetivo de aumentar as diferenças de superfície entre os minerais úteis e as partículas de ganga, facilitando sua separação. Na flotação, os reagentes de flotação são geralmente utilizados para alterar artificialmente as propriedades da superfície dos minerais, ampliando as diferenças de superfície entre eles, aumentando ou diminuindo a hidrofobicidade, de modo a ajustar e controlar o comportamento dos minerais durante a flotação e obter melhores resultados de separação. Portanto, a aplicação e o desenvolvimento da tecnologia de flotação estão intimamente relacionados aos reagentes de flotação.

Como as propriedades da superfície das partículas minerais diferem dos parâmetros físicos dos minerais, como densidade e susceptibilidade magnética, que são difíceis de alterar, as propriedades da superfície das partículas minerais podem ser basicamente manipuladas artificialmente para criar as diferenças necessárias entre os minerais para a separação. Portanto, a flotação é amplamente utilizada na separação mineral e é conhecida como o método universal de processamento mineral. É especialmente o método de processamento mineral mais utilizado e eficaz na separação de materiais finos e ultrafinos.

2. Aplicações da Flotação

O processamento mineral é uma operação de produção que prepara matérias-primas para a fundição de metais e a indústria química, e a flotação por espuma tornou-se um dos métodos mais importantes de processamento mineral. Quase todos os recursos minerais podem ser separados por flotação.

Atualmente, a flotação é amplamente utilizada em minérios de metais ferrosos, principalmente para o beneficiamento de ferro e manganês, como hematita, smithsonita, ilmenita e outros minerais; em minérios de metais preciosos, principalmente para o beneficiamento de ouro e prata; em minérios de metais não ferrosos, como cobre, chumbo, zinco, cobalto, níquel, molibdênio, antimônio, incluindo minerais sulfetados como galena, esfalerita, calcopirita, calcocita, molibdenita, pentlandita e minerais óxidos como malaquita, cerussita, hemimorfita, cassiterita, volframita; na separação de minerais de sais não metálicos, como fluorita, apatita, barita, e minerais de sais solúveis, como sal de potássio e sal-gema; bem como na separação de minerais não metálicos e minerais de silicato, como carvão, grafite, enxofre, diamante, quartzo, mica, feldspato, berilo, espodumênio.

A flotação acumulou vasta experiência no campo do processamento mineral, com o contínuo progresso tecnológico. Minerais de baixa qualidade e estrutura complexa, antes considerados sem valor de utilização industrial, agora estão sendo reciclados (recursos secundários) por meio da flotação.

Com a crescente escassez de recursos minerais, os minerais úteis ficam dispersos de forma mais fina e misturados nos minérios, dificultando a separação. Para reduzir os custos de produção, indústrias como a de materiais metalúrgicos e a química têm exigências mais rigorosas quanto aos padrões de qualidade e precisão das matérias-primas processadas, ou seja, dos produtos separados.

Por um lado, é necessário melhorar a qualidade; por outro, considerando o problema da dificuldade de separação de minerais devido ao tamanho reduzido das partículas, a flotação tem demonstrado cada vez mais vantagens sobre outros métodos, tornando-se o método de processamento mineral mais utilizado e promissor atualmente. Os métodos de flotação evoluíram gradualmente, passando de sua utilização inicial para minerais sulfetados para minerais oxidados e não metálicos. Atualmente, a quantidade total de minerais processados ​​por flotação em todo o mundo atinge bilhões de toneladas anualmente.

Nas últimas décadas, a aplicação da tecnologia de flotação deixou de se limitar ao campo da engenharia de processamento mineral, expandindo-se para a proteção ambiental, metalurgia, fabricação de papel, agricultura, indústria química, alimentos, materiais, medicina, biologia e outros campos.

Por exemplo, a recuperação por flotação de componentes úteis em produtos intermediários, voláteis e escórias da pirometalurgia; a recuperação por flotação de resíduos de lixiviação hidrometalúrgica e produtos de precipitação deslocados; a flotação na indústria química para a desentintagem de papel reciclado e recuperação de fibras de efluentes líquidos de polpa; a extração de petróleo bruto pesado de areias de minério de leito de rio, a separação de pequenos poluentes sólidos, coloides, bactérias e a remoção de impurezas de metais traço de esgoto são aplicações típicas em engenharia ambiental.

Com o aprimoramento dos processos e métodos de flotação e o surgimento de reagentes e equipamentos de flotação novos e eficientes, a flotação será mais amplamente utilizada em mais indústrias e áreas. Deve-se notar que, ao utilizar processos de flotação, os reagentes aumentam o custo do processamento (em comparação com a separação magnética e a separação por gravidade); o tamanho de partícula exigido para o beneficiamento é relativamente rigoroso; muitos fatores afetam o processo de flotação, exigindo alta tecnologia; e o efluente contendo resíduos de reagentes é prejudicial ao meio ambiente.

3. Conteúdo da pesquisa sobre flotação

O processo de flotação envolve minerais sólidos e meios de separação (água, gás). Os principais tópicos abordados nesta pesquisa incluem os princípios básicos da flotação, reagentes de flotação, máquinas de flotação, processos de flotação, etc.

A teoria básica da flotação inclui a flotabilidade dos minerais, as propriedades das interfaces de separação, etc., estudando as propriedades das interfaces de fase, a interação entre as fases, o mecanismo de mineralização das bolhas, etc.; a pesquisa sobre reagentes de flotação inclui os tipos, estruturas, propriedades, mecanismos de ação, métodos de preparação e uso dos reagentes; a pesquisa sobre máquinas de flotação inclui a estrutura, o princípio de funcionamento e as ocasiões de aplicação das máquinas de flotação; a pesquisa sobre processos de flotação refere-se à estrutura do processo, à influência e ao controle dos fatores do processo e ao sistema de reagentes; além disso, há pesquisas sobre a aplicação prática de vários minérios.

O sistema teórico de pesquisa em flotação envolve disciplinas como mineralogia de processos, química orgânica, química inorgânica, físico-química (química de interfaces, química coloidal), mecânica dos fluidos, engenharia mecânica, detecção automática e análise técnica e econômica.