CETEM • MCTI • Ciência de Superfícies • Processamento Mineral

Determinação de Potencial Zeta em Suspensões e Dispersões no Processamento Mineral

Análise técnica, operacional e científica do serviço oferecido pelo Centro de Tecnologia Mineral — CETEM para caracterização eletrocinética de interfaces sólido-líquido, avaliação de estabilidade de dispersões e apoio à otimização de processos minerais.

Resumo direto: o potencial zeta representa o potencial eletrocinético associado ao plano de cisalhamento de partículas dispersas em um líquido. No processamento mineral, sua determinação auxilia na compreensão da adsorção de reagentes, estabilidade ou agregação de partículas, flotação, dispersão, floculação, espessamento, desaguamento e comportamento de polpas contendo finos e ultrafinos.

Potencial Zeta CETEM LQS-Nano Zetasizer Nano ZS Flotação Estabilidade Coloidal

Órgão executor CETEM / MCTI

Serviço Determinação de Potencial Zeta

Prazo oficial Não estimado no Gov.br

Contato técnico mmonte@cetem.gov.br

1. Visão geral do serviço de potencial zeta do CETEM

A caracterização eletrocinética de interfaces sólido-líquido ocupa posição central no desenvolvimento, controle e otimização de operações de beneficiamento mineral. O Portal Gov.br mantém catalogado o serviço denominado “Solicitar Determinação de Potencial Zeta em Suspensões e Dispersões em processamento mineral”, prestado pelo Centro de Tecnologia Mineral — CETEM.

O CETEM é uma unidade de pesquisa vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação — MCTI, com sede na Cidade Universitária, no Rio de Janeiro.

Segundo a descrição oficial do serviço, a determinação do potencial zeta permite avaliar a carga eletrocinética de partículas dispersas em meio líquido e fornece informações relevantes sobre tendências de aglomeração, dispersão e estabilidade do sistema. No processamento mineral, a técnica pode apoiar estudos de flotação, dispersão, floculação, condicionamento químico e otimização de rotas de processo.

Parâmetro	Informação validada
Denominação oficial	Solicitar Determinação de Potencial Zeta em Suspensões e Dispersões em processamento mineral
Órgão prestador	Centro de Tecnologia Mineral — CETEM / MCTI
Classificação	Ciência e Tecnologia › Assistência Especializada › Calibração, processos e experimentos
Público indicado	Pesquisadores, estudantes, empresas, indústrias, startups, instituições públicas e privadas e inventores
Canal técnico informado	mmonte@cetem.gov.br
Prazo	Não estimado oficialmente no catálogo do serviço
Custos	O Gov.br informa que o serviço é gratuito para o cidadão, mas também prevê etapa de proposta comercial, aceite e pagamento. A condição financeira deve ser confirmada de acordo com o perfil e o escopo da demanda.

Atenção sobre gratuidade e pagamento: o catálogo oficial contém duas informações que precisam ser lidas em conjunto: registra o serviço como gratuito para o cidadão e, ao mesmo tempo, apresenta como segunda etapa o aceite de proposta comercial e o encaminhamento de comprovante de pagamento. Portanto, não é recomendável afirmar que toda empresa obrigatoriamente paga ou que todo atendimento é gratuito. A situação deve ser confirmada pelo CETEM conforme o enquadramento da solicitação.

2. Fundamentos físico-químicos do potencial zeta

Dupla Camada Elétrica e plano de cisalhamento

Quando uma partícula mineral entra em contato com um meio aquoso, sua superfície pode adquirir carga elétrica em decorrência de mecanismos como ionização ou protonação de grupos superficiais, dissolução, adsorção específica de íons, substituição isomórfica na estrutura cristalina e exposição de sítios reativos após quebra de ligações.

A presença dessa carga superficial provoca reorganização dos íons presentes na solução. Forma-se, assim, a chamada Dupla Camada Elétrica — DCE. No modelo clássico de Stern-Gouy-Chapman, considera-se uma região mais fortemente associada à superfície — frequentemente denominada camada de Stern — seguida por uma região difusa, na qual a distribuição iônica converge gradualmente para a composição do líquido a granel.

Quando a partícula se move em relação ao líquido, existe uma região hidrodinâmica que acompanha seu deslocamento. O potencial zeta (ζ) corresponde ao potencial elétrico associado ao chamado plano de deslizamento ou plano de cisalhamento. Portanto, ele não deve ser confundido diretamente com o potencial elétrico existente exatamente na superfície cristalina do mineral.

Mobilidade eletroforética e aproximação de Smoluchowski

Nos métodos eletroforéticos, aplica-se um campo elétrico à dispersão e mede-se a mobilidade das partículas carregadas. A mobilidade eletroforética (μ_e) é então relacionada ao potencial zeta.

ζ = μ_e · η / (ε₀ · ε_r) ζ = potencial zeta; μ_e = mobilidade eletroforética; η = viscosidade; ε₀ = permissividade do vácuo; ε_r = permissividade relativa do meio.

A expressão acima corresponde à forma de Smoluchowski para condições em que essa aproximação é aplicável. De forma mais geral, a conversão entre mobilidade e potencial zeta é descrita pela equação de Henry, cuja função depende da relação entre o raio da partícula e a espessura da dupla camada elétrica.

Interpretação importante: o equipamento mede diretamente uma resposta relacionada à mobilidade eletroforética. A transformação dessa mobilidade em potencial zeta depende do modelo eletrocinético adotado e de propriedades do meio, como viscosidade, permissividade e força iônica.

Estabilidade coloidal, aglomeração e reologia de polpas

A magnitude do potencial zeta é amplamente utilizada como indicador da intensidade da repulsão eletrostática entre partículas. Em muitos sistemas, valores absolutos relativamente elevados favorecem a dispersão, enquanto valores próximos de zero podem facilitar agregação, coagulação ou floculação.

Uma referência frequentemente utilizada considera valores em torno de |ζ| ≥ 30 mV como indicativos de boa contribuição eletrostática para a estabilidade de determinadas dispersões. Entretanto, esse limite é uma regra prática e não um critério universal.

Sistemas contendo polímeros, surfactantes, eletrólitos multivalentes ou mecanismos de estabilização estérica podem apresentar comportamento que não é explicado apenas pelo valor absoluto do potencial zeta.

Na engenharia mineral, o estado de dispersão influencia a viscosidade, a sedimentação e a resposta reológica de polpas. A aglomeração excessiva pode prejudicar bombeamento, classificação e separações subsequentes.

Em polpas ricas em ultrafinos, partículas de ganga também podem aderir à superfície do mineral de interesse, formando a chamada slime coating. Esse recobrimento modifica a interface mineral e pode comprometer a seletividade de processos de flotação.

3. Aplicações do potencial zeta no beneficiamento mineral

Controle interfacial na flotação de minérios

A flotação em espuma explora diferenças de molhabilidade e hidrofobicidade entre espécies minerais. Coletores, depressores, dispersantes, ativadores, reguladores de pH e outros reagentes modificam as propriedades das interfaces sólido-líquido.

A construção de curvas de potencial zeta em função do pH, concentração de eletrólitos ou dosagem de reagentes auxilia na investigação dos mecanismos envolvidos na adsorção.

Mudanças significativas no valor ou no sinal do potencial zeta após a adição de um reagente podem indicar alterações na região interfacial. Entretanto, a técnica deve ser interpretada em conjunto com outras evidências, porque uma mudança eletrocinética isolada não comprova, por si só, um mecanismo químico específico de adsorção.

Operação	Função da medição	Aplicação prática
Flotação catiônica reversa	Acompanhar o comportamento eletrocinético de minerais como quartzo e hematita na presença de coletores catiônicos.	Apoiar a otimização da separação de sílica em sistemas de minério de ferro e outras rotas minerais.
Depressão seletiva	Avaliar alterações provocadas por amidos, dextrinas, CMC e outros modificadores.	Auxiliar na investigação do bloqueio ou redução da interação de coletores com determinadas superfícies.
Dispersão de ultrafinos	Identificar condições de maior repulsão eletrostática e avaliar a influência de dispersantes.	Reduzir agregação e contribuir para o controle de viscosidade e de slime coating.
Floculação	Investigar neutralização ou alteração da carga eletrocinética e adsorção de floculantes.	Apoiar a definição de condições de agregação e sedimentação.
Espessamento e desaguamento	Avaliar os efeitos de eletrólitos e polieletrólitos na interface.	Contribuir para otimização de sedimentação, recuperação de água e desaguamento de sólidos.

Interação de reagentes orgânicos e polímeros

Pesquisas disponibilizadas pelo CETEM mostram a utilização de técnicas de potencial zeta para investigar a interação de minerais com reagentes de flotação, amidos e outros modificadores de superfície.

Em sistemas contendo hematita, quartzo, calcita, apatita e outros minerais, mecanismos de adsorção podem envolver interações eletrostáticas, coordenação química, ligações de hidrogênio e compatibilidade estrutural ou estérica entre grupos funcionais do reagente e sítios existentes na superfície mineral.

Ensaios em diferentes concentrações também podem ajudar a identificar regiões de saturação ou mudanças no comportamento da superfície, auxiliando no controle de consumo excessivo de reagentes e na otimização da relação entre teor, recuperação e seletividade.

4. Procedimento de solicitação e fluxo operacional

O Portal Gov.br organiza o serviço em etapas administrativas de solicitação, avaliação de viabilidade e, quando aplicável, proposta comercial.

Solicitação inicial O interessado deve preencher e encaminhar a solicitação do serviço, informando a demanda, as características do material e o objetivo do estudo.

Avaliação técnica e condições comerciais A equipe avalia capacidade, disponibilidade e recursos necessários. Quando houver proposta comercial, o aceite e as condições de pagamento são formalizados com o CETEM.

Execução e disponibilização dos resultados Após a aprovação das condições aplicáveis, o laboratório realiza o trabalho técnico conforme escopo definido. O formato específico do documento ou relatório entregue deve ser confirmado diretamente com a equipe executora.

Etapa 1 — Solicitar o serviço

O usuário pode iniciar a demanda por meio do serviço eletrônico indicado no Portal Gov.br ou pelo contato técnico informado no catálogo. A equipe executora analisa a capacidade, a disponibilidade e os recursos necessários para atender ao escopo solicitado.

Etapa 2 — Proposta comercial e pagamento, quando aplicável

O catálogo oficial prevê que o cliente formalize o aceite da proposta comercial e encaminhe o comprovante de pagamento. Entretanto, o mesmo catálogo registra que o serviço é gratuito para o cidadão.

Consequentemente, o interessado deve confirmar com o CETEM se haverá cobrança no caso concreto e quais condições institucionais se aplicam à solicitação.

Prazo de atendimento

O Gov.br informa atualmente que o tempo da etapa e o prazo total do serviço estão “não estimados”. Portanto, não existe prazo oficial único que possa ser divulgado como regra geral.

Planejamento recomendado: quantidade de amostras, número de pontos de pH, presença de reagentes, necessidade de replicatas e condições especiais de preparação podem alterar substancialmente o esforço experimental. Antes de enviar amostras, confirme escopo, acondicionamento, quantidade necessária, segurança e prazo diretamente com a equipe técnica.

5. Infraestrutura instrumental do CETEM

A infraestrutura atual do Laboratório Multiusuário de Processamento Mineral — LMPROMIN informa que o Laboratório de Química de Superfície e Materiais Nanoestruturados — LQS-Nano dispõe de equipamentos destinados à caracterização físico-química de superfícies minerais.

Entre os equipamentos divulgados encontra-se um Malvern Zetasizer Nano ZS, destinado à determinação de potencial zeta e à avaliação da distribuição de tamanho de partículas ultrafinas.

Espalhamento Dinâmico de Luz — DLS

Técnica utilizada para determinação de tamanho hidrodinâmico de partículas ou moléculas em dispersão a partir das flutuações da luz espalhada provocadas pelo movimento browniano.

Espalhamento de Luz Eletroforético — ELS

Técnica empregada para determinação da mobilidade eletroforética e, mediante modelo eletrocinético apropriado, cálculo do potencial zeta.

Como ocorre a medição eletroforética

Em uma medição de ELS, um campo elétrico é aplicado à dispersão. As partículas carregadas passam a apresentar movimento eletroforético. O sistema óptico acompanha a alteração associada à luz espalhada e determina a mobilidade eletroforética.

Equipamentos da família Zetasizer utilizam técnicas ópticas baseadas em espalhamento eletroforético e processamento de fase para determinar essa mobilidade e, posteriormente, convertê-la em potencial zeta.

Validação de infraestrutura: a presença do Zetasizer Nano ZS está descrita atualmente na página de infraestrutura do LMPROMIN/CETEM, portanto a referência ao equipamento pode ser mantida no conteúdo.

6. Preparação de amostras e protocolo experimental

Importante: os parâmetros abaixo são referências técnicas frequentemente utilizadas em estudos de potencial zeta e ajudam a compreender o desenho experimental. Eles não estão publicados no catálogo Gov.br como requisitos obrigatórios do serviço do CETEM. Granulometria, concentração, eletrólito, ultrassom e faixa de pH devem ser confirmados para cada amostra.

Adequação granulométrica e concentração de sólidos

Medições eletrocinéticas normalmente exigem suspensões nas quais as partículas permaneçam adequadamente dispersas durante a leitura. Partículas excessivamente grossas podem sedimentar e prejudicar a representatividade da medição.

Em determinados protocolos experimentais utilizam-se amostras finamente moídas, podendo ser adotados cortes próximos de d₉₀ < 10 µm, além de concentrações relativamente baixas de sólidos, como 0,01% a 0,1% p/v. Esses valores, porém, devem ser vistos como exemplos de preparação e não como especificação universal do CETEM.

Controle da força iônica

O emprego de um eletrólito de suporte ajuda a manter condições eletroquímicas mais controladas. Soluções de KNO₃ ou NaCl são frequentemente empregadas em estudos eletrocinéticos.

Concentrações da ordem de 10⁻³ mol/L aparecem com frequência em trabalhos experimentais e em estudos realizados no próprio CETEM. A concentração apropriada, entretanto, depende da química do sistema e do objetivo da análise.

Desaglomeração

Banho ou sonda de ultrassom podem ser empregados para reduzir agregados formados durante armazenamento, secagem ou preparação da amostra. Protocolos laboratoriais podem utilizar períodos da ordem de 10 a 20 minutos, mas intensidade e duração devem ser definidas de acordo com a estabilidade do material.

Varredura de pH

Como a protonação e desprotonação dos grupos superficiais afetam significativamente a carga eletrocinética, é comum construir curvas ζ × pH.

Dependendo do mineral, podem ser utilizadas faixas amplas, por exemplo, pH 2 a 12, com soluções diluídas de ácido e base para ajuste. HCl e NaOH estão entre os reagentes normalmente empregados em estudos dessa natureza.

A escolha da faixa de pH deve considerar dissolução do mineral, precipitação de espécies, alterações químicas do reagente e riscos de modificar o próprio sistema que se pretende caracterizar.

7. Caracterização eletrocinética de espécies minerais

PIE e PCZ: conceitos relacionados, mas não idênticos

A varredura de potencial zeta em função do pH pode permitir a identificação do Ponto Isoelétrico — PIE, condição em que o potencial zeta se aproxima de zero.

O Ponto de Carga Zero — PCZ refere-se à condição de neutralidade da carga superficial. Como o potencial zeta é medido no plano de cisalhamento e não diretamente no plano da superfície cristalina, PIE e PCZ não devem ser tratados automaticamente como valores idênticos.

Valores de PIE não são constantes universais. Mineralogia, pureza, histórico de moagem, força iônica, íons dissolvidos, adsorção específica, reagentes e método experimental podem deslocar significativamente o valor observado.

Mineral	Comportamento eletrocinético	Aplicação em processamento mineral
Hematita α-Fe₂O₃	Pode apresentar mudança de sinal com o pH, mas o PIE varia substancialmente com as condições experimentais. Trabalhos do CETEM já reportaram, em sistemas específicos, valores próximos de pH 2,44 e pH 4,9, demonstrando que uma faixa fixa como 6,5–8,5 não deve ser aplicada universalmente.	Estudos de flotação reversa de minério de ferro, interação com amidos, coletores catiônicos e comportamento de finos.
Quartzo SiO₂	Normalmente apresenta superfície fortemente negativa acima de valores de pH relativamente baixos. Estudo do CETEM encontrou PIE próximo de pH 2,04 para uma amostra avaliada.	Flotação com coletores catiônicos, particularmente aminas e derivados protonados.
Caulinita	Possui comportamento anisotrópico: faces basais podem manter carga estrutural negativa, enquanto bordas apresentam carga dependente do pH. Por isso, um único PIE pode não representar adequadamente todas as superfícies da partícula.	Dispersão, sedimentação, espessamento e controle de partículas argilosas.
Apatita	O comportamento é fortemente influenciado pela dissolução e pela presença de espécies de cálcio e fosfato na solução. Valores de PIE podem variar conforme composição e preparação.	Flotação de fosfatos, interação com ácidos graxos e separação de silicatos e minerais carbonáticos.
Calcita CaCO₃	Mineral parcialmente solúvel e altamente sensível ao equilíbrio das espécies carbonatadas e de cálcio. Estudos reportam valores elevados de PIE em determinados sistemas, inclusive próximos de pH 10–10,5 ou superiores, dependendo das condições.	Separação de ganga carbonática, flotação de fosfatos e estudos com amidos, dextrinas e outros depressores.

Exemplo: hematita e quartzo na flotação reversa

Estudos produzidos no CETEM investigaram a influência de coletores amina-amida e de outros reagentes sobre as cargas superficiais de hematita e quartzo.

Esses resultados reforçam a importância de obter a curva experimental da amostra real, em vez de utilizar apenas valores tabelados de literatura, especialmente quando o estudo tem finalidade de otimização industrial.

8. Marcos legais e garantias ao usuário

Lei nº 13.460/2017

A Lei nº 13.460/2017 dispõe sobre participação, proteção e defesa dos direitos dos usuários dos serviços públicos.

O próprio catálogo Gov.br reproduz diretrizes de atendimento como:

urbanidade;
respeito;
acessibilidade;
cortesia;
presunção da boa-fé do usuário;
igualdade;
eficiência;
segurança;
ética.

Também são asseguradas, quando necessário atendimento presencial, condições compatíveis de segurança, salubridade, sinalização, acessibilidade e adequação do ambiente.

Atendimento prioritário

A Lei nº 10.048/2000 sofreu alterações posteriores. Na redação atualmente vigente, o direito ao atendimento prioritário alcança:

pessoas com deficiência;
pessoas com transtorno do espectro autista;
pessoas idosas com 60 anos ou mais;
gestantes;
lactantes;
pessoas com criança de colo;
pessoas obesas;
pessoas com mobilidade reduzida;
doadores de sangue, observadas as condições legais específicas.

A inclusão expressa de pessoas com transtorno do espectro autista, pessoas com mobilidade reduzida e doadores de sangue decorre da atualização promovida pela Lei nº 14.626/2023.

9. Canais institucionais e endereço do CETEM

Contato técnico do serviço

Marisa Bezerra de Mello Monte
Laboratório de Química de Superfície e Materiais Nanoestruturados / área de processamento mineral.

E-mail: mmonte@cetem.gov.br

Sede do CETEM

Avenida Pedro Calmon, nº 900
Cidade Universitária / Ilha da Cidade Universitária
Rio de Janeiro — RJ
CEP 21941-908

Para reclamações, sugestões, elogios, solicitações de acesso à informação ou outras manifestações administrativas, também podem ser utilizados os canais institucionais de Ouvidoria e a Plataforma Fala.BR.

Correção efetuada: versões preliminares deste conteúdo associavam o e-mail mmonte@cetem.gov.br a “Dr. Marcos Monte”. As páginas institucionais do CETEM identificam esse endereço como pertencente à pesquisadora e tecnologista Marisa Bezerra de Mello Monte.

10. Importância estratégica do potencial zeta para o processamento mineral

A oferta do serviço de determinação de potencial zeta pelo CETEM amplia o acesso da comunidade científica e do setor produtivo brasileiro a técnicas de caracterização de interfaces essenciais para a compreensão de fenômenos que ocorrem em suspensões minerais.

A avaliação eletrocinética permite reduzir a dependência de abordagens exclusivamente empíricas, principalmente quando integrada a ensaios de flotação, estudos de adsorção, análises granulométricas, reologia, sedimentação e outras técnicas de caracterização.

Na flotação, os resultados ajudam a investigar a interação entre coletores, depressores e superfícies minerais. Em circuitos de finos e ultrafinos, contribuem para compreender agregação, dispersão e slime coating. Em operações de espessamento e desaguamento, auxiliam na análise da neutralização de carga e da atuação de floculantes.

Com infraestrutura instrumental especializada e corpo técnico voltado ao processamento mineral e à química de superfícies, o CETEM exerce papel relevante na conexão entre pesquisa aplicada, desenvolvimento tecnológico e necessidades industriais do setor mineral brasileiro.

11. Pontos de validação e ressalvas técnicas

O que foi confirmado nas fontes oficiais?

existência e denominação do serviço no Portal Gov.br;
execução pelo CETEM;
vinculação atual do CETEM ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação — MCTI;
públicos que podem utilizar o serviço;
e-mail técnico mmonte@cetem.gov.br;
existência de etapa de proposta comercial e pagamento no fluxo oficial;
indicação de gratuidade para o cidadão no catálogo;
prazo oficialmente informado como “não estimado”;
presença do Malvern Zetasizer Nano ZS na infraestrutura atual do LMPROMIN;
endereço institucional do CETEM no Rio de Janeiro.

O que foi ajustado para evitar afirmações excessivas?

Os parâmetros de granulometria, concentração de sólidos, ultrassom, eletrólito e faixa de pH foram mantidos como referências técnicas, e não como requisitos oficiais publicados pelo CETEM.
O limite de ±30 mV foi tratado como referência prática de estabilidade, e não como fronteira universal.
Valores de PIE foram tratados como dependentes das condições experimentais.
Não foi afirmado que todas as empresas obrigatoriamente pagam pelo serviço.
Não foi afirmado que o CETEM necessariamente entrega um documento denominado “laudo técnico completo”, pois o catálogo oficial não especifica o formato da entrega.
O contato “Marcos Monte” foi corrigido para Marisa Bezerra de Mello Monte.

12. Fontes e referências consultadas

A elaboração desta página foi baseada prioritariamente em fontes governamentais, institucionais e técnico-científicas.

Portal Gov.br — Serviços Públicos: “Solicitar Determinação de Potencial Zeta em Suspensões e Dispersões em processamento mineral”. Página do serviço prestado pelo CETEM, com descrição, público, etapas, prazo, canais e direitos do usuário.
Centro de Tecnologia Mineral — CETEM / Gov.br: informações institucionais atuais sobre a vinculação do CETEM ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação — MCTI.
Laboratório Multiusuário de Processamento Mineral — LMPROMIN/CETEM: página de infraestrutura do Laboratório de Química de Superfície e Materiais Nanoestruturados — LQS-Nano, incluindo o Malvern Zetasizer Nano ZS.
CETEM — Pesquisadores e Tecnologistas / Equipe: dados institucionais de Marisa Bezerra de Mello Monte e identificação do e-mail mmonte@cetem.gov.br.
Mineralis — repositório científico do CETEM: estudos sobre potencial zeta, hematita, quartzo, coletores amínicos, amido e interação de reagentes com superfícies minerais.
Monteiro, Rafael Santos; Matiolo, Elves — CETEM, 2021: “Estudos da influência de coletor amida-amina nas cargas superficiais da hematita e do quartzo”.
Peçanha, Elaynne Rohem; Schneider, Claudio Luiz — CETEM, 2016: “Interações hematita-quartzo e suas implicações na recuperação de finos de hematita”.
CETEM — Série Tecnologia Mineral: trabalhos e revisões sobre reagentes depressores de carbonatos, calcita, apatita, dextrinas e amido.
Malvern Panalytical: documentação técnica sobre potencial zeta, mobilidade eletroforética, Equação de Henry, aproximações de Smoluchowski e Hückel e Electrophoretic Light Scattering — ELS.
Lei Federal nº 13.460/2017: participação, proteção e defesa dos direitos do usuário dos serviços públicos.
Lei Federal nº 10.048/2000, com alterações posteriores: regras de atendimento prioritário.
Lei Federal nº 14.626/2023: atualização das hipóteses de atendimento prioritário, incluindo pessoas com transtorno do espectro autista, pessoas com mobilidade reduzida e doadores de sangue.

Conteúdo revisado com base em fontes disponíveis até agosto de 2026. Procedimentos, preços, equipamentos e canais institucionais podem ser alterados pelo órgão responsável. Confirme as condições vigentes antes de contratar, enviar amostras ou iniciar projeto técnico.