Flotação (sedimentação fracionada)

A flotação (sedimentação fracionada) é o método de separação de misturas em que certos minerais boiam na superfície de uma solução, enquanto outros afundam, permitindo assim a separação dos minerais com base em suas propriedades físico-químicas.

Nesse contexto, esse processo é amplamente aplicado na mineração para a separação de minerais, na reciclagem para a separação de plásticos e em estações de tratamento de água e esgoto. Além de ser um método eficiente e econômico, capaz de tratar grandes volumes de material e atingir altos níveis de pureza, sendo uma ferramenta essencial em diversos setores da indústria e no tratamento ambiental.

Leia também: Filtração — detalhes sobre outro método de separação de misturas

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre flotação
• 2 - O que é flotação?
• 3 - Para o que serve a flotação?
• 4 - Tipos de flotação
• 5 - Como funciona a flotação?
• 6 - Diferença entre flotação, floculação e decantação
• 7 - Exercícios resolvidos sobre flotação

Resumo sobre flotação

• Flotação (sedimentação fracionada) é um processo de separação de minerais com base em suas propriedades de superfície.

• É amplamente utilizado na indústria de mineração para concentrar minerais valiosos a partir de minérios mais pobres.

• A flotação também é usada no tratamento de água e efluentes, bem como em processos industriais para separar materiais com base em suas propriedades de superfície.

• Os tipos de flotação são: flotação direta, flotação reversa e flotação por espumas.

• A flotação envolve a adição de agentes químicos à mistura de minerais para formar uma espuma na superfície.

• Os minerais hidrofóbicos aderem às bolhas de ar na espuma e são separados dos minerais hidrofílicos que permanecem na solução.

• A espuma contendo os minerais de valor é recolhida e tratada para recuperar os minerais desejados.

• Flotação, floculação e decantação são métodos distintos de separação de misturas:

  • Flotação: baseia-se nas diferenças de afinidade de minerais pela água e pelos agentes químicos utilizados no processo.

  • Floculação: aglomera partículas em suspensão na água, formando flocos que facilitam sua remoção por sedimentação ou filtração.

  • Decantação: separa sólidos de líquidos por diferença de densidade, deixando a mistura em repouso para que os sólidos se depositem no fundo.

O que é flotação?

A flotação (sedimentação fracionada) é um método de separação de misturas heterogêneas que se baseia nas diferenças de densidade entre os componentes da mistura, permitindo a separação eficiente de sólidos em suspensão dentro de um líquido. Essa diferença de densidade é aproveitada com o auxílio de bolhas de ar ou outros gases, que se aderem às partículas sólidas e as fazem flutuar até a superfície do líquido. A palavra "flotação" vem do verbo "flotar", que significa boiar ou ficar na superfície de um líquido sem afundar.

Para o que serve a flotação?

No que tange as suas aplicações, a flotação é muito útil na indústria de mineração e metalurgia, indústria de petróleo e gás e indústria de reciclagem.

Na indústria de mineração e na metalurgia, é usada principalmente para separar minerais valiosos como cobre, chumbo, zinco e ouro, a partir de minérios mais pobres em um processo chamado de concentração mineral. Nesse sentido, como os minerais de maior valor comercial estão presentes em baixas concentrações nos minérios, ela ajuda a aumentar essa concentração para que o processo de extração seja mais econômico.

Já na indústria de petróleo e gás, essa técnica também é usada para separar as impurezas de matérias-primas. Outro exemplo está na indústria de reciclagem, cuja finalidade é separar plásticos e metais de outros materiais. Logo, como pode ter percebido, a flotação é importante para separar materiais com base em suas propriedades físico-químicas, o que a torna útil em várias indústrias diferentes.

Tipos de flotação

Os tipos de flotação se caracterizam de acordo com suas aplicações, pois a escolha do método apropriado depende das características dos materiais a serem separados e do contexto operacional. Sendo assim, vejamos a seguir os principais tipos de flotação:

• Flotação direta: esse é o tipo mais comum de flotação, em que o mineral de interesse é diretamente separado da ganga (os minerais não desejados). No processo, reagentes específicos são adicionados para tornar a superfície do mineral de interesse hidrofóbica (repelente à água), permitindo que as bolhas de ar se fixem nele e o levem à superfície para ser removido.

• Flotação reversa: na flotação reversa, o processo é invertido. Ou seja, em vez de tornar o mineral de interesse hidrofóbico, a ganga é que é tornada hidrofóbica, fazendo com que as impurezas flutuem enquanto o mineral de interesse permanece no fundo. Esse método é frequentemente utilizado quando os minerais de interesse são mais pesados ou quando a ganga é mais facilmente separável.

• Flotação por espumas: é o tipo mais comum de flotação, em que os minerais são separados com base em sua afinidade pela água e pelos agentes químicos adicionados. Nesse caso, os minerais hidrofóbicos aderem às bolhas de ar na espuma e são levados para a superfície, onde podem ser removidos, enquanto os minerais hidrofílicos permanecem na solução, conforme ilustrado na figura abaixo:

Como funciona a flotação?

Em uma etapa inicial, a mistura a ser separada é colocada em um tanque onde é agitada mecanicamente ou com a adição de substâncias químicas que facilitam a adesão das bolhas às partículas desejadas. Essas substâncias são chamadas de reagentes de flotação e podem ser coletores, espumantes ou modificadores, dependendo da natureza da mistura e do objetivo da separação.

Uma vez que as partículas aderem às bolhas, formam uma espuma na superfície do líquido (conforme a imagem abaixo) que pode ser facilmente removida, separando assim as substâncias de interesse dos demais componentes da mistura.

Diante disso, para uma melhor compreensão, separamos as principais etapas envolvidas nesse processo:

1. Preparação da polpa: primeiro, o minério é moído e misturado com água e agentes químicos, como coletores e espumantes, para formar uma polpa.

2. Formação de bolhas: ar é injetado na polpa, criando bolhas de ar que se ligam aos minerais hidrofóbicos (repelentes à água), formando uma espuma na superfície da polpa.

3. Adesão dos minerais: os minerais hidrofóbicos aderem às bolhas de ar na espuma, enquanto os minerais hidrofílicos (atraídos pela água) permanecem na polpa.

4. Criação da espuma: a espuma é recolhida e os minerais aderidos às bolhas de ar são separados da polpa.

5. Separação final: a espuma contendo os minerais desejados é removida, enquanto os minerais indesejados permanecem na polpa. Em seguida, a espuma é então tratada para recuperar os minerais de interesse.

Diferença entre flotação, floculação e decantação

Embora sejam usados para separar misturas, a flotação, a floculação e a decantação são processos distintos e cada um tem suas características específicas e métodos de aplicação. Por exemplo, enquanto a flotação utiliza a introdução de bolhas de ar para levar partículas à superfície, a floculação agrega partículas finas em flocos maiores com a ajuda de agentes químicos, e a decantação aproveita a diferença de densidade para separar os componentes de uma mistura. Diante disso, veja na tabela abaixo as principais diferenças entre esses três métodos:

Perceba, portanto, que cada método tem suas aplicações específicas e pode ser utilizado de forma complementar para otimizar a eficiência do tratamento de água e outros processos industriais.

Acesse também: Cromatografia — método de separação de misturas baseado na retenção seletiva dos componentes da mistura

Exercícios resolvidos sobre flotação

Questão 1

(UFG) Considere a descrição da seguinte técnica: O minério pulverizado é recoberto com óleo, água e detergente; nessa mistura, é borbulhado ar. Essa descrição refere-se a um método de separação de misturas muito utilizado em indústrias metalúrgicas. Qual é essa técnica?

A) Decantação

B) Flotação

C) Cristalização

D) Destilação

E) Sublimação

Resolução:

Alternativa B.

A questão descreve exatamente o processo de flotação, o qual consiste em separar componentes de uma mistura por meio de bolhas de ar.

Questão 2

(PUC) Existem muitos e diferentes métodos para separar misturas e obter substâncias. Um deles, por exemplo, é usado para separar o metal cobre de outros materiais indesejáveis. Nesse método, o material pulverizado é misturado com óleo e agitado num grande tanque que contém uma solução de água e sabão. Injeta-se ar comprimido através da mistura e as partículas leves dos compostos quase puros de cobre, recobertos por película de óleo, são carreadas para cima e flutuam na espuma. Outros materiais mais pesados sedimentam-se no fundo do tanque e a espuma com o minério é recolhida. Esse método é denominado:

A) Decantação.

B) Extração por densidade.

C) Flotação.

D) Levigação.

Resolução:

Alternativa C.

Primeiro, no que tange os processos de separação de mistura, identifiquemos as palavras-chaves contidas no texto, as quais são: “injeta-se ar” “flutuam” e “espuma”. Diante disso, podemos destacar que esses termos caracterizam o processo de flotação, pois é um método que envolve a injeção de ar em mistura aquosa, gerando bolhas e formando espumas as quais carregam os componentes de interesse para a superfície do recipiente, ou seja, faz com que eles flutuem aderidos às bolhas.

Fontes

AGAPITO MENDES, M. V. et al. Flotação De Silicatos. Holos, v. 3, p. 46–56, 2018.

BARRETO, C. G. et al. ESTUDO DA FLOTAÇÃO: DA PRÁTICA LABORATORIAL A SOCIEDADE EDUCACIONAL. REVISTA FOCO, v. 17, n. 1, p. e4280, 2024.

BERNARDO, L.; DANTAS, Â. D. B. Métodos e técnicas de tratamento de água. Engenharia Sanitaria e Ambiental, v. 11, n. 2, 2006.

MASSI, L. et al. Fundamentos e Aplicação da Flotação como Técnica de Separação de Misturas. Química Nova na Escola, v. 28, 2008.

REIS, M. Processos mecânicos de separação de mistura. In: Química. v. 1. 1. ed. São Paulo: Editora Ática, p. 363, 2013.

SURESH, A. et al. Understanding and optimization of the flocculation process in biological wastewater treatment processes: A review. Chemosphere, 2018.