UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: 102202 – Operações Unitárias I

Flotação

INTRODUÇÃO

  • A flotação é uma técnica de separação de misturas que consiste na introdução de bolhas de ar a uma suspensão de partículas.

  • Esse processo é importante para:

  • Tratamento de Minérios

  • Meio Ambiente

  • Processos Industriais

  • Outros

TRATAMENTO DE MINERIOS

  • Minérios sulfetados: Cu, Pb, Zn, Mo, Fe, Ni;

  • Oxi-Minerais: Óxidos de Mn, Nb, Mn, Cr, Ti, Fe, Al, Si, Argilas etc.;

  • Minerais semi-solúveis (não metálicos industriais): Fosfatos, CaF2 (fluorita), CaWO4 (chelita),

  • Carvão “metalúrgico”;

  • Sais solúveis: KCl, NaCl;

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;

  • Reuso (reciclo) de águas de processo (PET, lavagem de veículos, aviões);

MEIO AMBIENTE

  • 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).

  • Reciclo de águas (filtros): Remoção de ânions e íons cálcio.

  • Tratamento de DAM – Drenagens Ácidas de Minas

OUTROS

  • Separação-remoção de microorganismos (algas, fungos, bactérias);

  • 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).

PRINCIPIOS BASICOS DA FLOTAÇÃO

  • i. Colisão e adesão (“attachment”) seletiva de partículas a bolhas de ar (flotação “real” –“true flotation”);

  • ii. Resistência ao cisalhamento e transferência de partículas à zona de espuma;

  • iii. Resistência da unidade bolha-partícula na espuma e transferência ao concentrado.

MAQUINAS DE FLOTAÇÃO

  • Células mecânicas convencionais – Células FAI

MAQUINAS DE FLOTAÇÃO

  • Colunas de Flotação

ALGUNS TIPOS DE FLOTAÇÃO

FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO (DAF)

  • Em sistemas DAF, o ar é dissolvido na água residual sob pressão de várias atmosferas, seguido por descompressão para a pressão atmosférica.

  • Estes tipos de sistema têm sido usados principalmente no tratamento de efluentes industriais e na concentração de lodos.

FLOTAÇÃO POR AR

  • 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 VACUO

  • 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”.

FATORES DO PROJETO

  • O desempenho de uma flotação por ar dissolvido depende primariamente da relação entre o volume de ar e massa de sólidos (A/S) necessária para atingir um dado grau de clarificação.

  • Esta razão vai variar com cada tipo de suspensão e pode ser determinada experimentalmente usando uma célula de flotação em escala de laboratório. Razões A/S típicas encontradas no abrandamento de lodo em plantas de tratamento de efluentes variam de 0, 005 a 0, 060.

As equações que permitem dimensionar os sistemas de flotação por ar dissolvido sem e com reciclo:

As equações que permitem dimensionar os sistemas de flotação por ar dissolvido sem e com reciclo:

  • SEM RECICLO:

  • COM RECICLO:

Onde:

Onde:

Sa  é a solubilidade do ar em cm3/L de água residuária (a Patm);

f  é a fração de ar dissolvido, considerando-se a saturação incompleta (valores entre 0,5 e 0,8);

P  é a pressão de funcionamento em atmosfera (atm);

X0  é a concentração de sólidos na água residuária;

R  é a razão de recirculação;

Q  é a vazão afluente;

OBS: o pH exerce influência na flotação. Valores de pH em que há boa flotação: Fibras de Celulose (5 e 6); Óleo mineral emulsionado (4,5); Sabão (4 e 5).

PURIFICAÇAO DE ÁGUA

  • Tanque de flotação de uma estação de tratamento de água mostrando espuma esbranquiçada na parte superior do sistema de fases e água límpida na fase inferior após a flotação. A água purificada é coletada abaixo da espuma.

SEPARAÇÃO DE MICROORGANISMOS

  • Células da levedura Sacharomyces cerevisiae aderidas à bolha de ar.

REFERENCIAS

  • AGÊNCIA USP de Notícias. Redução de custo na separação de plástico favorece reciclagem. Disponível em <http://www.valeverde.org.br/html/dicas2.php?id=19>. (Acesso em 03/02/2009).

  • AQUINO, J. A.; OLIVEIRA, M. L. M.; FERNANDES, M. D. Flotação em coluna.

  • Tratamento de Minérios, Ed. Adão Benvindo da Luz. 3ª Edição. Rio de Janeiro: 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. Control Engineering Practice, Volume 11, Issue 1, Pages 67-72, 2003.

  • DESOUSA, S.R. Flotação de microorganismos. Disponível em <http://www.iq.unesp.br/flotacao/index.htm>. (Acesso em 03/02/2009).

  • FINCH, J. A.; DOBBY, G. S. Column flotation. Firth ed. Pergamon Press, Oxford. 1990.

  • ITYOKUMBUL, M. T.; SALAMA, A. I. A.; AL TAWEEL, A. M. Estimation of bubble size in flotation columns. Minerals Engineering. Vol 8, nº 1-2, pp. 77-89, 1995.

  • YIANATOS, J. B.; BERGH, L. G.; DÍAZ, F.; RODRIGUEZ, J. Mixing characteristics of industrial flotation equipment. Chemical Engineering Science. 60, pp. 2273-2282, 2005.

  • YIANATOS, J. Current status of column flotation. In Proceedings of Flotation and Flocculation: from Fundamentals to Applications, Strategic Conference and Workshop, Kona-Hawaii, pp. 213-220, 2002.

  • SABESP. Processo de flotação aplicado em cursos d’água. Disponível em <http://www.sabesp.com.br/a_sabesp/tecnologia/flotacao.htm>. (Acesso em 14/07/2006).

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