Principio Funcionamento Reagentes

Química na Flotação

Faculdade Kennedy - Departamento de

Engenharia de Minas - Química Inorgânica -

Profª Emily M. A. Becheleni

Flotação

Principio de Separação - Hidrofobicidade




Adsorção seletiva de bolhas de ar em

superfícies hidrofóbicas

Reagentes e funções

Coletores - torna superfície do mineral hidrofóbica (xantatos,

ditiofosfatos, tiocarbamatos)

Espumantes – estabilidade da espuma (metil-isobutil-

carbinol - MIBIC)

Modificadores – influencia maneira de adsorção do coletor à

superfície do mineral .

ajuste de pH (CaO, NaOH, H2SO4, HCl, Na2CO3);

ativador ou depressor (Na2S – depressor de sulfetos na

presença de xantato; não tem efeito com hexadecil-trimetil-

brometo de amônio)Faculdade Kennedy - Departamento de






Curva da variação do pH em função da concentração de coletor sulfidril para diferentes minerais.

Xantato e ditiofosfato apresentam este perfil de curva, limite de hidrofobicidade do mineral.

Reagentes e funçõesFeS2 PbS CuFeS2

Não adsorve – não flota

Flotação da

Calcopirita

Flotação de

todos os

minerais

Flotação da

Galena e

Calcopirita

Ativadores – torna possível adsorção de um coletor

CuSO4 ativa adsorção do xantato na esfalerita (ZnS)

ZnS(s) + Xantato- S(s) + ZnXantato (aq)

ZnS(s) + CuSO4(aq) CuS(s) + ZnSO4(aq)

Prata (Ag) e chumbo (Pb) tb podem ser usados

Depressores – impedem a adsorção de coletores à

superfície do mineral – aumenta seletividade

Compostos orgânicos solúveis como os amidos = depressão de óxidos de ferro









Efeito do pH e do depressor cianeto na flotação de minerais diferentes

CN- é usado para

desativar esfalerita

ativada com cobre!

Fenômenos de Superfície

Energias interfaciais são responsáveis pela interação

bolha /minerais




Equação de Young :

γlvcos = (γsv – γsl)

γ = tensão interfacial

θ grande = + hidrofílico

θ pequeno = + hidrofóbico

γlvcos = (γsv – γsl)

γsv= γsl - γlvcos

Energia livre de Gibbs varia por unidade de área correspondente à

interação:

ΔG = γsv- (γsl + γlv)

ΔG = γlv(cosθ -1)

ΔG = WA-WC

WA trabalho de adesão = trabalho requerido para remover líquido da superfície

sólida deixando uma camada de água adsorvida em equilíbrio com a fase

gasosa;

WA = WI + WH + WD

WI energia de ionização; WH energia lig. de H; WD energia de dispersão;

WC trabalho de coesão = energia de criação de nova superfície na interface

ar/água

Para adesão efetiva: WA< WC




Fenômenos de Superfície

Equação de Dupre

Carga Superficial

Interação água e sólido carga superficial no sólido

Interação química específica = quimisorção

(óxidos silicatos e sais semi-solúveis)

SiO.H dissociação




Atividade H+ = superfície (+) Atividade H+ = superfície (-)pzc

Pontos de carga zero para vários tipos de óxidos




Carga Superficial

Dissolução preferencial de íons

Substituição de íons (superfície ou estrutura cristalina)

Substituição de Al por Si em argila: (Al,Si)3O4

Efeito na condutividade elétrica, difusão e propriedades magnéticas.




Carga Superficial

Dupla camada Elétrica

É a região próxima à superfície do sólido que tem natureza elétrica.




Esquema da variação do potencial elétrico ao longo da dupla camada elétrica

Ψ0 = potencial total da dupla camada elétrica

Ψδ= diferença de potencial entre íon hidratado e

solução = ζ (potencial zeta)

Potencial da Dupla Camada

Elétrica




000 lnln

a

a

nF

RT

a

a

nF

RT

R = constante dos gases

T = temperatura absoluta

n = valência

F = constante de Faraday

a+ e a0+ = atividade do íon determinador de potencial em solução e no pzc

(respectivamente)

Potencial Zeta

ζ= potencial zeta (volt)

μ = viscosidade da solução (poise)

D = constante dielétrica

V = velocidade da partícula (cm/sec)

E = gradiente do potencial (volt/cm)

σ = condutividade (mho/cm)

Δp = redução da pressão (cm de Hg)

Es= potencial do Faculdade Kennedy - Departamento de



41094 E

V

D

20°C: μ = 0,01 poise

D =78

pD

Ex s

71085,84

Eletroforese: Em Fluxo:

Dupla camada Elétrica Íon determinador de potencial =

estabilizam carga da superfície ( H+,

OH-, íons de composição, íons

coletores e íons que formam íon

complexos)

Contra íon = não tem afinidade pela

superfície, são adsorvidos por atração

eletrostática

Íons adsorvidos especificamente =

possuem afinidade específica com a

superfície mas não são quimisorvidos

(íons metálicos polivalentes -

policomplexos)Faculdade Kennedy - Departamento de



IDP CI




Potencial Zeta

L.M. Vane, G.M. Zang. Effect of aqueous phase properties on clay particle zeta potential and electro-

osmotic permeability: Implications for electro-kinetic soil remediation processes, Journal of

Hazardous Materials 55 (1997) l-22

Micelização

Quando íons ou moléculas de surfactantes associam-se

Concentração crítica de micelização (CMC)




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