Ela é um método físico-químico, que acontece dentro de um meio aquoso (água + partículas minerais) e usa a introdução de bolhas de ar para separar minerais com base no comportamento da superfície de cada partícula.

Esse processo depende de um fenômeno chamado hidrofobicidade (aversão à água) ou hidrofilia (afinidade com a água). Ou seja, o mineral que é hidrofóbico gruda nas bolhas de ar, sobe com elas para a superfície e forma uma espuma. Já os minerais hidrofílicos permanecem na água e vão para o fundo do tanque.

Depois, a polpa passa por peneiras e ciclones, que fazem a classificação granulométrica: separação por tamanho de partículas.

⚠️ Por que isso importa?

• A flotação só funciona bem se os minerais estiverem liberados.

• Tamanhos ideais: entre 20 e 150 micrômetros (µm).

  • Acima disso: partículas não flutuam direito, são muito pesadas.

  • Abaixo disso: partículas muito finas formam “lames” (slimes), que atrapalham o processo, cobrem as bolhas e geram arraste mecânico de impurezas.

📚 Exemplo real:

• Em flotação reversa de minério de ferro (como em Carajás/PA), a polpa é moída até D80 ≈ 150 µm antes de ir para a célula.

📌 Etapas químicas principais:

1. Adiciona-se o coletor → reage com os minerais que queremos separar.

2. Depois, o depressor → inibe a flutuação de minerais indesejados.

3. Em seguida, o espumante → forma bolhas de ar estáveis.

4. Por fim, ajusta-se o pH com cal ou soda.

🕒 Tempo de condicionamento:

Entre 1 e 3 minutos, dependendo do tipo de reagente e do minério.

🧪 Exemplo prático:

Na flotação reversa do ferro com amido de milho e amina, primeiro adiciona-se o amido (depressor), depois a amina (coletor) e ajusta-se o pH com cal para ~10,5.

📌 Rougher (Primário)

• Recupera o máximo possível do mineral valioso, mesmo com impurezas.

• Grande volume de polpa, operação menos seletiva.

📌 Cleaner (Limpeza)

• Reprocessa a espuma do rougher para aumentar a pureza.

• Pode haver várias etapas de cleaner (cleaner 1, 2, 3…).

📌 Scavenger (Reaproveitamento)

• Trata o rejeito do rougher para tentar recuperar o que sobrou de mineral valioso.

• Reduz perdas metalúrgicas.

⚠️ Observação:

Na realidade, é impossível garantir que apenas uma única máquina industrial consiga fazer todo esse trabalho. Por isso, é necessário utilizar um banco de células de flotação, de modo a aumentar a probabilidade de todos esses eventos independentes ocorrerem com sucesso.

Cada estágio pode usar diferentes tipos de células — mecânicas, colunas ou Jameson — dependendo da planta e do minério.

Essa espuma é raspada ou transbordada, separando-se do restante da polpa que fica no fundo (rejeito).

✨ Observações importantes:

• A estabilidade da espuma depende da ação dos espumantes.

• Espumas muito densas e estáveis indicam boa flutuação. Espumas muito líquidas ou instáveis prejudicam a recuperação.

Sob o ponto de vista conceitual, Finch et al. (1995) descrevem a flotação como uma sequência de duas operações: reação e separação. Considerando a fase espuma e sua importância na recuperação global do processo pode-se estender este conceito para três operações: reação, separação e transporte, enfatizando a importância da fase espuma para o resultado global.

Reagentes químicos são adicionados para induzir a diferenças nas propriedades superficiais das partícula, a fim de promover a agregação seletiva de partículas com as bolhas de ar. A energia é necessária para manter os sólidos em suspensão.

As bolhas de ar são geradas dentro do líquido, e o movimento agitador garante que elas se espalhem uniformemente e colidam com as partículas.

💡 Por que isso é essencial?

• Para que haja adesão partícula-bolha, é necessário contato físico entre elas.

• A eficiência do processo depende da quantidade, tamanho e estabilidade das bolhas.

🫧 Tamanhos de bolhas:

• Células mecânicas: bolhas maiores (~0,8 a 1,2 mm) → menos seletivas.

• Colunas de flotação: bolhas menores (~0,3 a 0,5 mm) → mais seletivas.

A) Grafita

• Naturalmente hidrofóbica → fácil de flotar, geralmente sem necessidade de coletor.

• Flotação direta, apenas com espumante e pH controlado.

• Usada em produção de baterias e materiais refratários.

  
  

B) Carvão mineral

• Flotação direta, para separar o carvão da cinza (argilas, sílica).

• Partículas muito finas (slimes) devem ser removidas antes (pré-tratamento com ciclones ou hidrociclones).

• Uso de coletor do tipo óleo diesel ou óleo de pinho.

  
  

C) Fluorita (CaF₂)

• Usada para produzir ácido fluorídrico e no setor siderúrgico.

• Flotação diferencial: separar da calcita (CaCO₃), que tem comportamento parecido.

• Usa-se ácido oleico como coletor aniônico, com ajustes de pH e uso de depressor para a calcita.

D) Quartzo (SiO₂)
Na flotação reversa do minério de ferro, o quartzo é removido como rejeito espumoso, enquanto o ferro é deprimido.

• Usada na fabricação de vidros, sílica de alta pureza, cerâmica.

• Flotação reversa (como impureza) ou direta (quando é o produto).

• Utiliza-se aminas (coletor), amido (depressor), MIBC (espumante), pH 10–11.

  
  

Como se comportam na flotação?

• Esses minerais têm naturalmente alguma hidrofobicidade.

• A flotação usada é a direta, ou seja, o mineral valioso é coletado pela bolha e sobe com a espuma.

🧪 Reagentes utilizados:

• Coletores:

  • Xantatos (ex: isopropil xantato de sódio – SIPX) são os mais comuns.

    • Eles se ligam quimicamente à superfície dos sulfetos, criando uma camada apolar (hidrofóbica).

    • Quanto mais hidrofóbico o mineral, maior a chance de aderir à bolha.

• Depressores (quando há mistura com pirita ou minerais indesejáveis):

  • Ex: Cianeto de sódio ou sulfato de zinco.

• Espumantes:

  • MIBC ou óleos de pinho – ajudam a formar uma espuma leve e estável.

• Hematita (Fe₂O₃)

• Magnetita (Fe₃O₄)

• Goethita (FeO(OH))

Estes minerais têm superfícies mais hidrofílicas (afinidade com água), então é mais difícil fazê-los flutuar. Por isso, a técnica usada é:

🔄 Flotação reversa:

• Ao invés de tentar fazer o minério de ferro flutuar, deprimimos o ferro e fazemos flutuar a sílica (impureza).

• Assim, o concentrado de ferro fica no fundo, e a espuma leva embora o rejeito.

🧪 Reagentes usados:

• Depressor:

  • Amido (de milho, mandioca, batata ou sorgo) → se liga à hematita e impede que ela flutue.

  • O amido forma uma camada que deixa a superfície do ferro hidrofílica (adora água).

• Coletor:

  • Aminas catiônicas (ex: Flotigam, Flotinor) → se ligam à sílica (SiO₂), tornando-a hidrofóbica.

  • Assim, a sílica adere à bolha e vai embora com a espuma.

• Modificador de pH:

  • Cal hidratada (Ca(OH)₂) → regula o pH entre 10 e 10,5, que é a faixa ideal para amido e amina funcionarem.

📌 Observações importantes:

• A eficiência depende muito da granulometria e da qualidade do amido.

• No Brasil, o uso de farinha de sorgo como alternativa ao amido tradicional vem crescendo (estudos mostram resultados semelhantes com menor custo).

🧪 Exemplo real:

• A Samarco aplica flotação reversa catiônica para remover sílica de concentrados de ferro.

A rota de flotação significa o tipo de estratégia usada para separar os minerais, e isso depende da natureza do minério e dos objetivos do beneficiamento.

💡 Quando se usa?

• Minerais com superfície favorável à hidrofobização, como sulfetos metálicos (ex: cobre, zinco, chumbo), grafita, carvão e outros que naturalmente flutuam ou flutuam com facilidade.

⚙️ Etapas principais:

• Moagem → Condicionamento com coletor → Aeração e formação da espuma → Recolhimento da espuma como concentrado

🧪 Reagentes comuns:

• Coletores xantatos (para sulfetos)

• Espumantes MIBC ou óleo de pinho

• Depressores, se houver minerais que você não quer que flutuem (ex: pirita → usa-se cianeto)

🧪 Exemplo real:

• Mineração Caraíba (BA): flotação direta da calcopirita (minério de cobre), usando xantato como coletor e MIBC como espumante.

💡 Quando se usa?

• Quando o minério tem comportamento hidrofílico e é difícil de hidrofobizar.

• Ex: minérios de ferro (hematita, magnetita), que têm superfícies muito reativas e adsorvem muita água → difíceis de flotar diretamente.

⚙️ Etapas principais:

• Moagem → Deslamagem (remoção de partículas ultrafinas) → Condicionamento com depressor para o mineral útil e coletor para a ganga (impurezas) → Aeração → Recolhimento da espuma (rejeito) → Concentração fica no fundo

🧪 Reagentes comuns:

• Depressor: Amido (de milho, mandioca, batata ou sorgo)

• Coletor catiônico: Aminas (Flotinor, Flotigam)

• pH ideal: 10–10,5 com cal

🧪 Exemplo real:

• Flotação reversa de minério de ferro da SAMARCO, usando sorgo como depressor alternativo ao amido.

💡 Quando se usa?
Quando os minerais metálicos são difíceis de separar na primeira etapa ou têm comportamento de flotação semelhante, como cobre e chumbo, cobre e zinco, etc.

⚙️ Etapas principais:
Moagem → Condicionamento com coletor comum → Aeração → Recuperação dos minerais em conjunto → Separação posterior por flotação seletiva

🧪 Reagentes comuns:

• Coletores xantatos

• Espumantes: MIBC

• Depressores: usados somente na separação seletiva posterior

💡 Quando se usa?
Quando o minério tem vários minerais valiosos, mas é necessário separá-los com precisão, como em depósitos de Cu-Zn-Pb.

⚙️ Etapas principais:
Moagem → Condicionamento com coletor seletivo → Uso de depressores para rejeitar outros minerais úteis → Aeração → Coleta do mineral-alvo na espuma

🧪 Reagentes comuns:

• Coletores específicos (xantatos ou ditiofosfatos)

• Depressores seletivos (como bicromato para pirita, sulfato de zinco para esfalerita)

• pH controlado para ajustar a reatividade dos minerais

💡 Quando se usa?
Quando se busca aumentar a recuperação precoce do mineral, evitar supermoagem e melhorar o rendimento energético do processo. Comum em minérios de níquel, cobre, ouro e platina.

⚙️ Etapas principais:
Moagem → Desvio de parte da polpa para célula flash → Flotação rápida (em poucos minutos) → Partículas não flotadas voltam ao moinho

🧪 Reagentes comuns:

• Coletores: xantatos ou específicos conforme o minério

• Espumantes: MIBC

• Normalmente não usa depressor nessa etapa, pois é feita apenas com partículas mais liberadas

💡 Quando se usa?
Praticamente em todo processo de flotação moderno. É a base para separar sulfetos metálicos, minerais industriais (como fosfato e feldspato), minério de ferro, grafita, entre outros.

⚙️ Etapas principais:
Moagem → Condicionamento com reagentes → Injeção de ar → Formação da espuma → Remoção do concentrado espumoso

🧪 Reagentes comuns:

• Coletores (xantatos, aminas, ácido graxo)

• Espumantes (MIBC, óleo de pinho)

• Depressores (amido, bicromato, etc.)

• Reguladores de pH (soda cáustica, cal, etc.)

💡 Quando se usa?
Usada em laboratório e com minérios muito lamelares ou de baixa densidade superficial, como grafita e mica.

⚙️ Etapas principais:
Secagem → Despejo da amostra sobre a superfície da água → Remoção da película superficial com os minerais hidrofóbicos

🧪 Reagentes comuns:
Pode dispensar reagentes, mas pode usar espumante ou coletor leve para reforçar hidrofobicidade.

• Hidrofóbico: repele água → gruda na bolha.

• Hidrofílico: se mistura com água → fica na polpa.

Ângulo de Contato

• Medida usada para avaliar se uma partícula vai se aderir a uma bolha.

• Um ângulo de contato baixo (< 20°) significa que a partícula tem boa aderência à bolha (boa flotabilidade).

Se for muito alto, a partícula não vai aderir e vai afundar.

Granulometria

• A flotação funciona melhor quando as partículas estão entre 20 e 150 micrômetros (µm).

• Se forem muito grandes, não aderem direito às bolhas.

• Se forem muito pequenas (<10 µm), formam lama ("slime"), que atrapalha a flotação pois encobre outras partículas e causa arraste.

Máquinas de Flotação trata-se de tanques projetados para receber a polpa mineral alimentada, continuamente, por uma de suas faces laterais e descarregá-la pelo lado oposto. Cada unidade desses tanques é chamada célula de flotação, que pode ser usada individualmente, mas a regra geral é agrupar conjuntos de duas ou mais células.

Exemplos:

• Células Mecânicas

• Colunas de Flotação

• Célula Jameson

A flotação pode ser aplicada em diferentes tipos de minerais, dependendo das características químicas e físicas de cada substância.

Exemplos:

• Minerais sulfetados

• Minerais oxidados

• Minerais Não metálicos

A aplicação depende não apenas do tipo de mineral, mas também do teor, granulometria e impurezas presentes.

A flotação, na prática, segue uma sequência de etapas técnicas, com controle rigoroso de variáveis físicas e químicas.

• Rotor: gira e agita a polpa.

• Estator: estrutura estática ao redor do rotor, que direciona o fluxo e estabiliza as bolhas.

• Dispersor ou difusor: quebra o jato de ar em pequenas bolhas;

• Injeção de ar: pode ser forçada ou induzida pelo próprio movimento do rotor.

🫧 Bolhas:

• Formam bolhas médias a grandes (0,8 a 1,5 mm).

• Isso faz com que o processo seja menos seletivo, ou seja, há mais risco de partículas indesejadas subirem junto com o concentrado.

🧩 Vantagens:

• Alta capacidade volumétrica: trata grandes volumes de polpa por hora.

• Robustez e simplicidade operacional.

• Custo inicial mais baixo do que outros sistemas.

⚠️ Desvantagens:

• Baixa seletividade → ideal para etapas brutas como rougher e scavenger.

• Alto consumo de energia por tonelada tratada.

• Espuma pode carregar partículas não desejadas (arraste).

📌 Onde se usa?

• Rougher: para recuperar a maior quantidade possível de mineral, mesmo com impurezas.

• Scavenger: para recuperar o que sobrou da etapa rougher.

• A polpa entra pela parte inferior ou intermediária.

• O ar é injetado por um sistema gerador de bolhas finas, geralmente usando um bico poroso.

• A espuma sobe lentamente e passa por um sistema de lavagem com água (sprays) para evitar contaminação.

🫧 Bolhas:

• Muito pequenas (~0,3 a 0,7 mm) → oferecem maior área de contato e alta seletividade.

🌫️ Lavagem da espuma:

• Um diferencial das colunas é o sistema de lavagem que remove partículas finas indesejadas que subiram por arraste.

🧩 Vantagens:

• Alta seletividade: gera concentrados com alto teor de pureza.

• Menor consumo de reagentes espumantes.

• Menor área ocupada por tonelada processada.

• Mais estável e fácil de automatizar.

⚠️ Desvantagens:

• Não funciona bem com polpas muito grossas ou lamacentas (slime).

• Custo inicial mais alto.

• Tempo de residência maior → o processo é mais lento.

📌 Onde se usa?

• Cleaner: onde é necessário melhorar a qualidade do concentrado, retirando impurezas finas.

• Também pode ser usada em flotação de partículas finas, como grafita e fosfato.

• Dentro desse tubo:

  • A mistura passa por um orifício estreito, formando um jato turbulento.

  • Isso gera bolhas finíssimas (mais finas que as das colunas) que aderem rapidamente às partículas hidrofóbicas.

  • A espuma formada sobe para uma zona de separação rasa, de onde é removida.

🫧 Bolhas:

• Extremamente finas (~0,1–0,5 mm) → excelente área de contato.

🧩 Vantagens:

• Muito eficiente com partículas finas e ultra-finas.

• Baixo consumo de energia.

• Ocupa pouco espaço na planta.

• Responde bem a variações de operação.

⚠️ Desvantagens:

• Custo de aquisição mais elevado.

• Requer controle preciso do fluxo de ar e pressão.

📌 Onde se usa?

• Pode ser usada em cleaner ou até rougher, especialmente em minérios finos.

• Indicada quando a planta tem limitação de espaço ou lida com minérios de granulometria muito baixa.

💡 Quando se usa?
Raramente usada em escala industrial. Pode ser útil em minérios que têm afinidade natural com substâncias orgânicas.

E é usada em estudos experimentais com flotação de grafita e carvão fino

⚙️ Etapas principais:
Mistura da polpa com óleo e água → Agitação → Decantação → Coleta das partículas aderidas ao óleo

🧪 Reagentes comuns:
Óleos orgânicos (óleo vegetal, óleo mineral, querosene)

💡 Quando se usa?
Em rejeitos finos, argilas, ou quando a recuperação de partículas menores que 10 μm é necessária.

⚙️ Etapas principais:
Mistura de partículas finas + carreadores → Condicionamento com reagentes → Aeração → Recuperação da espuma contendo os agregados

🧪 Reagentes comuns:
Coletor para hidrofobizar carreadores
Espumantes

🧪 Exemplo real:
Recuperação de fosfato ultrafino com o uso de calcita como carreador.

💡 Quando se usa?
Usada em sistemas que requerem controle fino da bolha ou em tratamento de efluentes, ou recuperação de metais em baixa concentração.

⚙️ Etapas principais:
Condicionamento → Aplicação de corrente elétrica → Geração de bolhas no eletrodo → Flotação e coleta da espuma

🧪 Reagentes comuns:
Pode usar coletores e espumantes, ou apenas eletrólise
Eletrodos: geralmente de grafite ou aço inox

🧪 Exemplo real:
Tratamento de efluentes com íons metálicos (Ni²⁺, Cu²⁺) em laboratórios de química ambiental.

💡 Quando se usa?
Quando a flotação direta falha por excesso de finos; comum em rejeitos, argilas, ou lodo de beneficiamento.

⚙️ Etapas principais:
Adição de floculante seletivo → Formação de flocos → Condicionamento com coletor → Aeração → Flotação da espuma com flocos

🧪 Reagentes comuns:

• Floculantes seletivos (poliacrilamidas, goma guar)

• Coletores e espumantes normais

🧪 Exemplo real:
Reaproveitamento de rejeitos de caulim ou feldspato por flotação em floco.

Genericamente, executa-se uma primeira flotação, chamada rougher, onde se obtém um concentrado pobre e um rejeito que ainda contém teores dos minerais úteis.

O concentrado é limpo numa segunda etapa de flotação, denominada cleaner, onde é produzido um concentrado final e um rejeito de teor elevado.

O rejeito rougher é reprocessado numa outra etapa de flotação, chamada scavenger, onde se obtém um rejeito final de baixo teor e um concentrado que reúne os minerais úteis que estavam no rejeito rougher, mas que é pobre para ser considerado produto final. Tanto o rejeito cleaner como o concentrado scavenger ainda contêm minerais úteis e por isso são retornados à etapa rougher.

Divisão de Fluxos: Permite direcionar os fluxos da polpa de forma controlada entre diferentes etapas do processo (como rougher, cleaner e scavenger), ajustando vazões para otimizar a recuperação e a seletividade.

Atrição: Processo de fricção entre partículas (geralmente em equipamento específico, como célula de atrição), promovendo a liberação de minerais finamente interligados e remoção de filmes superficiais indesejados. Melhora a reatividade e eficiência da flotação.

Instrumentação e Controle: Engloba sensores, controladores de nível, de pH, de vazão e sistemas de automação. Garante a operação estável das células de flotação, monitorando variáveis críticas como aeração, dosagem de reagentes e tempo de residência.

Destruição da Espuma: É feita após a flotação, quando é necessário eliminar a espuma residual para facilitar o transporte ou tratamento posterior. Pode ser feita por quebra mecânica, uso de produtos antiespumantes ou passagem por telas.

Cinética de Flotação: Refere-se à velocidade com que os minerais são recuperados na espuma ao longo do tempo. É usada para otimizar o dimensionamento de células, tempo de residência e número de estágios. A cinética depende de fatores como tipo de mineral, reagentes e condições operacionais.

(1) Flotação verdadeira, (2) Arraste, (3) Drenagem e (4) Deslocamento da espuma (Laplante et al., 1989).

1. Flotação verdadeira: Partículas de mineral hidrofóbico, seja esta característica natural ou de forma induzida, são transportadas por processos físico-químicos e mecânicos da fase polpa para a fase espuma. O grau de separação depende de características físico-químicas da superfície mineral em contato com os reagentes e a polpa, da recuperação de água, bem como de muitas outras variáveis do processo. Sua dinâmica está intimamente ligada à colisão eficiente das partículas minerais às bolhas e à adesão das mesmas à sua lamela (Leja, 1982).

2. Arraste: É o fluxo ascendente de bolhas que empurra parte da polpa entre os interstícios enquanto as novas bolhas formam a nova interface das duas fases (Smith & Warren, 1989).

3. Drenagem: o processo de drenagem carrega consigo não só o líquido presente na lamela como também as partículas aderidas à bolha e partículas arrastadas.

4. Deslocamento da fase espuma: Segundo Zheng et al. (2004), está intimamente ligado a seu tempo de residência. Se trata do deslocamento do flotado.

   
   

O evento de uma partícula de mineral útil ao passar para o concentrado de uma operação de flotação depende do sucesso de uma série de eventos independentes como: 

• a partícula deve entrar em contato com o coletor; 

• o coletor deve adsorver sobre a superfície da partícula;

• a partícula com o coletor adsorvido deve colidir com um número de bolhas de ar suficiente para ser flotada; 

• a partícula não pode desprender-se das bolhas durante o percurso ascendente; 

• e a partícula deve permanecer dentro da espuma e para ser transportada para a calha de concentrado.

• Carga elétrica superficial das partículas (OH- e H+ são determinantes de potencial para a maioria dos minerais)

• Ação dos reagentes e o estado de dispersão da polpa

• Ação das espécies químicas presentes na água de processo.

Portanto o pH pode ter uma influência fundamental, tornando-se mais evidente nos sistemas que utilizam coletores que adsorvem fisicamente, como as aminas (Ralston, 2007)

Para o controle de pH, utiliza-se os reguladores (ácidos e bases) devendo-se usar mediadores de pH precisos e calibrados para garantir a consistência dos resultados.