Química na Flotação
Faculdade Kennedy - Departamento de
Engenharia de Minas - Química Inorgânica -
Profª Emily M. A. Becheleni
Flotação
Principio de Separação - Hidrofobicidade
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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
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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
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Reagentes e funções
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Reagentes e funções
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
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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
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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
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Atividade H+ = superfície (+) Atividade H+ = superfície (-)pzc
Pontos de carga zero para vários tipos de óxidos
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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.
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Carga Superficial
Dupla camada Elétrica
É a região próxima à superfície do sólido que tem natureza elétrica.
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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
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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
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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
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IDP CI
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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