INTRODUCCIÓN


La flotación es una operación unitaria que se emplea para al separación de partículas sólidas o líquidas de una fase líquida . La separación se consigue introduciendo finas gotas de gas, normalmente aire, en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a las partículas, y la fuerza ascensional que experimenta el conjunto de partícula-burbuja de aire hace que suban hasta la superficie del líquido.(Metcalf, 1995)
Se trata de un proceso de separación de materias de distinto origen que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Así, la flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral útil y la ganga. Este se basa en la adhesión de algunos sólidos a burbujas de aire, las cuales transportan los sólidos a la superficie de la celda de flotación, donde serán recolectados y recuperados como concentrado.
La flotación es un proceso de clarificación primaria particularmente efectivo para tratar aguas con baja turbiedad, altamente coloreadas y con gran contenido de algas. Consiste en la separación de las partículas naturales presentes en el agua cruda, coaguladas o floculadas, mediante el uso de sales de aluminio o de hierro y de polímeros.


ALIMENTO
AGENTE DE SEPARACIÓN
PRODUCTO
PRINCIPIO
EJEMPLO
sólidos suspendidos
tensoactivos oburbujas de aire ascendentes
sólidos
tendencia de tensoactivosa adsorberse preferentementesobre un solido
flotación de minerales

La condición de flotabilidad es una fuerte adhesión entre las partículas útiles y burbujas, las cuales deben ser capaces de soportar la agitación y turbulencia de la celda. A estas partículas se las denominan hidrofóbicas, y las partículas del relave o colas se las denominan hidrofílicas.
Los productos químicos que se emplean en esta unidad unitaria, tienen carga eléctrica y afinidad con el soluto, que forman compuestos de coordinación y estables.
La flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa, donde la fase sólida está representada por las materias a separar, la fase líquida está representada por el agua y la fase gas está representada por el aire. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se van a adherir las partículas sólidas. Para lograr una buena concentración se requiere que las especies que constituyen la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas previas de chancado y molienda. Al aumentar el tamaño de la partícula, crecen las posibilidades de mala adherencia a la burbuja; en tanto que las partículas muy finas no tienen el suficiente impulso para poder producir un encuentro efectivo partícula burbuja.

El proceso de flotación esta basado sobre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar, por lo que es necesario incrementar la propiedad hidrófoba en las partículas minerales de una pulpa para así poder facilitar la flotabilidad. Esto se efectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgánicos de carácter heteropolar, es decir, una parte de la molécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra parte es un grupo polar con las propiedades iónicas, lo que significa que tiene una carga eléctrica definida.

Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una cierta porción del fluido es desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de presión es una fuerza resultante apuntando verticalmente hacia arriba, la cual tiende,en forma parcial, a neutralizar la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de flotación y puede demostrarse que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el mismo volumen del líquido donde está sumergido. El principio de Arquímedes es un enunciado de esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado.


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Hay evidencia de que se usaba la flotación como método de enriquecimiento de los minerales de carbonato de cobre en el siglo XV. Sin embargo, su generalización y su aplicación a diferentes procesos es mucho más reciente y corresponde a la Revolución Industrial de la segunda mitad del siglo IXX, cuando la demanda de materias primas metalúrgicas obligó a la gente a utilizar minerales de bajo tenor y a enriquecerlos antes de procesarlos.

Al principio se mezclaba el polvo mineral con agua y con aceite (vegetal o mineral). Los minerales de tipo sulfuros tienen tendencia a mojarse con el aceite y por lo tanto a ser arrastrados por las gotas de éste. Este proceso de flotación con aceite producía, sin embargo, conglomerados que a veces no se separaban. Al usar mucho menos aceite, los conglomerados formados eran de un tamaño adecuado para una separación gravitacional o mediante un tamizaje húmedo.

A finales del siglo pasado se podían separar ciertos minerales de otros: galena (PbS), sfalerita (ZnS) y pirita (FeS) mediante ajustes de pH.

A principios del siglo XX se empezó a añadir aire o CO2 y a recolectar una espuma inestable llamada "froth" en inglés. El proceso se desarrolló en los primeros años del siglo XX incorporando todas las características actuales: agitación de la dispersión sólido-líquido con arrastre de aire y muy poco aceite como agente hidrofobante; muy rápidamente la gente se dió cuenta que podía mejorar la separación
tanto en cantidad como en selectividad al usar fenoles, alcoholes, grasas o sustancias complejas como aceite de pino o resinas.

Durante de la primera guerra mundial el proceso de flotación fué usado en Australia y en EUA para extraer sulfuros de enormes cantidades de residuos de separación de sulfuro por sedimentación selectiva. Al mismo tiempo se descubrió que se podían flotar sulfuros de cobre de bajo tenor y minerales de tipo óxido.

En los años 20 se patentó el uso de los xantatos y algunos años más tarde se generalizó el uso de otros surfactantes: sulfonatos de petróleo, sales de aminas y otros catiónicos susceptibles de hidrofobar una gran variedad de superficies mediante algún tipo de adsorción.

Hoy en día se procesa anualmente del orden de 2.000 millones de toneladas de minerales molidos por este proceso.
La tabla 1 da una idea de la variedad de éstos, desde sustancias nativas como el oro o el gráfito, hasta óxidos (de hierro, estaño, cromo o titanio), pasando por sales diversas (fluoruros, carbonatos, fosfatos) inclusos varios tipos de silicatos, particularmente arcillas.

Al mismo tiempo se desarrollaron numerosos procesos de flotación de sustancias no minerales entre los cuales los más resaltantes son:

  • fibras de madera de los licores residuales de la fabricación de la pulpa.
  • petróleo, grasas, aceites en forma residual en aguas industriales.
  • carbón en polvo o cenizas.
  • vidrio en basura doméstica.



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Desde hace unos 30 años se usa el método llamado de flotación por aire disuelto, que consiste en producir burbujas muy pequeñas por expansión de una solución acuosa saturada de aire bajo presión, durante la expansión se forman burbujas de tamaño del orden de la micra, las cuales son capaces de colectar partículas coloidales.
Se puede por lo tanto flocular coloides agregados o floculados sin romperlos. Este proceso de flotación de coloides que a veces se combina para dar una floco-flotación se usa para clarificar las aguas potables y productos como el jugo de caña de azúcar, los jugos de frutas, etc.; sirve para extraer bacterias, proteinas, etc.

Pasando a la escala molecular, ciertos métodos actuales de separación pueden incluirse en la clase flotación. Se sabe en efecto, que al hacer pasar burbujas de aire en una solución de surfactantes, las moléculas de éste tienden a adsorberse a la superficie y por lo tanto a ser arrastradas por la espuma que se forma. La única diferencia con lo visto hasta ahora, no es realmente el tamaño, sino el hecho de que se trata de moléculas solubles en agua. Guiado por esta razón, conviene clasificar la extracción por espumeo como un método particular, quizás más cerca de la extracción en micelas que de la flotación.
En la figura 2 se da la clasificación de los métodos de separación por adsorción sobre burbujas, donde la flotación es un método de gran utilidad que incluye varias subdivisiones, particularmente, la flotación de minerales constituye un tema altamente especializado.

En la Macroflotación se extraen partículas macroscópicas, mientras que en la Microflotación se trata de extraer micropartículas, especialmente microorganismos y coloides.

La Flotación de Iones separa iones sin actividad superficial mediante el uso de un tensioactivo que forma un producto insoluble, que se adsorbe en la superficie de una espuma que puede removerse.
La Flotación Molecular remueve moléculas sin actividad superficial con el concurso de tensioactivos que dan con los primeros un precipitado.


En la Flotación de Precipitados se extrae un precipitado sin ser el agente precipitante un tensioactivo.
La Flotación por Coloide Adsorbente es la separación mediante un portador de materiales disueltos que son primero adsorbidos sobre partículas coloidales. La liberación de gas disuelto para hacer flotar partículas sólidas unidas a las burbujas se usa
en el tratamiento de aguas servidas.


FENÓMENOS INVOLUCRADOS


Aún en el caso más simple de la flotación convencional por burbujas, la desagregación del proceso de flotación indica que varios fenómenos están involucrados.
Se hace enfásis en los fenómenos interfaciales determinantes y en la hidrodinámica de captura.

Características de la Flotación

• Método fisicoquímico para separar partículas sólidas entre si.

• Fundamento: dispersar burbujas de aire en la suspensión de partículas.

Las particulas hidrofobicas se pegan a las burbujas formando una espuma.

• La espuma son eliminadas por barrido superficial.

La condición de separación es el diferente grado de hidrofobicidad entre las partículas particulas solidas solidas.

  1. FENÓMENOS INTERFACIALES


Cuando dos fluidos están en contacto con un sólido, se puede definir la mojabilidad del sólido respecto a cada uno de los fluidos mediante el ángulo de contacto, lo cual resulta de un equilibrio de fuerzas. En el presente caso los dos fluidos son el aire (A) y el agua (W) ó un aceite (O) y por lo tanto se hablará de mojabilidad hidrófila o hidrófoba.
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Superficie mojable por aire


Si el ángulo de contacto con el agua, definido como lo indica la figura es netamente inferior a 90°, la superficie es hidrofíla o hidrofílica; si es netamente mayor que 90°, la superficie es hidrófoba. En este último caso, es el ángulo de contacto con el aire o con el aceite que es netamente inferior a 90°.
Cuando una superficie es hidrófoba las gotas de aceite o las burbujas de aire tienen tendencia a "pegarse", es decir, a adherirse a la superficie sólida. En el caso de la figura siguiente es natural que la probabilidad de despegue o de arranque de una burbuja en un medio agitado es mucho menor si esta burbuja está aplastada sobre la superficie (arriba izq.), que si presenta un gran ángulo de contacto (arriba der.).
Lo mismo ocurre en el caso en que las partículas son más pequeñas que las burbujas. Si la superficie sólida está hidrofobada (abajo izq.), las partículas tienden a penetrar en el interior de la burbuja, resultando así abrigadas de las turbulencias externas que puedan favorecer su despegue de la burbuja, como en el caso de una partícula hidrófila (abajo der.).
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Flotación de partículas hidrófobas (izq.) no-flotación de las hidrófilas (der.)





El ángulo de contacto depende de consideraciones energéticas, las cuales pueden analizarse simplemente considerando la diferencia entre los casos (a) y (b) de la figura que se presenta a continuación, que representan una misma área interfacial.


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Cambio al extenderse una burbuja en la superficie

En el caso (a), la energía por unidad de área de la zona de acercamiento de la burbuja al sólido corresponde a la energía de la interacción agua-aire de un lado de la película y agua-sólido del otro lado.

En el caso (b), la energía para el mismo área corresponde a la energía de interacción aire-sólido, y por otra parte a la energía de interacción agua-agua para el agua de la película que desapareció.

Por otra parte, el aplastamiento de la burbuja hace que el área de contacto entre el aire y el sólido en (b) sea mayor que el área de contacto de la película en (a).
El problema consiste en saber cual de los estados (a) y (b) es el estado más estable, es decir, cual estado ocurrirá espontáneamente si la oportunidad de un cambio se presenta.
El cálculo de las energías respectivas se puede llevar a cabo si se conocen las interacciones atractivas (Van der Waals) y repulsivas (eléctricas), así como el estado de la superficie sólida, lo cual depende entre otras cosas del pH, de la estructura molecular y de las sustancias adsorbidas.
Derjaguin introdujo el concepto de presión de disyunción de la película, lo que puede permitir también evaluar la situación. Se ha publicado un texto en inglés sobre estos conceptos (Surfaces Forces). Sin embargo, estas consideraciones son muy complejas y no pueden tratarse en un texto introductorio. Aquí nos limitaremos a consideraciones semi intuitivas.
De una parte se notará que las interacciones aire-agua y aire-sólido son probablemente menos importantes que las otras puesto que el aire es una fase no condensada.

2. FENÓMENOS HIDRODINÁMICOS
Los fenómenos hidrodinámicos conciernen principalmente la probabilidad de captura de una partícula hidrofobada por una burbuja; ya que se trata de un proceso un tanto estocástico se puede hablar de probabilidades. La probabilidad de extracción de una partícula resulta de tres factores, que pueden definirse como:

  • La probabilidad de contacto o colisión partícula-burbuja
  • La eficiencia de la colisión o probabilidad de adhesión
  • La probabilidad de arrastre en la espuma
En los casos prácticos en los cuales la dispersión de partículas de sólido y de burbujas está sometida a una agitación intensa no es posible modelizar los fenómenos sino aproximadamente. De los estudios hechos se pueden extraer los siguientes lineamientos:

  • Las colisiones se deben a procesos inerciales, de sedimentación o de difusión browniana según que las partículas y burbujas sean grandes, micrométricas o submicrométricas. El caso de la captura de partículas por una burbuja que sube, permite ilustrar las dificultades
  • Sólo las partíclulas presentes en las líneas de corriente muy vecinas a la burbuja podrán adherirse. Además, es obvio que para una buena probabilidad de colisión se deberá reunir las condiciones de drenaje rápido de la película acuosa entre el sólido y el gas, y darle un tiempo suficiente. Esto puede significar que debe haber poca agitación y que las burbujas deben ser muy pequeñas.
  • Pero por otra parte es la probabilidad de colisión entre burbuja y partícula es mayor en un medio muy agitado, especialmente si hay efectos inerciales intensos. Si se trata de un proceso de floco-flotación es obvio que una agitación intensa provocará una defloculación de las partículas coloidales aglomeradas, lo que es contraproducente.
  • Cuando la partícula y la burbuja pasan a una distancia que puede considerarse suficientemente pequeña para ser una colisión, existe todavía la etapa de adhesión, que tiene que ver con la probabilidad de que la película líquida se rompe o no durante el "tiempo de colisión". Esto depende de factores cinéticos como el drenaje de la película, pero también de factores termodinámicos como los potenciales involucrados y el estado de las superficies.
  • Cuando una partícula ha adherido a una burbuja, existe una cierta probabilidad que se mantenga adherida hasta que la burbuja alcance la espuma. Por otra parte, la agitación presente en la celda de flotación puede romper la burbuja o separar la burbuja y la partícula por efectos inerciales diferenciales. Afortunadamente, el fenómeno de histéresis del ángulo de contacto, tiende a favorecer la adhesión de la partícula a la gota. Sin embargo, puede ser que el tamaño de partícula sea crítico en cuanto a la eficiencia del arrastre.
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Captura de una partícula por una burbuja


ASPECTOS TECNOLÓGICOS DE LA FLOTACIÓN:


CELDA POR DISPERSIÓN DE AIRE

El tipo de celda más clásico es aquel que comprende un recipiente de tipo cilíndrico, a menudo con deflectores en las paredes. Al centro se ubica un sistema de agitación por turbina que produce un movimiento centrífugo de la dispersión sólido-líquido y por lo tanto una baja presión en la vecindad del eje.
Un tubo concéntrico o cualquier otro dispositivo permite que el aire este aspirado cerca del centro del recipiente. El aire aspirado pasa a la zona turbulenta y forma burbujas. A menudo el agitador posee un sistema de rotor-estator que funciona a la vez por impacto y por cizallamiento para dividir el aire.

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Fig. : Celda de flotación turbulenta
En estos sistemas se obtienen burbujas de tamaños del orden de 0,5 -2 mm. La zona de espuma puede mantenerse más o menos alta para permitir un drenaje notable del líquido para retornarlo a la celda, o hacia la celda anterior si se trata de un proceso multietapa.

CELDA DE POCA AGITACIÓN

En los casos en que se debe flotar partículas poco densas, aglomerados coloidalesfrágiles o semejantes, como en los procesos de floco-flotación, las celdas deben diseñarsepara promover un contacto suave con burbujas muy pequeñas.

Las celdas poseen una forma alargada semejante a los sedimentadores o a los deshidratadores, en los cuales la velocidad lineal es muy baja. Cerca de la entrada, o por lo menos en esta zona, se producen las burbujas de aire.El proceso más clásico es el llamado de aire disuelto. Consiste en saturar una corriente de agua (reciclo) con aire bajo presión y hacerlo pasar por un proceso de expansión através de una boquilla o una válvula de aguja.
Así se producen burbujas muy finas del orden de 50-100 μm que dan al líquido un aspecto lechoso, estas burbujas suben lentamente. Existen varios aparatos y procesos de dilución y expansión.
Este método es el más empleado en las plantas de clarificación de aguas.
En ciertos procesos de concentración de residuos se requieren burbujas aún máspequeñas en el rango 10-50 μm; para generar tales burbujas es necesario usar técnicas deformación electrolíticas de burbujas de H2 y O2. Se usan electrodos resistentes en platino o titanio.


APLICACIONES DE LA FLOTACIÓN




En la flotación interviene la diferencia entre la masa volumétrica de los sólidos o flóculos y la del líquido en que se encuentran en suspensión. Sin embargo, contrariamente a lo que ocurre en la decantación, este proceso de separación sólido–líquido únicamente se aplica a partículas que tienen una masa volumétrica real (flotación natural) o aparente (flotación provocada) inferior a la del liquido que la contiene. En la flotación provocada, se aprovecha la capacidad que tienen ciertas partículas sólidas o líquidas para unirse a burbujas de gas (generalmente, aire) y formar conjuntos partícula–gas menos densos que el líquido que constituye la fase dispersa.
Es utilizado para:
  • Eliminación de grasas.
  • Eliminación de sólidos suspendidos.
  • Agua conteniendo particulas hidrofobicas (grasa) e hidrofilicas
  • Aguas residuales, aguas con fangos biológicos, Aguas de lavado de minerales
  • Aguas de lavado de fabricación de pasta de papel, etc.
  • AGUAS TURBIAS DEBIDO A MATERIA EN SUSPENSIÓN

Según Ingicol, (1999), la flotación puede ser:

  1. Sin agregado de floculante: El líquido entra directamente por la zona de separación (pasaje lento) o quietamente donde se encuentran los paquetes de placas separadoras, y se produce el proceso de separación de sedimentable y flotantes
  2. Con inyección de floculante: El líquido ingresa al área de inyección mezclado, constituido por una serpentina donde se incorpora en ruta los productos químicos. En dicha serpentina comienza a formarse el Floc que luego se aglomera en la zona de mezcla lenta y forman Flocs más grandes que entran en la zona de separación (pasaje lento o aquietamiento). En dicha zona se encuentran los paquetes de placas inclinadas, donde el líquido adquiere flujo laminar y posibilita así la sedimentación de sólidos pesados y la flotación en contracorriente de los livianos.
Figura No.1 Flotación industrial de minerales sulfurados de cobre
Figura No.1 Flotación industrial de minerales sulfurados de cobre

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA FLOTACIÓN PARA SEPARACIÓN DE SÓLIDOS


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VARIABLES DEL PROCESO DE FLOTACIÓN


  • Porcentaje de sólidos de las etapas de flotación:Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos
  • Tiempo de residencia del material en las celdas:El tiempo de residencia dependerá de la cinética de flotación de los minerales de la cinética de acción de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de sólidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes.
  • pH:La flotación es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmula de reactivos tiene un pH óptimo ambiente en el cual se obtendría el mejor resultado operacional.
  • Aireación y acondicionamiento:La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación en beneficio de la recuperación o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotación, junto con el mineral y el agua.
  • Granulometría:Adquiere gran importancia dado que la flotación requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de liberación adecuado para su concentración.
  • Tipo de reactivos de flotación:La eficiencia del proceso dependerá de la selección de la mejor fórmula de reactivos.
  • Dosificación de reactivos de flotación:La cantidad de reactivos requerida en el proceso dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance económico desprendido de la evaluación de los consumos.
  • Calidad del agua utilizada en el proceso:En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculación de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y sólidos en suspensión, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculación.
  • Temperatura
  • Cantidad de solución


*Hay que recordar que la formación de coágulo es posterior a la de flóculo*


REACTIVOS DE FLOTACIÓN


Los reactivos de flotación se dividen en: colectores, espumantes y modificadores.
  • Colector
Es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que tiene la propiedad de adsorberse selectivamente en la superficie de un mineral y lo transforma en hidrofóbico.
  • Espumante
Es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma, en la cual se encuentra el mineral de interés.
  • Modificadores
Estos reactivos pueden ser de tres tipos: modificadores de pH, activadores y depresores.
Modificadores de pH
Ácidos y bases (Ej.: HCl, NaOH etc.).

Activadores
Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que ayudan al colector a adsorberse en la superficie del mineral a flotar.

Depresores
Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que impiden la acción del colector en la superficie del mineral.

EVALUACIÓN DEL PROCESO DE FLOTACIÓN


Los índices de evaluación del proceso de flotación son: recuperación metalúrgica, recuperación en peso, razón de concentración, razón de enriquecimiento.

  • Recuperación metalúrgica
Es la razón entre la masa del material útil obtenido en el concentrado y la masa de material útil de la alimentación.

  • Recuperación en peso
Es la razón entre la masa del concentrado y la masa de la alimentación.

  • Razón de concentración
Es la razón entre la masa de alimentación y la masa de concentrado.

  • Razón de enriquecimiento
Es la razón entre la ley del componente deseado en el concentrado y la ley del mismo componente en la alimentación

VENTAJAS

La flotación es un proceso de separación y purificación, en donde podemos encontrar dos fases: Sólido - líquido también se pueden separar mezclas líquidas como:
- Suspensiones.- Es una mezcla heterogénea, en las suspenciones el tamaño de las moléculas es mayor de 0.1 micra, por lo que si presentan sedimentación, es que existe una fase dispersa en un medio líquido o gaseoso.
- Soluciones.- Es una mezcla de compuestos homogénea.
Las suspensiones se encuentran por encima de los límites máximos de solubilidad mientras que las soluciones están por debajo de este límite.

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Figura No.2. Suspensiones y soluciones

En la flotación existe transferencia de materia (con el uso de químicos o de aire) que se emplea para la separación de partículas sólidas o líquidas de un líquido.
TIPOS DE FLOTACIÓN


  • FAD (Flotador por aire disuelto).
  • Flotación por aireación.
  • Flotación por vacío.
FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO

Se produce la fijación artificial de burbujas de aire s
obre las partículas sólidas, esto les confiere una velocidad de ascensión al conjunto partícula - gas formado muy rápida. La flotación será de al menos 5 veces más rápida que una decantación convencional. El sistema además permite que se formen aglomerados de partículas-gas que como racimos forman conjuntos que duplican la velocidad ascensional inicial. El resultado es una rápida eliminación de la carga de sólidos.

Las principales aplicaciones son:
1. Aguas residuales urbanas.
2. Aguas residuales industriales (papeleras, petroquímica, química, láctea, mataderos, alimenticia, textil, metalúrgica).
3. Potabilización de aguas.
4. Flujos de proceso.

EQUIPOS DE FLOTACIÓN

En la gráfica se puede apreciar un FAD (Flotador por aire disuelto):
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Figura No.3. Equipo de Flotación
FUENTE:http://www.depuradoras.eu/equipos-flotacion.html
Generalidades:
  • Burbujas de gas.
  • Partícula - burbuja.
  • Fuerza ascensorial.
  • Suben a la superficie del líquido.

Ventajas
Desventajas
Alta eficiencia
Más sensible a variaciones de temperatura
Menor área requerida para su instalación
Costos altos
Mayor remoción de DBO Y DQO


A continuación se coloca una aplicación de la flotación:

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Flotación como proceso de remoción de contaminantes

La flotación, se aplica en procesos de separación sólido-líquido, líquido1-líquido2, sólido/líquido1-líquido y sólido1-sólido2-líquido. Este último, se lo utiliza en la industria mineral, por ser altamente seletivo cuando la "captura" de partículas sólidas por burbujas se da por interacción "hidrofóbica".
Este proceso permite el beneficio de minerías que se basa, principalmente, en el mecanismo de adhesión de las partículas minerales hidrofóbicas a burbujas de aire de tamaños del orden de 600-2000 mm de diámetro (burbujas con alta capacidad de carga). El conjunto de burbujas mineralizadas "levita" debido a su menor densidad comparada con el fluído, normalmente agua. La remoción propiamente tal ocurre en una fase espuma y el producto se conoce como concentrado.


























ELECTROCOAGULACIÓN

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La electrocoagulación es una tecnología limpia emergente que se conoce desde principios del siglo XX y ha sido aplicada en el tratamiento de diversas aguas residuales. Las suspensiones coloidales en las aguas residuales se caracterizan por presentan una superficie con carga negativa. El potencial en la superficie de la partícula se conoce como el potencial de Nerst, mientras que el potencial electrostático correspondiente al plano de corte se refiere como Potencial Zeta. Dicho potencial es el responsable del comportamiento electrocinética de las partículas. Cuando la repulsión sobrepasa a la atracción interparticular existe una barrera energética de potencial que impide el contacto entre las partículas y evita su agregación, esto ocurre cuando el Potencial Zeta es superior a la fuerza jónica. Por el contrario, la adición de coagulante hace que la fuerza iónica aumente y el Potencial Zeta decrezca, con lo que la barrera de potencial es menor y el contacto ocurre más fácilmente con lo que se favorece la coagulación. Se ha intentado correlacionar el Potencial Zeta con la coagulación. La evidencia experimental indica que la coagulación se produce previamente a que el Potencial Zeta se reduzca a cero, para valores ligeramente negativos.
Se la puede definir como un proceso en el cual son desestabilizadas las partículas de contaminantes que se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas en un medio acuoso, induciendo corriente eléctrica en el agua a través de placas metálicas paralelas de diversos materiales,siendo el hierro y el aluminio los más utilizados.

La corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca una serie de reacciones químicas, cuyo resultado final es la estabilidad de las moléculas contaminantes. Por lo general, este estado estable produce partículas sólidas menos coloidales y menos emulsionadas o solubles. Cuando esto ocurre, los contaminantes forman componentes hidrofóbicos que se precipitan o flotan, facilitando su remoción por algún método de separación secundario. Los iones metálicos se liberan y dispersan en el medio líquido y tienden a formar óxidos metálicos que atraen eléctricamente a los contaminantes que han sido desestabilizados.

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Aplicación de electrocoagulación para eliminación de silicio en agua de enfriamiento

La extracción de agua para uso industrial, es un factor importante para los usuarios por el abastecimiento de agua, como por la cantidad y diversidad de contaminantes que descarga. el volumen de agua para las torres de enfriamiento empleada en las centrales termoeléctricas es bajo, 200 millones de m3. Sin embargo, este sector empieza a competir por el agua con otros usos, en zonas donde la sobre explotación del recurso es un factor importante. Por lo tanto, es necesario realizar un mayor esfuerzo en el tratamiento de agua para su reaprovechamiento, tomando en consideración que el costo y facilidad de aplicación sean las más adecuadas para ser utilizadas. Por lo cual, el objetivo de dicho trabajo, es la alicación de la electrocoagulación como una tecnología alternativa para la eliminación de sílice y otros contaminantes en agua proveniente de la purga de torre de enfriamiento de una central termoeléctrica y su acondicionamiento para su reutilización haciendo uso de procedimientos de coagulación químicos tradicionales.

Para ello se realizaron pruebas químicas para determinar las mejores dosis de hierro que se generarían posteriormente en la celda de electrocoagulación. Se probaron dosis de hierro en el intervalo de 10 a 60 mg/L. Se utilizó un programa para calcular la corriente necesaria para generar hierro en la celda de tal forma que se tuvieran las concentraciones deseadas. Los resultados obtenidos en la eliminación de silicio bajo diferentes condiciones mostraron que con la simple adición del poli electrolito catiónico al efluente de la celda de electrocoagulación, el contenido residual de silicio en el agua disminuye a niveles que permiten su reciclo, por lo que se considera, bajo las condiciones a las que se llevaron a cabo los experimentos y para este tipo de agua, que el proceso propuesto es favorable, y que es viable de aplicar ya que no requiere de la adición de otro reactivo que haría el proceso más caro.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FLOTACIÓN EN LA INSTALACIÓN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Las burbujas se añaden, o se induce su formación, mediante uno de los siguientes métodos:
  1. Inyección de aire en el líquido sometido a presión y posterior liberación de la presión a que está sometido el líquido (Flotación por aire disuelto).
  2. Aireación a presión atmosférica(Flotación por aireación).
  3. Saturación con aire a la presión atmosférica, seguido de la aplicación del vació al liquido (flotación al vacío).

En el tratamiento de aguas residuales la flotación se utiliza, para la eliminación de la materia suspendida y para al concentración de los fangos biológicos.
La principal ventaja del proceso de flotación frente al de sedimentación consiste eb que permite eliminar mejor y en menos tiempo las partículas pequeñas o ligeras cuya disposición en lenta.

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Análisis

Los factores que hay que tener en cuenta ene l proyecto de equipos por flotación, incluyen la concentración de sólidos, la cantidad de aire que se va a utilizar, la velocidad ascensional de las partículas y la carga de sólidos.
Los valores típicos de la relación aire/ sólidos para los aspesadores de fangos de las plantas de tratamiento de guas residuales varían entre 0,005 y 0,0060
La superficie necesaria del espesador se determina considerando la velocidad ascensional de los sólidos, la cual suele variar entre 0,5 y 9,6 m3/m2.h dependiendo de la concentración, el grado de espesamiento que se desee alcanzar, y la carga de sólidos.(Metcalf , 1995)

EMPLEO DE FLOTACIÓN

  • TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMICILIARIAS
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DEL LAVADO DE MINERALES
  • RECUPERACIÓN DE PASTA DE PAPEL EN AGUAS DEL LAVADO DE PASTERAS

Referencias: