Opu tipos-de-separação

SÃO PAULO
SENAI MARIO AMATO
OPU- TIPOS DE SEPARAÇÃO
Professor: Reinaldo
Integrantes:
Edimario Queiroz
Lucas Brandão
Lucas Vale
Thales Henrique

Sumário
1 – Objetivo........................................................................03
2 – Introdução....................................................................04
3 – Máquinas de flotação...................................................09
4 – Princípios de flotação...................................................11
5 – Tipos de flotação..........................................................12
6 – Aplicação e procedimento experimental......................14
7 – Conclusão....................................................................16
8 – Referências..................................................................16

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1 – OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo esclarecer sobre alguns tipos de
separações utilizados nas indústrias químicas e citar sobre suas funções e
vantagens de utilização. O principal tema abordado é o sistema de flotação na
área de recuperação ou concentração de minerais.
ABSTRACT:
This paper aims to clarify some types of separations used in the chemical
industries and on its functions and advantages of use. The main focus is the
flotation system in the recovery area or concentration of minerals.
PALAVRAS CHAVE (KEY WORDS):
Froth flotation, hold up, baffles, attachment, true flotation, entrainment,
entrapment, slime coating, dissolved-air flotation, air flotation, vacuum flotation.

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2 – INTRODUÇÃO
Alguns dos tipos de separações utilizadas na indústria química são:
Sublimação:
Sublimação é a transformação do estado sólido direto para o estado
gasoso e vice-versa. Como por exemplo, a naftalina, que se evapora
diretamente de seu estado sólido.
É muito utilizada na indústria têxtil (para quem trabalha com estamparia).
Na estampa sublimática, bastante utilizada na confecção de foto produtos,
acontece o mesmo processo. A tinta para sublimação que está no papel
transfere em seu estado sólido entra em contato com o tecido ou superfície do
foto produto e através de calor e pressão que evapora penetrando nas fibras do
tecido, ou demais superfícies.
Catação:
O processo de separação manual dos diferentes componentes (ou fases)
que compõem uma mistura heterogênea chama-se catação. O termo provém
do ato de selecionar os ingredientes. É empregada na indústria alimentícia.
Talvez seja essa a maneira mais antiga de separar misturas
heterogêneas. O método pode ser usado para tarefas simples, realizadas em
nossas próprias casas, como, por exemplo, o ato de separar impurezas de
cereais e legumes.

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Antes de cozinhar arroz, feijão, soja, lentilha, ervilha, etc., a dona de casa
costumava selecionar os grãos. A seleção era feita separando-se os grãos
imaturos (que não se desenvolveram), as pedrinhas e outros resíduos
provenientes do processo de colheita manual. Esses materiais (impurezas)
eram retirados, ou melhor, separados do alimento por intermédio das mãos da
cozinheira.
Atualmente, quaisquer dessas impurezas que possam estar misturadas
aos grãos são retiradas com o auxílio de máquinas especializadas.
Peneiramento:
É um método de separação de partículas de acordo com o tamanho. É
muito utilizada na área de mineração e alimentícia.
Os materiais passados através de uma série de peneiras de diferentes
tamanhos são separados em frações uniformes, isto é, em frações nas quais
os tamanhos máximo e mínimo das partículas são conhecidos.
Uma única peneira pode fazer somente uma única separação em duas
frações e estas são chamadas frações desuniformes porque embora o limite
superior ou inferior do tamanho das partículas que eles contenham seja
conhecido, o outro limite é desconhecido.
As peneiras industriais são feitas em barras metálicas, placas metálicas,
perfuradas ou com ranhuras, telas de arame ou tecido. Os metais mais usados
incluem o aço inoxidável, bronze e níquel.
O tamanho das malhas das peneiras varia de 4 até 400 malhas, porém,
peneiras mais finas de 100 ou 150 milhas, são, raramente usadas com
partículas muito finas (outros tipos de separação são geralmente mais
econômicos).

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Flotação:
A flotação é uma técnica de separação de misturas que consiste na introdução
de bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Com isso, verifica-se que as
partículas aderem às bolhas, formando uma espuma que pode ser removida da
solução e separando seus componentes de maneira efetiva. O importante
nesse processo é que ele representa exatamente o inverso daquele que
deveria ocorrer espontaneamente: a sedimentação das partículas. A ocorrência
do fenômeno se deve à tensão superficial do meio de dispersão e ao ângulo de
contato formado entre as bolhas e as partículas. Esse processo teve sua
origem na indústria de processamento mineral e atualmente é o processo mais
importante na recuperação e/ou concentração de minerais, além de apresentar
aplicações nas mais diversas áreas, por exemplo:
Tratamento de Minérios (Separação diferencial de partículas minerais):
Minérios sulfetados: Cu, Pb, Zn, Mo, Fe, Ni;
Oxi-Minerais: Óxidos de Mn, Nb, Mn, Cr, Ti, Fe, Al, Argilas etc.;
Minerais semi-solúveis (não metálicos industriais): Fosfatos, CaF2 (fluorita),
CaWO4 (chelita),
Magnesita (MgSO4), Barita (BaSO4), Calcita (CaCO3); Metais nativos: Au, Ag,
Hg;
Carvão “metalúrgico”; Sais solúveis: KCl, NaCl; Beneficiamento (adequação) de
matérias primas (remoção de impurezas em feldspatos, caulim, argilas para
cerâmicos, tintas e outros);
Outros: Iodo, Ácido Bórico.
Meio Ambiente (separação sólido/líquido, sólido/líquido/líquido ou
líquido/líquido):

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Efluentes de usinas de tratamento por flotação de minérios, espessadores
ou de concentração gravimétrica de finos (ciclones, espirais, mesas
concentradoras). Tratamento de compostos orgânicos (plantas de extração por
solvente), óleos, graxas e corantes (ágatas). Tratamento de efluentes contendo
metais pesados (Ag+1, Sn+2, As+3, Cr+3 / Cr+6, Au+2/Au+4, Be+2, Cd+2,
Co+2, Ga+2, Ge+4, Hg+2, Pb+2, Mn+2, Ni+2, Cu+2, Zn+2, Sb+3,
Se+2) e ânions (CN, CrO4, S-2 AsO4, SO4, PO4, MoO4, F-1). Reciclo de
águas (filtros): Remoção de ânions e íons cálcio.
Tratamento de DAM – Drenagens Ácidas de Minas
Processos Industriais
Separação de proteínas; Impurezas na indústria do açúcar de cana;
Separação de óleos, graxas, tensoativos (surfactantes, detergentes), remoção
de odor e resíduos sólidos de indústria alimentícia; Reciclo de plásticos,
pigmentos, corantes e fibras; Separação tinta-papel, borracha, resinas,
pigmentos dos “tonners” de impressoras; Remoção de óleos emulsificados
(emulsionados) na indústria química e petroquímica; Espessamento
(adensamento) de lodos ativados; Reuso (reciclo) de águas de processo (PET,
lavagem de veículos, aviões)
Outros
Separação-remoção de microorganismos (algas, fungos, bactérias);
Separação de íons de metais em química analítica; Tratamento de solos:
remoção de pesticidas, óleos e elementos radioativos; Tratamento de águas de
processo no controle de corrosão, remoção de detergentes; Tratamento de
águas para uso industrial e doméstico; Tratamento de esgotos domésticos
(remoção de flocos biológicos, sólidos suspensos).
No tratamento de minérios, a flotação (“froth flotation”) é sem dúvida a
técnica mais importante e versátil, e seu uso e aplicação vêm sendo
continuamente expandidos, com o objetivo de tratar grandes quantidades de
minério e para abranger novas áreas.

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Originalmente patenteado em 1906, o processo de flotação tem permitido
o beneficiamento de minérios de baixos teores e finamente disseminados,
antes classificados como economicamente inviáveis. Inicialmente desenvolvido
para o processamento de sulfetos de cobre, chumbo e zinco, o campo da
flotação no contexto do tratamento de minérios tem se expandido, e inclui
atualmente o processamento de prata; níquel; sulfetos de ouro; óxidos, tais
como hematita e cassiterita; minerais oxidados, como malaquita e cassiterita; e
minerais não metálicos, como fluorita, fosfatos e carvão.
No cenário mineral brasileiro atual a flotação é responsável pelo
beneficiamento de minérios de ferro, fosfato, grafita, magnesita, talco, sulfetos
de cobre, sulfetos de chumbo-zinco, óxidos de zinco, níquel, ouro, nióbio,
fluorita, carvão, feldspato, silvita e resíduo hidrometalúrgico contendo prata.
Sendo que os minérios de ferro e fosfato dominam esse cenário, tanto com
relação à tonelagem processada quanto em número de usinas em operação
(Araújo et al., 2005).
3 – MÁQUINAS DE FLOTAÇÃO
Células mecânicas convencionais – Células FAI
O sistema FAI (Flotação por Ar Induzido) consiste de uma câmara de
flotação com um sistema impeller-edutor (associado a um estator) de alta
velocidade de rotação, que cisalha o ar formando bolhas com diâmetro entre
400 e 2000 µm . A relação volumétrica gás/água (hold up) pode ser
incrementada pela injeção de um volume maior de ar. O regime hidrodinâmico
turbulento, a alta cinética de flotação (resultando no curto tempo de retenção) e
a elevada razão gás/líquido são as principais características do processo FAI.

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Colunas de Flotação
Embora tenham sido desenvolvidas diferentes concepções para as
colunas de flotação, o tipo comumente conhecido como “Coluna Canadense”
apresenta as características básicas utilizadas em unidades industriais (Aquino
et al., 2002). A alimentação da polpa, previamente condicionada, é feita
aproximadamente a 2/3 da altura da coluna a partir de sua base. Na zona de
coleção, as partículas provenientes da alimentação da polpa são contatadas
em contracorrente com o fluxo de bolhas de ar produzido pelo aerador
instalado na parte inferior da coluna. As partículas hidrofóbicas colidem e
aderem às bolhas ascendentes, sendo transportadas até a zona de limpeza,
constituída por uma camada de espuma que pode alcançar até 1 metro de
espessura.
Por outro lado, as partículas hidrofílicas ou pouco hidrofóbicas e, portanto,
não aderidas às bolhas, são removidas na base da coluna (Ityokumbul et al.,
1995; Yianatos, 2002; Yianatos et al., 2005). Na parte superior da coluna é
adicionada água de lavagem, com auxílio de dispersores (aspersores), visando
permitir uma adequada distribuição de água no interior da camada de espuma.
A água de lavagem desempenha um papel de fundamental importância neste
processo para eliminação de partículas arrastadas pelo fluxo ascendente e
para a estabilização da espuma (Aquino et al., 2002; Yianatos, 2002).
A coluna de flotação difere da célula mecânica convencional nos seguintes
aspectos básicos: - Geometria (relação altura/diâmetro);
- Água de lavagem da fase espuma;
- Ausência de agitação mecânica;
- Captura de partículas por bolhas: contracorrente, no caso de colunas de
flotação;
- Sistema de geração de bolhas;

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- Controle dos níveis da espuma (interface) e dos distintos fluxos (bias);
- As colunas de flotação apresentam velocidades superficiais definidas em
todos os pontos de entrada e saída (alimentação, concentrado e rejeito).
As colunas industriais têm um diâmetro efetivo de seção transversal
variando entre 0,3 a 4,5 metros, podendo ser seções retangulares ou
circulares. Colunas com diâmetro efetivo superior a 1,5 metros são
normalmente divididas por meio de defletores (“baffles”) verticais, com o
objetivo de minimizar os efeitos de turbulência interna. A altura total das
colunas pode variar em função das características operacionais requeridas,
notadamente pelos tempos de residência exigidos (Aquino et al., 2002). A
maioria das colunas industriais tem uma altura variando entre 10-14 m
(Yianatos, 2002).
- Zona de limpeza: também conhecida como zona de espuma entre a interface
polpa/espuma e o transbordo (Aquino et al., 2002).
4 – PRINCÍPIOS BÁSICOS DA FLOTAÇÃO
A teoria da flotação é complexa, envolvendo três fases (sólido, líquido e
gás) com muitos subprocessos e interações. O processo de flotação é
compreendido por basicamente três mecanismos: i. Colisão e adesão
(“attachment”) seletiva de partículas a bolhas de ar (flotação “real” – “true
flotation”); i. Resistência ao cisalhamento e transferência de partículas à zona
de espuma; i. Resistência da unidade bolha-partícula na espuma e
transferência ao concentrado. A adesão de partículas a bolhas de ar é o
mecanismo mais importante e é responsável pela maior quantidade de
partículas que são reportadas ao concentrado, mecanismo esse denominado
flotação “real” (“true flotation”). Embora a flotação “real” seja o mecanismo
dominante na recuperação seletiva de partículas minerais, a eficiência de

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separação entre o mineral de interesse (a ser flotado) e a ganga é também
dependente do grau de resistência da unidade bolha-partícula ao cisalhamento
dentro da célula (“entrainment”) e a resistência dessa unidade na espuma e
posterior transferência ao concentrado (“entrapment”). Diferentemente da
flotação “real”, que é seletiva (adesão bolha-partícula) às propriedades
superficiais das partículas minerais, tanto as partículas de mineral de interesse
quanto às de ganga, podem ser recuperadas por arraste hidrodinâmico, arraste
por oclusão em agregados, ou arraste por “slime coating” ou recobrimento por
ultrafinos ou “lamas”.
5 – TIPOS DE FLOTAÇÃO
Flotação por ar dissolvido (Dissolved-air Flotation – DAF):
Em sistemas DAF, o ar é dissolvido na água residual sob pressão de
várias atmosferas, seguido por descompressão para a pressão atmosférica.
Em sistemas pequenos, todo o fluxo pode ser pressurizado por meio de uma
bomba até a pressão de 275 a 350 kPa, com ar comprimido sendo adicionado
na seção de bombeamento. Todo o fluxo é mantido em um tanque de retenção
sob pressão (2 a 4 atm) para permitir que o ar se dissolva.
O fluxo pressurizado é então admitido através de uma válvula redutora de
pressão para o tanque de flotação, aonde o ar é liberado na forma de
pequenas bolhas por todo o volume do líquido.
Em unidades maiores, uma parte do efluente do DAF (15 a 120%) é
reciclado, pressurizado, e semi-saturado com ar. O fluxo de reciclo é misturado
com o fluxo principal não pressurizado imediatamente antes da admissão ao
tanque de flotação, onde o ar é liberado da solução em contato com a matéria
particulada na entrada do tanque.
Estes tipos de sistema têm sido usados principalmente no tratamento de
efluentes industriais e na concentração de lodos.

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Flotação por ar (Air Flotation):
Em sistemas de flotação por ar, as bolhas de ar são formadas pela
introdução da fase gasosa diretamente na fase líquida através de um propulsor
ou difusores. A aeração sozinha por um curto período não é efetiva na flotação
de sólidos. A provisão de tanques de aeração para flotação de graxas e outros
sólidos do efluente líquido normal normalmente não é garantido.
Flotação a vácuo (Vacuum Flotation):
A flotação a vácuo consiste na saturação do efluente com ar tanto
diretamente em um tanque de aeração, como permitindo que ar entre na
sucção da bomba de efluente. Um vácuo parcial é aplicado, que provoca a
liberação do ar dissolvido como bolhas minúsculas. As bolhas e as partículas
sólidas ligadas sobem para a superfície para formar uma espuma, que é
removida por um mecanismo de “raspagem”.
A unidade consiste de um tanque cilíndrico coberto no qual o vácuo
parcial é mantido. O tanque é equipado com mecanismos de remoção de
espuma e lodo. O material flutuante é retirado continuamente para a periferia
do tanque, e descartado automaticamente e removido da unidade por uma
bomba também sob vácuo parcial.

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6 – APLICAÇÕES E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Aplicação em Tratamento de Esgoto:
No tratamento de efluentes, a flotação é usada, principalmente, para
remover matéria suspensa e para concentrar lodos biológicos.
Vantagem: A principal vantagem da flotação sobre a sedimentação é que
partículas muito pequenas ou muito leves que sedimentam muito lentamente
podem ser removidas completamente e num período de tempo menor. Uma
vez que as partículas tenham flotado até a superfície, podem ser coletadas
com um removedor de escuma.
Outras Vantagens: lodos mais concentrados, ocupação de menor área e
volume e taxas maiores de aplicação superficial.
Reciclagem de Plásticos:
O processo de reciclagem do plástico PET também foi viabilizado graças
ao processo de flotação. O maior problema na reciclagem desse polímero era
não conseguir separá-lo do PVC para reutilizar o PET já que os dois são muitos
parecidos e, muitas vezes, ocorria à contaminação cruzada. Para tornar
possível a flotação, foi necessário o uso de um agente surfactante que modifica
a superfície do PET, fazendo com que ele apresente mais afinidade pela água
do que o PVC. Dessa forma, os dois materiais são picados, lavados e
colocados em solução aquosa com o surfactante. Em seguida, as bolhas
geradas no sistema carregam o PET, deixando o PVC na solução (Agencia
USP de notícias, 2006; Maria e cols., 2003).

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Flotação de Microorganismos:
Recentemente observamos também o emprego do processo de flotação
na separação de microrganismos, uma vez que a célula, pelas suas
dimensões, pode ser considerada um biocolóide. Estudos recentes no Brasil
(DeSousa, 2007) tentam viabilizar essa técnica para separação de leveduras
no processo de produção de álcool. Como sabemos, esse processo envolve a
adição de leveduras aos tanques de cevada ou caldo de cana e, atualmente, a
separação das células de leveduras é feita nas indústrias utilizando-se
centrífugas – por meio da aplicação de rotações muito rápidas, esses
equipamentos depositam as partículas (células) no fundo do recipiente
submetido à rotação. No entanto, a aplicação da flotação em destilarias faria
com que a levedura produtora de álcool fosse seletivamente separada dos
organismos contaminantes (flotação seletiva), como atualmente é feito para o
enriquecimento de minérios de baixos teores.
7 – CONCLUSÃO
Pode-se concluir que a flotação e outros tipos de processo de separação
são muito importantes na indústria química, pois eles são altamente vitais para
que consiga realizar a concentração ou purificação de um determinado
composto, elemento ou substância.

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8 – REFERÊNCIAS
http://www.portaldasublimacao.com.br/o-que-e-sublimacao/
http://www.environquip.com.br/sistema-de-flotacao.htm
http://w.iq.unesp.br/flotacao/index.htm
CETEM/MCT, 850 p, 2002. ARAUJO, A. C.; VIANA, P.R.M.; PERES, A.E.C.
Flotation Machines in Brazil – Columns versus Mechanical Cells. In: Centenary
of Flotation Symposium, 2005, Brisbane. Proceedings of the Centenary of
Flotation Symposium. Carlton, VIC., Australia: The Australasian Institute of
MIning and Metallurgy, v. Único. p. 187-192, 2005. BERGH, L. G.; YIANATOS,
J. B. Flotation column automation: state of the art.

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