A separação magnética é uma técnica que objetiva a separação de materiais que apresentam diferentes respostas ao campo magnético. Dessa forma, a separação magnética permite a retirada ou a retenção de materiais ferromagnéticos, os quais são altamente atraídos por ímãs, de uma amostra.
É muito aplicada em diversos setores, com grande destaque para a indústria metalúrgica, onde pode ser empregada para purificação ou concentração de substâncias minerais. Técnicas de separação magnética são empregadas também no tratamento de águas e esgoto, na remoção de metais e na bioquímica.
Leia também: Como funciona o campo magnético?
Tópicos deste artigo
- 1 - Resumo sobre separação magnética
- 2 - O que é separação magnética?
- 3 - Para que serve a separação magnética?
- 4 - Como funciona a separação magnética?
- 5 - Separação magnética no dia a dia
- 6 - Experimento com separação magnética
- 7 - Exercícios resolvidos sobre separação magnética
Resumo sobre separação magnética
- A separação magnética é uma técnica que objetiva a separação de materiais que apresentam diferentes respostas ao campo magnético.
- Materiais ferromagnéticos são altamente atraídos por ímãs, o que permite a utilização desses dispositivos para sua separação de amostras.
- A separação magnética é amplamente utilizada na indústria metalúrgica.
- Também é possível utilizar a separação magnética no tratamento de águas e esgotos, na obtenção de metais e também na bioquímica.
O que é separação magnética?
A separação magnética é uma técnica que busca a separação de materiais que apresentam diferentes respostas ao campo magnético. A base da separação magnética é o magnetismo, um fenômeno que permite a atração de materiais por ação de um campo magnético, que é uma região de influência da força magnética exercida por um corpo magnético (ímãs naturais ou sintéticos) ou previamente magnetizado (um ímã induzido, temporário).
Para que serve a separação magnética?
A separação magnética é uma técnica essencial em diversos campos de interesse, como na indústria nuclear, no tratamento de águas e esgotos, na produção de alimentos e em atividades farmacêuticas e bioquímicas. Por exemplo, partículas magnéticas podem ser usadas para isolar alvos específicos em misturas biológicas complexas. Tais partículas, em escala micro ou nano, podem se ligar a proteínas de interesse, permitindo que estas sejam retidas por ímãs e que seja feita uma purificação mais simples e rápida.
Algo semelhante tem sido feito com moléculas de DNA e RNA, onde partículas magnéticas podem capturar sequências dessas moléculas, assim como para marcação de células específicas (como cancerígenas), o que permite a extração destas para análises posteriores.
No tratamento de águas e esgotos, a separação magnética pode ser empregada na remoção de metais tóxicos, impurezas finas fracamente magnéticas e até mesmo matéria orgânica indesejada, a qual pode ser coagulada em partículas magnéticas.
Contudo, sua principal aplicação industrial se dá na mineração, onde ela é utilizada no processamento mineral, a fim de separar ou concentrar substâncias minerais que apresentam respostas diferentes ao campo magnético. Ou seja, a ideia é utilizar a susceptibilidade magnética para separação de minerais, utilizando diferentes intensidades de campos magnéticos.
Uma aplicação muito conhecida é na purificação do caulim, uma argila branca de alta pureza, constituída basicamente por silicato de alumínio hidratado (caulinita). O caulim é muito utilizado nas indústrias de cerâmica, papel, tinta, cosméticos e agricultura, sendo valorizado pelo seu brilho, opacidade e propriedades refratárias (resistências a altas temperaturas).
Tais argilas costumam vir com impurezas de Fe2O3, o que reduz o brilho do caulim. Por isso, separadores magnéticos são utilizados para fazer a retirada das impurezas magnéticas. Essa remoção de impurezas magnéticas também é aplicada na purificação do quartzo, do feldspato e do talco.
Também é possível citar a remoção de metais terras raras a partir de minerais como a monazita e a bastnasita, uma vez que tais metais apresentam propriedades magnéticas únicas por conta de seus elétrons desemparelhados, tornando a separação magnética uma rota mais limpa e eficiente. Na recuperação do ouro, a separação magnética é importante para a remoção de resíduos que podem interferir no processo de cianetação desse metal nobre e, assim, prejudicar o rendimento global do processo.
Veja também: Você sabe o que é imantação?
Como funciona a separação magnética?
A separação magnética se fundamenta nas diferentes respostas que os materiais apresentam ao campo magnético. A intensidade da resposta de atração dos materiais pelo campo magnético permite que eles sejam classificados de três formas:
- Materiais ferromagnéticos: fortemente atraídos por ímãs. São exemplos de materiais ferromagnéticos o ferro e a magnetita.
- Materiais paramagnéticos: fracamente atraídos por ímãs. São exemplos de materiais paramagnéticos o alumínio e a platina.
- Materiais diamagnéticos: não são atraídos por ímãs, sendo, na verdade, fracamente repelidos. Também podem ser chamados de não magnéticos. São exemplos de materiais diamagnéticos o ouro e a prata.
Como anteriormente citado, o campo magnético é consequência da ação da força magnética, a qual é exercida por corpos magnéticos. Uma forma de visualizar o campo magnético, é pensar em linhas que indicam as direções de atração ou repulsão aos polos do corpo magnético. Para que a separação magnética seja alcançada, deve-se observar um gradiente de força, ou seja, um diferencial onde uma região terá mais intensidade magnética que outra. Assim, partículas suscetíveis à atração magnética são aceleradas em direção a essas regiões de maior intensidade.
Na mineração, seu principal campo de aplicação, a separação magnética pode ser realizada a úmido ou a seco, sendo a primeira mais indicada para granulometrias finas e a segunda para partículas mais grosseiras. Um exemplo de equipamento é o separador magnético Jones, caracterizado por um campo magnético de alta intensidade, oriundo de um eletroímã. Nesse equipamento, a ideia é reter as partículas magnéticas, permitindo a passagem do material não magnético.
Separação magnética no dia a dia
A separação magnética é muito aplicada na coleta seletiva, uma vez que ela pode ser utilizada para a separação de metais ferromagnéticos de outros resíduos sólidos. Além disso, indústrias e empresas vêm empregando filtros magnéticos para impedir que materiais ferrosos, como parafusos, porcas, arruelas, entre outros, sigam na linha de produção e venham a causar danos em equipamentos do processo produtivo.
Uma atividade ecológica que vem se difundindo muito nas redes sociais e que se utiliza da separação magnética é a pesca magnética, que consiste em lançar ímãs potentes (geralmente de neodímio) presos em cordas, em corpos de água, a fim de buscar objetos metálicos que estejam submersos.
Na avaliação de metais preciosos, a separação magnética também é aplicada. O ouro de elevada pureza (18 a 24 quilates) não é atraído por ímãs e, dessa forma, pode-se utilizar ímãs para auxiliar no teste de autenticidade das peças.
Experimento com separação magnética
Um experimento muito simples e difundido para demonstração da separação magnética envolve a simulação da separação de materiais ferromagnéticos que possam estar em uma amostra sólida, como um entulho.
Para isso, é preciso fazer o seguinte:
- Misture areia e outros materiais sólidos (a fim de simular um entulho) com pedaços metálicos em um recipiente.
- Revista um ímã com uma sacola plástica.
- Passe o ímã sobre o recipiente que possui a amostra preparada na etapa 1.
- Perceba que os materiais ferromagnéticos serão atraídos pelo ímã.
- Remova, com cuidado, a sacola plástica que reveste o ímã.
- Repita o procedimento, a partir da etapa 2, até que nenhum material ferromagnético esteja presente na sua amostra.
Uma forma de enriquecer o experimento é colocar outros metais na amostra que não são atraídos por ímãs, como alumínio e cobre, demonstrando que essa técnica pode ter limitação para a remoção de amostras metálicas.
Saiba mais: Quais os principais métodos de separação de misturas?
Exercícios resolvidos sobre separação magnética
Questão 1. (UEMS/2021) Pesquisadores das universidades Unifesp e UFS, em colaboração com a UFSCar, estão desenvolvendo materiais magnéticos que poderão auxiliar na remoção de petróleo cru da superfície da água em casos de derramamentos como o que atingiu as praias do litoral brasileiro em 2019. O material desenvolvido na Unifesp reúne em sua composição nanopartículas de magnetita (Fe3O4) e resíduo de biomassa de levedura proveniente de processos de fermentação na indústria de etanol. Os resultados indicaram que o material foi capaz de remover, após o contato de dois minutos, entre 55% e 89% da quantidade de petróleo e de óleo de motor novo e 69% do óleo de motor usado presente nas amostras. O material utilizado para absorver o óleo na água foi retirado por um ímã de neodímio.
Disponível em: https://agencia.fapesp.br/materiaismagneticos-mostram-potencial-para-tratar-derramamentode-petroleo/32099/. Acesso em: 17 dez. 2020 (adaptado).
A classificação química da magnetita e o nome do processo de separação de misturas utilizado na retirada do material são, respectivamente:
A) óxido duplo e imantação.
B) óxido básico e imantação.
C) óxido duplo e magnetização.
D) óxido duplo e separação magnética.
E) óxido básico e separação magnética.
Resposta: Letra D.
O óxido Fe3O4 é de classificação dupla, uma vez que ele é formado através da combinação dos óxidos FeO e Fe2O3:
FeO + Fe2O3 → Fe3O4
Além disso, o processo citado é a separação magnética, uma vez que um ímã de neodímio foi utilizado para a retirada do material.
Questão 2. (ENEM Digital/2020) As populares pilhas zinco-carbono (alcalinas e de Leclanché) são compostas por um invólucro externo de aço (liga de ferro-carbono), um ânodo (zinco metálico), um cátodo (grafita) e um eletrólito (MnO2 mais NH4Cl ou KOH), contido em uma massa úmida com carbono chamada pasta eletrolítica. Os processos de reciclagem, geralmente propostos para essas pilhas usadas, têm como ponto de partida a moagem (trituração). Na sequência, uma das etapas é a separação do aço, presente no invólucro externo, dos demais componentes.
Que processo aplicado à pilha moída permite obter essa separação?
A) Catação manual
B) Ação de um eletroímã
C) Calcinação em um forno
D) Fracionamento por densidade
E) Dissolução do eletrólito em água
Resposta: Letra B.
O aço é uma liga ferrosa (feita de ferro e carbono, basicamente). Dessa forma, mediante um material moído, sua remoção pode ser feita via separação magnética, que utiliza um eletroímã para fazer a atração do aço da amostra.
Fontes
CRISÓSTOMO, Rejane Cristina. A separação magnética de minérios de ferro no Brasil: uma revisão. 2015. Monografia (Especialização em Engenharia de Recursos Minerais) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufmg.br/server/api/core/bitstreams/21180b2f-9035-4d92-8e95-5d480dfd2600/content.
ETCN. O ouro é magnético? [S. l.], 2024. Disponível em: https://etcnmachining.com/pt/blog/is-gold-magnetic/.
GILL, C. B. Magnetic Separation. In: GILL, C. B. Materials Beneficiation. New York: Springer, 1991. (Materials Research and Engineering). p. 251-285. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-1-4612-3020-5_7.
IRANMANESH, M.; HULLIGER, J. Magnetic separation: its application in mining, waste purification, medicine, biochemistry and chemistry. Chemical Society Reviews, [s. l.], v. 46, n. 19, p. 5925-5942, 2017. Disponível em: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/cs/c7cs00230k.
MAGTEK. Pesca magnética e seus riscos. [S. l.], 2024. Disponível em: https://www.magtek.com.br/blog/pesca-magnetica-e-seus-riscos/.
MAGTEK. Separação magnética: o que é e como funciona? [S. l.], 2024. Disponível em: https://www.magtek.com.br/blog/separacao-magnetica/.
MENDES, M. V. A. et al. Revisão sistemática: separação magnética no processamento mineral. Holos, [s. l.], ano 37, v. 4, e8213, 2021. Disponível em: https://www2.ifrn.edu.br/ojs/index.php/HOLOS/article/view/8627/pdf.
