Mineralização de bolhas durante a flotação

No contexto da flutuação, mineralização de bolhas refere-se à ligação de partículas minerais a bolhas de ar durante o processo de flotação. Flotação é uma técnica amplamente utilizada no processamento de minerais para separar os minerais valiosos da ganga (material indesejado) com base nas suas diferenças de hidrofobicidade.

Como as bolhas se mineralizam na flotação?

Durante a flotação, o objetivo é separar seletivamente os minerais valiosos da ganga. Este objetivo é alcançado através da introdução de bolhas de ar numa pasta contendo partículas de minério finamente moídas, água e reagentes de flotação. As bolhas de ar ligam-se às partículas minerais hidrofóbicas, transportando-as para a camada de espuma e deixando para trás as partículas de ganga hidrofílicas.

Vários mecanismos facilitam a fixação das partículas minerais às bolhas de ar. Reagentes de flotaçãoA polpa de celulose é adicionada com o objetivo de modificar as propriedades de superfície das partículas minerais, tais como colectores, espumantes e modificadores. Coleccionadorespor exemplo, adsorvem-se às superfícies minerais, tornando-as hidrofóbicas e aumentando a sua ligação às bolhas de ar. Este fenómeno é frequentemente designado por ligação partícula-bolha ou interação mineral-bolha.

Quando as partículas minerais se ligam às bolhas de ar, formam bolhas carregadas de minerais que sobem à superfície e criam uma camada de espuma. Esta espuma, que contém as partículas minerais concentradas, é então recolhida como o concentrado de flotação.

A mineralização de bolhas afeta o processo de flotação

O processo de mineralização de bolhas tem uma seletividade específica para as partículas de minério. As partículas de minério hidrofóbicas aderem às bolhas neste processo e formam um complexo gás-sólido. As partículas de minério hidrofílicas são difíceis de aderir às bolhas e permanecem na polpa. Para o processo de flotação, o grau de adesão das partículas de minério às bolhas tem um impacto direto no efeito de flotação, pelo que a melhoria da o grau de mineralização das bolhas é um dos factores críticos para melhorar o efeito do processo de flotação.

Como melhorar a eficiência da flotação através da melhoria do processo de mineralização de bolhas?

Os factores mais importantes incluem tamanho das bolhas, propriedades da superfície mineral, densidade das partículas minerais e tamanho das partículas, etc. Apresentaremos o seu papel na influência do efeito do processamento mineral da flotação.

Tamanho da bolha

O tamanho das bolhas desempenha um papel significativo no processo de flotação e pode afetar a sua eficiência e desempenho. A redução do diâmetro da bolha pode aumentar a probabilidade de colisão entre a bolha e as partículas minerais, de modo a que as partículas minerais adiram mais facilmente à bolha e o processo de mineralização por flotação seja mais fácil de efetuar. O efeito do tamanho das bolhas na flotação pode ser observado em termos de colisão bolha-partícula, fixação e transporte de partículas minerais dentro da célula de flotação.

Na prática de produção, determinamos o tamanho da bolha de acordo com o tamanho das partículas minerais. Quando o tamanho da partícula mineral é fino, podemos reduzir o tamanho da bolha de forma adequada, mas não demasiado pequena. Caso contrário, reduzirá a taxa de recuperação e a qualidade do concentrado para aumentar a probabilidade de colisão entre a bolha e o mineral para melhorar o efeito do processamento mineral.

Propriedades da superfície mineral

Na flotação, o propriedades de superfície dos minerais desempenham um papel crucial na separação selectiva de minerais valiosos da ganga durante o processo. As principais propriedades de superfície dos minerais essenciais na flotação incluem hidrofobicidade, hidrofilicidade, carga superficial, composição superficial e rugosidade superficial. Estas propriedades de superfície podem ser modificadas utilizando reagentes de flotação, permitindo a ligação diferencial a bolhas de ar ou a interação com outros minerais.

A molhabilidade da superfície do mineral determina se o mineral pode realizar uma adsorção selectiva, ou seja, se completa o processo de mineralização. Geralmente, a molhabilidade da superfície é determinada pelas propriedades estruturais dos minerais. Quanto pior for a molhabilidade da superfície, mais forte é a hidrofobicidade e melhor é a capacidade de flutuação natural dos minerais. Para este mineral, as bolhas deslocam facilmente a película de hidratação na superfície do mineral, permitindo-lhe aderir à superfície da bolha de forma estável, formando assim a mineralização por bolhas.

Em geral, na determinação da composição mineral, a capacidade de flutuação dos minerais constituintes pode ser comparada de acordo com a sua diferente molhabilidade superficial. Quando a diferença de molhabilidade superficial entre os minerais úteis e os minerais de ganga é relativamente pequena, podemos aumentar a diferença de flutuabilidade entre eles adicionando um agente de ajuste de meio e um coletor adequados, de modo a que um deles possa aderir mais facilmente à bolha, o que é conveniente para o processamento de minerais por flotação.

Densidade das partículas minerais e tamanho das partículas

A densidade e o tamanho das partículas minerais são parâmetros essenciais na flotação, uma vez que influenciam significativamente a eficiência e a eficácia do processo de separação. 

Densidade das partículas

Densidade diferencial de partículas: A flotação baseia-se nas diferenças de densidade das partículas minerais para separar os minerais valiosos da ganga. Os minerais valiosos com maior densidade do que a ganga podem ser recuperados seletivamente, ligando-se a bolhas de ar e subindo para a camada de espuma. As partículas de ganga com menor densidade tendem a permanecer na polpa ou a afundar-se no fundo como rejeitos.

Decantação por gravidade: A densidade das partículas afecta a velocidade de sedimentação das partículas na pasta. As partículas de maior densidade assentam mais rapidamente, enquanto as partículas de menor densidade assentam mais lentamente ou podem permanecer suspensas na pasta durante mais tempo.

Separação baseada na densidade: Em alguns processos de flotação, as técnicas de separação baseadas na densidade, tais como separação em meio denso ou hidro ciclonessão utilizados antes da flotação para remover partículas com densidades específicas, optimizando assim o desempenho da flotação.

Tamanho das partículas

Libertação e exposição: O tamanho das partículas influencia a libertação e a exposição de minerais valiosos. As partículas mais pequenas proporcionam maiores áreas de superfície e expõem mais superfícies de minerais valiosos para interação com reagentes de flotação e fixação a bolhas de ar.

Recuperação e seletividade: As partículas finas são mais susceptíveis de se reportarem à camada de espuma devido à sua maior eficiência de colisão e fixação com as bolhas de ar. No entanto, as partículas finas podem também ter uma maior probabilidade de se desprenderem das bolhas devido à sua menor massa e velocidade de sedimentação mais lenta, o que pode ter impacto na recuperação e seletividade da flotação.

Viscosidade da pasta: As partículas finas podem aumentar a viscosidade da pasta, o que afecta a hidrodinâmica e a interação bolha-partícula na célula de flotação. Uma viscosidade mais elevada pode dificultar o movimento de bolhas e partículas, afectando potencialmente o desempenho da flotação.

Cinética de flotação: O tamanho das partículas pode influenciar a cinética da flotação, ou seja, a taxa a que os minerais valiosos são recuperados. As partículas finas podem exigir tempos de residência de flotação mais longos ou dosagens de reagentes mais elevadas para obter uma recuperação óptima.

A dimensão e a densidade das partículas são factores interligados na flotação. A combinação das distribuições de tamanho e densidade das partículas no material de alimentação pode afetar o desempenho global da flotação e a eficiência da separação. Por conseguinte, a redução do tamanho das partículas através de processos de cominuição e o controlo adequado da densidade das partículas são considerações importantes na otimização dos processos de flotação.

Após análise, é fácil constatar que a adesão e a flutuabilidade das partículas minerais devem ser mais excelentes do que a sua gravidade quando sobem para a camada de espuma. Portanto, para partículas minerais, sob certas condições de gravidade, quanto menor a densidade do mineral, maior o diâmetro das partículas minerais que podem ser flotadas. Por conseguinte, para minerais com fraca molhabilidade e baixa densidade, a finura de moagem pode ser adequadamente relaxada durante o processamento de minerais de flotação, tais como grafite, molibdenite, etc.