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Flotación

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La Flotación
La flotación es un proceso físico-químico trifásico (sólido-líquido-gaseoso) que tiene como objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a las burbujas de aire. En química, es una mezcla heterogénea a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas que no reaccionan entre sí, cuyos componentes están en una proporción que varía entre ciertos límites.

Cada solución consiste en un soluto y un medio de dispersión llamado disolvente o solvente. El disolvente es la sustancia que está presente en el mismo estado de agregación que la propia solución; si ambos (disolvente y disolvente) están en el mismo estado, el disolvente es la sustancia que existe en mayor cantidad que el disolvente en la solución; si hay una cantidad igual de ambos (como el 50% de etanol y el 50% de agua), la sustancia que se utiliza con mayor frecuencia como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, agua). Una solución puede consistir en uno o más solutos y uno o más disolventes. Una solución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no puede ser separada por centrifugación o filtración.

Un buen ejemplo podría ser un sólido disuelto en un líquido, como sal o azúcar disuelto en agua (o incluso oro en mercurio, formando una amalgama). Esto nos lleva al importante concepto llamado flotación, que se trata con el principio de Arquímedes.

Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un líquido, una cierta porción del líquido se desplaza. 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 que apunta verticalmente hacia arriba, lo que tiende, de manera parcial, a neutralizar la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La fuerza ascendente se denomina fuerza de empuje o fuerza de flotación y se puede demostrar que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por lo tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza cuando está sumergido, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el mismo volumen del líquido en el que está sumergido. El principio de Arquímedes es una afirmación de esta conclusión, plenamente verificada, que dice que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado.

Este principio explica el funcionamiento de un tipo de hidrómetro de uso universal en los talleres para determinar el peso específico del líquido en las baterías de los automóviles. Un flotador se hunde o no hasta que una señal determinada, dependiendo del peso específico de la solución en la que flota. De este modo, se puede determinar el grado de carga eléctrica de la batería, ya que depende del peso específico de la solución.

Flotación

Flotación. “Operación física unitaria”, es decir, un método de tratamiento en el que predominan los fenómenos físicos, que se utiliza para la separación de partículas de una fase líquida. Es decir, se trata de un proceso de separación de materiales de diferente origen que se realiza a partir de sus pulpas acuosas mediante burbujas de gas y en base a sus propiedades hidrófilas e hidrofóbicas.

Fuerza de flotación  

La flotación puede definirse como un proceso de separación de partículas (o agregados) o gotitas a través de la adhesión a burbujas de aire. Las unidades de partículas de burbuja (gotas) tienen una densidad aparente inferior a la del medio acuoso y “levitan” o “flotan” en la superficie de un reactor (celda de flotación) o en la interfaz líquido-aire de donde se extraen.

Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida está representada por los materiales a separar, la fase líquida es agua y la fase gaseosa es aire. Los sólidos finos y liberados y el agua, antes de la aplicación del proceso, se preparan en forma de pulpa con un porcentaje de sólidos variables pero normalmente no superior al 40% de sólidos. Una vez que la pulpa entra en el proceso, el aire es inyectado para formar las burbujas, que son los centros sobre los que se adhieren las partículas sólidas.

Flotación ejemplos 

Tratamiento de minerales (separación diferencial de partículas minerales):

  • Sulfuros (Cu, Pb, Zn, Mo, etc.), Oxi-Minerales (Mn, Nb, Arcillas, etc.), Minerales no metálicos, fosfatos, fluorita, etc., Metales nativos: Au, Ag, Hg, carbono “metalúrgico”, sales solubles: KCl, NaCl, Yodo, Ácido Bórico.
  • Beneficio (adecuación) de las materias primas (pigmentos, caolín, arcillas cerámicas).
  • Medio ambiente (separación sólido-líquido o líquido-líquido).
  • Tratamiento de compuestos orgánicos (plantas de extracción por solventes), aceites, grasas y colorantes (ágata).
  • Tratamiento de efluentes que contienen metales pesados (véase más adelante), aniones (CN, CrO4, AsO4, SO4, P04, MoO4, F), complejos y quelatos (galvanoplastia, siderurgia, minería – metalmecánica).
  • Metales pesados “removibles” (recuperables) por flotación: Ag+1, Sn+2, As+3, Cr+3/Cr+6, Au+2/Au+4 Be+2, Cd+2, Co+2, Ga+2, Ge+4, Hg+2, Pb+2, Mn+2, Ni+2, Cu+2, Zn+2, Sb+3, Se+2.
  • Separación de proteínas, impurezas en la industria azucarera, separación de aceites, grasas, tensioactivos (detergentes), eliminación de olores y residuos sólidos de la industria alimentaria, reciclaje de plásticos, pigmentos, colorantes y fibras, separación de tinta y papel, gomas, resinas, pigmentos de tóner de impresoras láser, espesamiento de lodos activados, microorganismos (algas, hongos, bacterias), metales en química analítica.
  • Tratamiento de suelos: eliminación de pesticidas, aceites y elementos radiactivos; separación de pigmentos, semillas; tratamiento de aguas de proceso para el control de la corrosión, eliminación de detergentes, agua para uso industrial y doméstico (flóculos biológicos). En la siguiente tabla se describen ejemplos de aplicación de la flotación en el tratamiento de aguas tratadas y efluentes líquidos.

Tipos de flotación 

Existen tres tipos de flotación natural, flotación asistida y flotación inducida.

  • Flotación natural: Válido si la diferencia de densidad natural es suficiente para la separación.
  • Flotación asistida: Ocurre cuando se utilizan medios externos para promover la separación de partículas que flotan naturalmente.
  • Flotación inducida: Ocurre cuando la densidad de las partículas disminuye artificialmente para permitir que las partículas floten. Esto se basa en la capacidad de ciertas partículas sólidas y líquidas de unirse con burbujas de gas (generalmente aire) para formar <partículas-gas> con una densidad menor que la del líquido.
  • Generalmente el equipo consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado o abierto) y un agitador mecánico, montado sobre un eje y accionado por un motor eléctrico. Las proporciones de los tanques varían ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitación. El fondo del tanque debe ser redondeado para eliminar bordes rectos o regiones que no serían penetradas por las corrientes de fluido. La altura del líquido es aproximadamente igual al diámetro del tanque. Un agitador está montado en un eje suspendido desde arriba. El eje es accionado por un motor, a veces conectado directamente a él, pero más frecuentemente, a través de una caja de engranajes.

Imágenes de flotación

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