4 Factores Que Influyen en La Flotacion

Factores que afectan la Flotación

FACTORES QUE AFECTAN LA FLOTACIÓN CON ESPUMA

Aspectos generales de flotación Un análisis del proceso de flotación se realiza mejor si se lo hace desde un punto de vista global y luego desde sus componentes. Un sistema ideal sería un circuito en estado estacionario alimentado a velocidad constante con un material de propiedades constantes (iguales a las iniciales), una distribución fija de tamaños óptimos y las superficies de los minerales vendrían pretratadas para una flotación óptima. La alimentación fluiría a través de máquinas y circuitos seleccionados, diseñados para una separación óptima, dando como resultado la producción de concentrados a una velocidad fija, ley constante y con una recuperación determinada. La combinación óptima estaría determinada por un criterio económico y sería variada de acuerdo a las condiciones del mercado. Si se mantuviesen estas condiciones ideales, no sería necesaria la mantención del circuito, excepto para compensar el desgaste y el deterioro de los mecanismos.

Los sistemas reales obviamente no cumplen estas condiciones ideales, principalmente por la variación de la alimentación o las perturbaciones. Estas se originan fuera del sistema de flotación y no están bajo control directo. Sin embargo cuando se identifican sus efectos en flotación pueden ser compensadas ajustando las variables de control que están disponibles en el sistema.

En las últimas décadas se ha desarrollado instrumentación sofisticada para análisis de composición en línea, técnicas de modelación para establecer relaciones entre las perturbaciones y las variables de control y metodologías completas para control automático. Un circuito de flotación se diseña de acuerdo a criterios de diseños fijos, que dan valores promedio para una información determinada. Los criterios de diseño son determinados de un total de pruebas de laboratorio y de planta piloto realizadas con muestras representativas de todo el mineral a tratar. Las condiciones de flotación se determinarán optimizando el tratamiento de estas muestras y el diseño se hace basado en la respuesta promedio.

APUNTES DE FLOTACIÓN 4_Factores

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GENERALIDADES Las variables que influyen en el proceso de flotación con espuma son tan numerosas y sus relaciones tan complejas, que resulta difícil predecir el comportamiento de un sistema en particular. El problema debe ser estudiado desde el punto de vista técnico y sobre todo práctico, por esto hasta hoy en día se considera que la Flotación más bien es un arte que una ciencia.

Podemos agrupar los factores que afectan la flotación en:

1.- Factores que corresponden a la naturaleza de la mena y 2.- Factores de proceso, en las etapas de Molienda Acondicionamiento y Flotación. F lotación.

y

Clasificación Clasif icación

-

Todos estos factores están relacionados entre sí. Las condiciones de proceso se seleccionan en base a la naturaleza de la mena.

Analizaremos a c ontinuación algunas de las la s variables de mayo r importancia desde el punto de vista teórico y al final del capítulo se entregará información respecto a la obtención de datos experimentales.

Variabilidad del mineral Una vez que una operación ha comenzado, resulta normalmente evidente que la variabilidad del mineral es una característica dominante y es tan importante como las variables de proceso al determinar la eficiencia metalúrgica. En general hay dos características amplias de esta variabilidad. En algunos casos los promedios de mineral “as mined” (como viene de la mina) pueden llegar a ser muy cercanos al promedio “as sampled” (muestreado). En ese caso las variaciones de producción por día o por hora, respecto al promedio son el principal problema de operación. Sin embargo en otros casos - que desafortunadamente no son poco comunespuede existir serias discrepancias entre el mineral “as mined” respecto al promedio, no sólo en contenido sino también por la existencia de especies no testeadas que pueden acarrear problemas metalúrgicos, además de la variabilidad de contenidos. Es posible que en el circuito de flotación rara vez pueda verse “mineral promedio” o representativo (average ore) excepto lo que puede reflejarse en datos mensuales o para periodos más largos. La frecuencia y magnitud de las mayores perturbaciones, que son las desviaciones de los promedios usados como criterio para establecer diseño y operación de un circuito son la clave del problema de mantener una óptima operación, ya sea por control manual o automático.


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Factores que afectan la Flotación Antes de considerar las perturbaciones de flotación específicamente, es importante enfatizar la relación entre molienda y circuitos de flotación no sólo con respecto a los efectos de la distribución de tamaños sino también a las variaciones de alimentación. El circuito de molienda se diseña usualmente para producir una distribución de tamaños óptima establecida en testeo y dada como criterio de diseño. Cuando la distribución de tamaños se desvía de este óptimo, el control requiere ya sea cambiar el tonelaje de alimentación al circuito o cambiar el volumen del producto, en ambos casos causando cambios en los flujos de alimentación a la flotación. Si bien los cambios de moliendabilidad se deben a variaciones en las propiedades del mineral y son perturbaciones del circuito de molienda, éstas generan cambios de alimentación como perturbaciones al circuito de flotación. Por lo tanto al diseñar un circuito de flotación debe considerarse, necesariamente, los cambios de moliendabilidad . Los circuitos de molienda se diseñan y construyen con volúmenes totales y entrada de energía fijos, de tal modo que la intensidad de molienda no es una variable controlable, mas bien el tiempo de retención de molienda se cambia variando la velocidad de la alimentación. En contraste a ello, los circuitos de flotación están provistos de controles ajustables de espuma y volumen para variar los tiempos de retención y en algunos diseños de celdas se puede variar la intensidad de la flotación ajustando la velocidad de aireación. Las dosis de reactivos también son un medio para controlar esta intensidad de flotación.

Variables principales Los resultados de los procesos de flotación dependen de la interacción entre efectos múltiples que se originan, a groso modo en tres áreas: 1. Propiedades del mineral. 2. Pretratamiento por reducción de tamaño y modificación de la superficie. 3. Características de la celda y del circuito de flotación Una de las mejores guías para diseñar, no sólo circuitos de flotación, sino también el abastecimiento y preparación del mineral, es que resulta mejor prevenir perturbaciones que compensarlas después que éstas hayan ocurrido. Para una flotación óptima se requiere primero: una alimentación y propiedades de mineral aproximadamente constantes, luego la optimización de la preparación de la alimentación y finalmente la optimización de la celda y de los circuitos.


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Factores que afectan la Flotación Disponibilidad de alimentación Para una máxima eficiencia, la mina y el sistema de molienda debería entregar, idealmente, mineral a velocidad constante, hasta la capacidad máxima de la Planta de flotación, o menos, si la situación económica así lo permite. Las detenciones o disminuciones de flujo de la planta de preparación de mineral puede perjudicar la flotación a menos que haya suficiente almacenamiento de mineral para permitir continuidad de la operación. El almacenamiento puede involucrar acopio de producto del chancado primario inicial o final. Si disminuye el abastecimiento de mineral, las plantas divididas en secciones pueden operar a un número reducido de unidades de molienda y flotación, pero si la unidad completa de molienda se detiene, también lo hace la sección de flotación puesto que el costo de almacenamiento de pulpa para flotación es muy alto. Existe una tendencia al chancado primario en la mina con almacenamiento antes del chancado secundario. Los requerimientos de almacenamiento se pueden distribuir entre éste y el almacenamiento fino previo a la molienda. En el caso de plantas que usan molienda autógena primaria, basta con almacenar producto del chancado primario. Como una planta de flotación opera durante 24 horas, mientras que la mina y la planta se chancado operan 1 o 2 turnos solamente, debe preverse almacenamiento para el ajuste (capacidad de acopio). Si bien ese es la mínima capacidad de almacenamiento, lo usual es prever por lo menos el abastecimiento de un día de material fino para alimentar a la molienda, aún cuando el rango de almacenamiento empleado con frecuencia en la práctica es grande.

Almacenamiento y mezcla Un requerimiento mas difícil que el anterior es manejar las variaciones de calidad del mineral, principalmente las propiedades que afectan la molienda y la flotabilidad; no es posible generalizar en esta área puesto que ninguna muestra representa un depósito de mineral. En la siguiente tabla se muestra las características de 2 minerales de Arizona, el de San Manuel una mina subterránea y la otra de Morenci una mina a tajo abierto

Fecha 1-14 agosto 1978 15-31 agosto 1978 1-14 septiembre 1978 15-30 septiembre 1978 1-14 octubre 1978 15-31 octubre 1978

Ley de cabeza % Cu 0.712 0.713 0.712 0.702 0.679 0.660

Alimentación seca a flotación, stph 344.8 345.4 337.2 343.8 349.4 345.6

Alim. a flotación + 65 malla Tyler 5.94 6.71 5.82 6.02 6.18 6.06

Se pueden citar otros ejemplos similares sobre esto. Las medidas para contrarrestar esto son en 3 áreas; 2 antes de la flotación y una durante el proceso.



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Factores que afectan la Flotación Primero

:

En la mina, - después de identificar los principales tipos de mineral que difieren significativamente ya sea en moliendabilidad o flotabilidad- implementando un programa de extracción que busque alcanzar una mezcla de diversos tipos y mezclándolos se tengan propiedades más uniformes.

Segundo

:

Disponiendo de capacidad de almacenamiento antes de la flotación, para alcanzar el mismo objetivo anterior, junto con prever una alimentación constante. El contar con control automático permite mantener las variaciones relativamente constantes. Los efectos de un mezclado inadecuado pueden ser: fluctuaciones en la distribución de tamaños de partícula lejos del óptimo, o sea una mayor producción ya sea en los extremos gruesos o finos, variable según la sofisticación de los sistemas de control. a) fluctuaciones en las alimentaciones a flotación, lejos del óptimo, en un grado que depende de la moliendabilidad y otras variables b) fluctuaciones en los contenidos de los materiales flotables y no flotables. Todos estos pueden a su vez afectar las leyes y/o recuperaciones, dependiendo de la magnitud de las perturbaciones, cuan pronto éstas sean detectadas y cuan pronto se pongan en práctica medidas adecuadas de control.

Mezclamiento y control Hace una o dos décadas, los controles de molienda típica contaban con: chequeo del circuito y de las densidades de los productos de molienda cada media a una hora, harneo húmedo de estos productos a cierto mallaje sensible a intervalos determinados, y ajuste de las velocidades de alimentación y de adición de agua según los resultados de los muestreos. Los análisis se efectuaban a intervalos de una hora, al final de un turno, o 24 horas después. La adición de reactivos se controlaba manualmente según la apariencia de la espuma, las velocidades de rebalse de la espuma, “paneo” de las colas, u otros indicadores visuales establecidos por experiencia y por ensayos; si estos estaban disponibles en tiempos suficiente, lo cual era más bien raro. En contraste, hoy día es posible medir la distribución de tamaños de la pulpa en forma continua, medir flujo másico y volumétrico continuamente en cualquier corriente necesaria, controlar la alimentación de los molinos, las bombas de alimentación a los ciclones y el flujo de adición de agua automáticamente.

También es posible analizar en continuo un gran número de elementos y controlar la adición de reactivos según los resultados y los flujos másicos. Los resultados de estos desarrollos no son eliminar la variabilidad sino:



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Factores que afectan la Flotación 1. Hacer más estrecho los límites de variación para la distribución de tamaños de alimentación y los flujos volumétricos de la misma, y disponer de información de estos cambios para usarla en el tratamiento en el circuito de flotación. 2. Como mínimo, estabilizar los resultados de flotación reduciendo la varianza y como máximo optimizar los resultados, mejorando la performance y ahorrando reactivos, dependiendo de la operación en particular. Es esencial evaluar las interrelaciones entre el mezclado en el programa de extracción, el mezclamiento y almacenamiento en pilas o containers y el potencial para control automático tanto en molienda como en flotación. Estos tres pasos buscan estabilizar el circuito de flotación como un componente en la optimización. Cada uno representa una inversión sustancial y tiene su efectividad particular. El problema es desarrollar suficiente información en la efectividad de cada uno y asegurarle valor monetario a la inversión, los costos de operación y los retornos. Es posible obtener, un balance entre programas de almacenamiento y mezcla por una parte y hardware y software de control por la otra. En términos cualitativos es improbable que cualquier programa de mezclas pueda reducir las variaciones al punto que los controles sean innecesarios, tampoco es posible que el control automático sólo pueda estabilizar los resultados de minerales no mezclados de extrema variabilidad. La combinación más efectiva de ambos desde el punto de vista de los costos, es por lo tanto lo más indicado. Un factor que complica la situación de los minerales sulfurados es la posible incompatibilidad que pueda existir entre almacenamiento del mineral y una performance óptima en flotación. El aumento de tiempo de almacenamiento para promover las mezclas puede dar tiempo a que ocurran reacciones superficiales por oxidación. Esto sugiere que se consideren los efectos de tiempo de almacenamiento en los resultados de flotación antes de tomar decisiones en la capacidad de almacenamiento, particularmente cuando las condiciones favorecen la oxidación. Por ejemplo en el caso de las faenas de Magmont se sabe que el 10% de la galena se puede oxidar en 24 horas, la cantidad depende de la disponibilidad de oxígeno y de la presencia de otros sulfuros. En otro caso, un mineral complejo de Cu/Pb/Zn muy diseminado, el almacenamiento de mineral durante un mes para mezclarlo determinó una pérdida de 20 - 30 % en las colas en pruebas de planta piloto; esto se eliminó cuando el mineral se procesó directamente de la mina.

Mineral y sus propiedades



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Factores que afectan la Flotación Las propiedades importantes del mineral que necesitan considerarse son no sólo las que afectan la flotación, sino igualmente importante son las que afectan los resultados de molienda.

Naturaleza del Mineral La naturaleza del mineral y de sus acompañantes, es de vital importancia para la flotación. Hay que considerar un grupo de variables dependientes de la mena, éstas son: la forma mineralógica del mineral, su asociación con otros componentes (ganga), la presencia de impurezas, su diseminación, dureza, la existencia de minerales oxidados, el pH natural, los antecedentes geológicos del yacimiento y el método de explotación.

Cada mena es un problema único y debe estudiarse como un caso particular, sin embargo existen ciertas indicaciones generales, para seleccionar el tipo de tratamiento y reactivos a utilizar. Por ejemplo, se sabe que los sulfuros primarios y metales nativos no presentan grandes dificultades, si se escogen las condiciones y reactivos adecuados, sin embargo los llamados sulfuros secundarios por condiciones de formación son más difíciles de "liberar" y su comportamiento a la flotación dependerá de la respuesta de la superficie expuesta.

Los no-sulfuros, también llamados óxidos tales como carbonato, fosfatos, silicatos, sulfatos y óxidos presentan mayores problemas. Los constituyentes de estos minerales son más blandos, más finos, más entremezclados, más solubles y químicamente más complejos que los sulfuros. Las pulpas son más difíciles de manejar, contienen gran cantidad de lamas, muchos iones en solución, no responden a los reactivos utilizados para flotar sulfuros y deben seleccionarse reactivos más poderosos.

Si los sulfuros están parcialmente oxidados, deben tomarse medidas especiales (dependiendo de su grado de oxidación) tales como cambiar reactivos, su dosificación, ajustar pH, etc.

Textura del mineral



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Factores que afectan la Flotación La textura del mineral denota el detallado ensamblaje de granos de mineral en la roca. Su influencia en flotación, proviene de la distribución original de minerales flotables en el grano y de la forma de interpenetración de minerales flotables entre sí y con la ganga. En la práctica, el rango de tamaños de partícula para flotación fija los requerimientos de la molienda.

En texturas de material grueso, respecto a los minerales flotables, la reducción de tamaños debe entregar un producto que sólo necesita pasar el límite superior para una flotación eficiente, esto es 48/65 # o incluso más grueso si se trata de minerales menos densos (carbón / fosfatos). Una opción, particularmente en el caso de cobres porfíricos, es dejar la molienda más gruesa que el tamaño óptimo, sacrificando deliberadamente la recuperación en los tamaños gruesos para aumentar la producción global de la planta, aumentando así el flujo de salida y por tanto la producción de cobre.

En el caso de texturas de mineral fino, la molienda hasta el límite superior para flotación, puede no ser suficiente para obtener el grado de liberación de mineral necesario para una buena recuperación y una ley de concentrado aceptable. Un ejemplo bastante común, es el de los cobres porfíricos para el cual el rango de tamaños de flotación óptimo determina el límite superior de tamaños para la flotación rougher, principalmente para producir colas descartables, mientras que una molienda de los concentrados rougher asegura una liberación adecuada, antes de limpiar el concentrado. En texturas muy finas, como en el caso de sulfuros más complejos, puede ser necesario como un prerequisito para la flotación rougher, moliendas de hasta -200, 325 ó -400 #. En otros casos, es necesario determinar el compromiso entre ley y recuperación. Por ejemplo en el proyecto Mc Arthur River en Australia, en la etapa experimental no se alcanzó a lograr recuperaciones de Zinc sobre el 30 % con una ley aceptable, porque había una diseminación de sulfuros - entre sí y en la pirita - de un tamaño de micrones, resultando “middlings” no separables. Por lo tanto, el factor determinante en establecer los requerimientos de reducción de tamaño es la textura del mineral, generalmente hay problemas principalmente si la diseminación es extremadamente fina. Si la diseminación es demasiado fina para una liberación adecuada, por ejemplo si hay una gran proporción de minerales de tamaños de micrones y submicrones; por flotación no se obtendría simultaneamente una ley de concentrado y una recuperación aceptable. En algunos casos es posible obtener concentrados “bulk” de baja ley y recuperaciones aceptables que pueden tratarse por procedimientos especiales pirometalúrgicos como el proceso Imperial Smelting para sulfuros de Pb y Zn o por procedimientos hidrometalúrgicos.

Identidad de los minerales y proporciones



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Factores que afectan la Flotación Tanto la identidad de los minerales a ser flotados como la de los minerales a ser rechazados, determinan la selección de los reactivos de flotación. Una selección preliminar de reactivos se puede efectuar a grosso modo conociendo sólo la mineralogía, pero se requieren siempre las pruebas para una evaluación detallada y la optimización. Se usa como guía, las experiencias anteriores con minerales similares, los cuales aparecen tabuladas en diversos manuales y publicaciones, ej. Catálogo Reactivos de Flotación Inspec, Manual American Cynamid, etc. Asimismo los principios químicos y físicoquimicos son cada vez más conocidos, como también, como éstos gobiernan la dependencia entre la selección de reactivos y la composición del mineral.

Aunque el contenido de material flotable debería tener alguna influencia en términos de los resultados de la flotación, en la práctica casi no es así, pues usualmente se compensan proveyendo niveles de reactivos adecuados o más de lo adecuado y una capacidad de celdas conveniente.

Ejemplos: Mount Isa tiene cabeza de Cu de 3,5 % y recuperación de 95 a 97 % San Manuel tiene cabeza de Cu de 0,7 % y recuperación aprox 90 % Duval Sierrita tiene cabeza de Mo de 0,03% y recup. aprox 83 % Cleveland Cliffs tiene cabeza de Fe de 43 % y recup. de 75 a 80 %

Estas cifras confirman que, algunos factores interactuan con la ley de mineral para determinar las recuperaciones. La ley de la alimentación es una perturbación importante en el control de requerimientos de colector. Cuando no existía monitoreo por fluorescencia de rayos X para tener análisis en continuo, ni la posibilidad de control automático feed - forward del flujo de reactivos, lo usual era agregar colector en exceso para mantener la respuesta de manera segura en la región del plateau. Actualmente el disponer de instrumentación permite ahorros significativos en colector y otros reactivos.

En forma análoga, la variación en contenidos de minerales que requieren activación o depresión puede usarse para controlar la adición de reactivos. Cuando las proporciones individuales de cada especie son menos variables, se usa el tonelaje de alimentación para el control de reactivos.

Gravedad específica de los minerales



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Factores que afectan la Flotación Esta propiedad del mineral tiene una gran influencia en la clasificación de minerales en el circuito de molienda, en combinación con la moliendabilidad relativa de diferentes minerales. Dos ejemplos comunes ilustran estos efectos. El cuarzo es a menudo el mineral más abundante de la ganga y el más resistente a la molienda, la clasificación a un tamaño particular para cuarzo produce un límite superior más fino para los minerales pesados, - junto con una distribución de tamaños más finos en general puesto que los minerales más pesados son más fáciles de moler. Tal “sobremolienda” (Hematita, casiterita) puede dar como resultado una producción significativa de material de - 10 µ, o sea lamas. Estas ya sea flotan más lentamente con la consecuente baja de recuperación o si es necesario, se pueden deslamar totalmente antes de la flotación (ejemplos minerales de hematita y estaño). Un segundo efecto de la gravedad específica del mineral en la celda de flotación, es contribuir con tamaños de partículas para la diferencia de suspensión relativa entre partículas pesadas y livianas y también es responsable de la efectividad relativamente más baja de las partículas gruesas en flotación. Para una intensidad de agitación dada, las partículas de mayor masa serán efectivamente menos suspendidas; en efecto, excepto bajo las condiciones más turbulentas, cualquier estanque agitado se comporta como un clasificador con una concentración de partículas más pesadas y gruesas cerca del fondo del estanque. Esto resulta en una menor probabilidad de adherencia a burbujas de aire y cuando se han juntado hay una menor probabilidad que el agregado sobreviva el paso a la espuma. La influencia de las diferencias de gravedad, es claramente evidente en el aumento del tamaño límite para flotación efectiva del mineral: los sulfuros 48/65 #, los fosfatos 28/35 # y carbón 8/10#. Sin embargo, también debe considerarse las interacciones entre la masa de la partícula, la química de superficies y la hidrodinámica de la celda. Por ejemplo, en la flotación de fosfatos o carbón grueso, el uso de fuel oil sirve para intensificar las propiedades hidrofóbicas de las superficies minerales y también para asistir en la formación de aglomerados mineral / aceite / burbujas de aire, que son más favorables para la cinética de flotación. Aún así, se puede requerir condiciones más intensas en la celda por la mayor dificultad de suspensión, esto puede llevar a un arrastre mecánico mayor. Por esta razón algunas plantas de fosfatos separan la alimentación a aprox. 35 # en fracción gruesa y fracción fina, para flotar por separado en condiciones apropiadas a cada una. Otro ejemplo ilustrativo, lo constituye la flotación de casiterita. Esta ha sido posible solamente, con el desarrollo de colectores débiles tales como sulfonatos, que pueden sobrellevar los severos problemas de selectividad que se derivan de una mineralogía compleja. Como resultado de ello, la flotación de casiterita es sólo efectiva alrededor de 325 # .

Granulometría



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Factores que afectan la Flotación Para que un mineral pueda ser flotado, debe ser primero "liberado", es decir, es necesario que cada partícula de mineral represente sólo una especie mineralógica. Además debe tener un tamaño apropiado, para ser transportado hacia la superficie por la burbuja de gas. Existe un tamaño de partícula máximo que se puede flotar, que depende de: la naturaleza del mineral mismo, su peso específico y las características de la pulpa. Una información general sobre el tamaño de partícula máximo para su flotabilidad aparece en la siguiente tabla.

Tamaños Máximos para Flotar Mineral

Peso Específico

Galena (PbS) Pirita (FeS2) Esfalerita (ZnS) Carbón (C)

7,5 5,9 4,1 1,35

Tamaño Máximo para Flotar (mm) 0,2 0,3 0,5 1,0

De aquí, podemos concluir que las partículas de carbón y esfalerita que flotan con facilidad, son de tamaño mucho mayor que las de galena o pirita.

En general, se considera que el tamaño máximo conveniente para la mayoría de los minerales es de 48 mallas, o sea 0,3 mm. Partículas de mayor tamaño son muy pesadas o bien no están bien liberadas.

Para recuperar partículas gruesas, dentro de ciertos límites; se requiere mayor cantidad de espumante que la normal usada en partículas algo más finas. Además no sólo nos interesa el tamaño máximo de partícula, sino también el tamaño que corresponde al punto de liberación.

Justamente, el objetivo de la molienda es separar los minerales valiosos de la ganga, a fin de obtener el mayor porcentaje libre de éste, para que puedan actuar eficazmente los reactivos de flotación.

Los minerales sólo deben molerse hasta un grado de liberación económico. Una molienda excesiva, causa pérdidas en la flotación y mayores gastos. Si se muele el mineral tan grueso como la flotación lo permita se consigue:

a)

Mayor recuperación al evitar formación de lamas en la pulpa.



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Factores que afectan la Flotación b)

Bajo costo de molienda.

c)

Reducir el área requerida para filtración y espesamiento.

d)

Menor volumen de equipo de flotación requerido.

e)

Concentrados de mejor ley.

f)

Concentrados más secos, menor volumen a transportar, economía de fletes.

La naturaleza de la ganga es importante por las siguientes razones:

 

puede contribuir a contaminar la pulpa con iones. puede poseer flotabilidad y contaminar el concentrado, bajando la selectividad del proceso.

En general, las gangas silicatadas, principalmente cuarzo son las más simples de manejar. La naturaleza y composición del mineral proveniente de un yacimiento, independiente del tamaño varía de un punto a otro, pudiendo llegar a ser enorme. En estos casos, se debe tomar precauciones para variar las condiciones de trabajo en la planta, cuando sea necesario. Incluso hay que considerar el tiempo y los eventos que transcurren entre la extracción del mineral y su llegada a la planta de flotación.

Puede que transcurra sólo unas horas, o bien meses o años. En un tiempo más largo, el mineral está expuesto a la acción de agentes naturales como aire, agua, etc. y comienza a alterarse químicamente de modo que su respuesta a la flotación será diferente. Interesa también conocer, cual ha sido su manipulación; al pasar por chancado y molienda el mineral puede contaminarse con aceites lubricantes que modifican la flotabilidad, debiendo en lo posible evitarse.

Cada planta, debe estudiar de antemano la naturaleza de los minerales que se enviará a flotación. Se debe seleccionar muestras representativas del yacimiento de distintas áreas y profundidades, y con éstas realizar trabajo experimental, que permita determinar las condiciones de operación óptimas.

El determinar el tamaño de partícula más apropiado no es fácil. Las especies mineralógicas presentes dentro de una mena no son de la misma dureza, entonces al reducir de tamaño, las especies más blandas se desintegran más que las



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Factores que afectan la Flotación duras, creando un problema de sobre molienda. En estos casos, se eligen las condiciones de molienda basados en resultados experimentales de recuperaciones y leyes. Las partículas muy finas flotan mal y además perjudican la flotación de partículas de tamaño adecuado.

Influencia de los finos (lamas) Al existir una gran cantidad de partículas muy pequeñas, disminuye la probabilidad de que cada una de ellas se encuentre, choque y se adhiera a una burbuja de gas y pueda flotar. Existe además otras razones complejas, por las cuales estas partículas finas no pueden flotar. Una consecuencia del tamaño muy reducido es el enorme aumento de la superficie, de reactivos y un mayor consumo de ellos, también, aumenta la viscosidad de la pulpa. El material más fino es más soluble, está más expuesto a la oxidación y a contaminar la solución con ciertos iones extraños. Otra desventaja, es el recubrimiento con lamas de las partículas minerales de tamaño apropiado, haciéndolas poco flotables. Estas quedan depresadas en las colas, pese a su buen tamaño y liberación. Se estima que, partículas de tamaño inferior a 5 - 10 micrones no flotan.

Factores de forma Los granos de mineral se pueden fracturar para producir una amplia variedad de formas de partículas, que van entre dos extremos: forma equiaxial tipificada por los granos cúbicos de la galena a una forma acicular (o “platy”) en la cual una o dos dimensiones son más reducidas en comparación con la otra, ej mica. La forma puede tener efectos menores en dos áreas de la flotación. Una es la sedimentación o más precisamente los efectos conjuntos de la gravedad y de la turbulencia en equilibrio suspensión / sedimentación en la celda. En el rango Newtoniano, que se aplicará al rango más grueso en flotación, las formas más extremas sedimentarían a un valor de 50 - 60 % de esferas de un diámetro equivalente, implicando que las desviaciones más extremas de la forma de una partícula equiaxial requiere algo menos de energía de agitación, que la suspensión de las partículas esféricas.

El otro efecto de la forma, es en el contacto partícula - burbuja, donde el problema es la ruptura de un delgado film de agua en estrecha aproximación de una superficie de partícula hidrofóbica y una burbuja. Tanto Gaudin como Wark, han sugerido



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Factores que afectan la Flotación que la ruptura y el contacto se facilitan como ejes o puntos agudos, en oposición a las superficies planas. Si bien la forma de la partícula y su gravedad específica pueden afectar la flotación, son propiedades esencialmente invariables, tomadas en cuenta originalmente en la optimización de las condiciones de flotación, pero no son de mayor preocupación de allí en adelante.

Interacciones en el Circuito de Molienda El circuito de molienda contribuye con tres interacciones en la flotación, siendo la última de efectos variables. Las primeras dos se originan en la producción de una distribución de tamaño adecuado. Como ya se explicó, es imposible producir todo el producto del circuito de molienda dentro del rango de tamaño óptimo, aún con el control más estrecho. Puede haber porcentajes significativos más gruesos o más finos, que lo deseado, las cantidades dependen de las características del mineral y del circuito de molienda. También debe considerarse las variaciones de densidad de la pulpa. Aunque es controlada en cierto grado, puede haber variaciones accidentales. El tercer efecto es una alteración incontrolada de la superficie. Aún cuando ésta usualmente comienza, incluso antes de la explotación y continúa durante esta operación, como también durante chancado y almacenamiento. El molino tiene las condiciones ambientales más favorables para alterar la superficie de los minerales con resultados que pueden favorecer o dificultar la flotación.

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Densidad de la Pulpa. (Porcentaje de sólidos) Esta propiedad es importante desde el punto de vista mecánico y químico.

Por ejemplo, para dispersar mecánicamente reactivos poco solubles en agua es conveniente usar pulpas de alta densidad. Por otra parte en una pulpa más densa los reactivos de flotación están más concentrados y la intensidad de la reacción entre reactivos y minerales es más rápida. Usualmente, dentro de las densidades de pulpa más usuales 20 - 30% de sólidos, se ha observado que, el porcentaje de sólidos no influye en forma notable en las recuperaciones y leyes de los concentrados. La situación cambia si se tiene condiciones extremas: pulpas muy diluidas o pulpas muy densas.

Si la pulpa es muy densa, (sobre un 40% de sólidos) la velocidad de flotación puede bajar considerablemente, porque la cantidad de aire inyectada a la máquina de flotación es la misma y puede ser insuficiente para tratar una carga mayor de partículas



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Factores que afectan la Flotación minerales. En una pulpa muy densa, aumenta la fricción entre las partículas y es probable que por este efecto, se puedan desprender de las burbujas.

Las pulpas densas son flotadas en forma apropiada por máquinas de flotación con agitación mecánica. Las pulpas de material grueso deben ser más densas que las de material fino para evitar la tendencia natural de los gruesos a decantar. En un clasificador como el hidrociclón, al aumentar el porcentaje de sólidos el rebalse será más grueso y al disminuir los sólidos el rebalse será más fino. Las pulpas que llegan al circuito de flotación provienen de un circuito de molienda húmedo que trabaja con un porcentaje de sólidos de 65% a 70%. La descarga del molino se diluye con agua y se envía a un hidrociclón. Este equipo clasifica las partículas de acuerdo a su tamaño, las más finas se retiran por el rebalse y son alimentadas al circuito de flotación, esta corriente tiene una consistencia normal de entre 25% y 35% de sólidos. El porcentaje de sólidos que se emplee en el circuito de flotación, también depende de la disponibilidad de agua. La mayoría de las minas están ubicadas en desiertos o zonas montañosas con escaso abastecimiento de agua, por lo tanto es un factor a considerar. Con un bajo porcentaje de sólidos en el circuito de clasificación, se obtendrá material más fino y más liberado, y por lo tanto las recuperaciones serán más altas. Sin embargo, al disminuir el porcentaje de sólidos en un circuito, se reduce la capacidad de producción y disminuye el tonelaje tratado. La decisión dependerá de una adecuada evaluación económica, en que se debe considerar entre otros: la capacidad de molienda y flotación de la planta y la recuperación que se desee obtener. En una máquina de flotación la densidad de la pulpa varía en zonas, siendo más densa en la parte superior donde se recolecta el concentrado y más diluida en las colas. La densidad de la pulpa varía también en los bancos que componen un circuito de flotación.

En un circuito primario, se flota a menudo un 5% a 10% del contenido total de la mena, pero en los circuitos de limpieza o retratamiento se flota comúnmente entre un 50 y 80% de los sólidos, de manera que en las últimas celdas de flotación hay que agregar



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Factores que afectan la Flotación grandes cantidades de agua para mantener el nivel de la pulpa y de la espuma para seguir flotando. Esta dilución tan extrema, lleva también a una gran dilución de los reactivos, que ya no actúan con su fuerza normal. Por esta razón, es necesario a veces intercalar operaciones de espesaje de pulpas diluidas, para volver a las condiciones normales de concentración de sólidos y reactivos.

Densidad de la Pulpa: Interacciones La densidad de la pulpa se controla siempre como una variable en el circuito de molienda / clasificación, pero no usualmente en el circuito de flotación. En otras palabras, la densidad de la alimentación a flotación es la requerida para una óptima clasificación en hidrociclones. El efecto de las variaciones en la densidad de la pulpa se ilustra en la tabla (4). Para una alimentación artificial de minerales puros mezclados, se muestra claramente el aumento de recuperación y la baja de la ley con el aumento de la concentración de los sólidos. En la práctica, se requieren densidades de pulpa más altas con molienda más gruesas y minerales de mayor gravedad específica para facilitar la suspensión de partículas. Las pulpas diluidas son más efectivas en la limpieza, porque el efecto de elutriación por aireación en partículas no flotables, se reduce más que la velocidad de flotación del material flotable.

Tabla 4. Efecto del porcentaje de sólidos en flotación Sólidos, % 46 37.5 21 15 11.5 8 Concentrado, % Pb 43 57 62 64 68 75 Colas, % Pb 0.12 0.14 0.14 0.27 0.45 0.56 Alimentación: mezcla artificial de granito y “graben” (mineral proveniente de la corteza terrestre)

El efecto de cambiar la densidad de la pulpa en los tiempos de retención con un volumen fijo de celdas de flotación y velocidad másica de flotación fija-, se muestra en el ejemplo siguiente para un mineral de gravedad específica de 2,8 % sólidos Vol. relativo Tpo. relativo

10 299 0.36

15 193 0.56

20 139 0.77

25 107 1.00

30 86 1.25

35 71 1.51

40 59 1.81

La gravedad específica del mineral tiene un efecto menor. Por ejemplo, el tiempo de retención, aumenta de 1.81 a 1.84, para 40 % de sólidos y un sólido de gravedad específica 3.5 . En el rango de 25 - 30 % sólidos un 1 % de cambio en el sólido causa un cambio en tiempo del 5 %. Si bien esto puede no ser significativo, desde el



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Factores que afectan la Flotación punto de vista de la recuperación, con los factores de seguridad usuales para calcular el volumen de las celdas puede ser importante con tonelajes sobrecargados y con sistemas de control cercanos a la inclinación de la curva colector v/s recuperación. Si se trabaja en el extremo superior de las densidades de pulpa, hay una reducción sustancial en el volumen de las celdas. Los requerimientos se reducen en 1/3 cuando se va desde 25 a 35 % de sólidos, suponiendo la posibilidad que los resultados de flotación puedan ser igualados.

Efecto del Tamaño de Partícula Los efectos del tamaño de partícula en flotación dependen de: las interacciones entre textura del mineral, las características del sistema de molienda y las características de las celdas de flotación. Cuando la textura es más bien gruesa, la eficiencia de la celda de flotación en suspender las partículas gruesas determina el límite superior tolerable y por lo tanto los requerimientos de molienda. En tal caso, el circuito de molienda necesita solamente producir una alimentación con cantidades mínimas de tamaño superior de material flotable. Con texturas más finas, que requieren tamaños más finos para su liberación , la liberación dicta los requerimientos de molienda, la flotación en este caso no impone restricciones, a menos que se produzcan proporciones significativas de tamaños - 10 µ. En general, la máxima efectividad en flotación está entre el rango 100 y 10 µ , el límite superior estará dado por la densidad del mineral. En el rango óptimo el tamaño de partícula deja de ser la velocidad limitante en flotación y la hidrodinámica de la celda y su construcción son la limitante, particularmente la velocidad

de aireación y las limitaciones de rebalse de la espuma.

Tamaños Gruesos. Sobre y bajo el rango óptimo, las limitaciones por tamaño de partícula son importantes. La siguiente figura muestra los resultados del rougher scavenger de Boungainville.



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En el caso de la próxima figura, se muestran distintos sistemas mineral reactivos de la flotación de casiterita en Renison. Este caso muestra una dependencia más crítica de la recuperación con el tamaño, con recuperaciones en planta que comienzan a caer alrededor de 15 µm y se aproximan a cero a 50 µm.



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Factores que afectan la Flotación Al aumentar los niveles de colector se puede aumentar la recuperación en el rango crítico superior. Pero la dependencia ley - recuperación no puede ignorarse en la mayoría de los sistemas, cuando para aumentar la recuperación de la fracción gruesa se aumenta aire, se aumenta niveles de colector más tiempo y/o se usa aceite, el resultado es una menor ley. Cada fracción de tamaño tiene su propia relación ley - recuperación, donde las fracciones gruesas muestran la mayor sensibilidad a aumentos en intensidades de flotación. Lo dicho anteriormente, se puede visualizar en la figura siguiente:

Fracción Fina. Las dificultades de flotar partículas gruesas se entienden fácilmente en términos de su mayor sensibilidad a la turbulencia de la celda y los límites para la flotación de una partícula - burbuja, por los límites superiores de tamaño de la burbuja, pero las limitaciones para la recuperación de partículas finas son menos visibles. Las figuras que se presentan a continuación muestran la declinación en velocidades y recuperación, la primera para cuarzo, bajo 40 µ bajo condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas, la última para esfalerita bajo condiciones prácticas. Una de las razones para esta declinación bajo 10 a 20 µ es la reducción de peso de la partícula, con la disminución de tamaño ocupando una determinada área de burbuja, suponiendo un espesor de una capa de partículas. Algunos autores explican el comportamiento de las partículas finas en términos de su menor velocidad de colisión con las burbujas y el bajo momentum, sin embargo esto no ha sido probado experimentalmente.



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Interferencias de Lamas Existen varias interferencias provocadas por partículas finas no flotables, entre ellas: (1) adsorción preferencial de reactivos de flotación (2) recubrimiento de las burbujas de aire, previniendo su adhesión con partículas flotables. Aún cuando en la práctica es imposible identificar el mecanismo de interferencia de las lamas, hay dos soluciones físicas para este problema.

Deslamado por clasificación; es el caso de minerales de hematita, casiterita y fosfatos. Esto supone perder material valioso en la fracción fina, pero es el precio para recuperar la fracción gruesa valiosa. Dependiendo del tamaño de malla de la clasificación, el equipo puede ir desde clasificadores mecánicos y mallas para la fracción gruesa hasta grandes hidrociclones para las fracciones finas. Además del deslamado, con o sin floculación selectiva, se han propuesto los siguientes métodos para manejar el problema de los finos:



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Factores que afectan la Flotación 1. Uso de ácidos grasos / fuel oil en emulsiones, bajo condiciones de alta energía a porcentaje de sólidos altos. Las cantidades de aceite van desde 1 - 100 kg/ton. Aún cuando no se conoce el mecanismo, es probable que el número de gotas de aceite presente, sea algunos ordenes de magnitud mayor que el de las burbujas de aire. Esto podría resultar en una cinética de colección más favorable y la aglomeración de los finos, los que flotarían más rápido como aglomerados comparados con los finos originales. 2. Ultraflotación o “carrier flotation”, ej se agrega calcita relativamente gruesa a pulpas de arcilla que contienen anatasa como impurezas, se acondiciona a gran energía con tall oil / fuel oil. La flotación remueve la calcita junto con la anatasa que se adhiere a la calcita probablemente como una capa de lamas. 3. Tratar separadamente los finos; ésto evita el flotar los gruesos con dosis inadecuada de reactivos, en presencia de los finos. 4. Generación de tamaños de burbujas más finas para corregir la cinética más lenta de los finos, usando electrólisis o flotación con vacío. Una desventaja de las burbujas finas es su ascensión más lenta con mayor arrastre de agua y más finos no flotables por elutriación de la espuma.

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Reactivos

Cada mineral es único, por lo tanto los requerimientos de reactivos deben determinarse cuidadosamente mediante trabajo experimental. En base a lo que se conoce sobre los reactivos en líneas generales, se pueden seleccionar algunos para pruebas preliminares. Una vez elegido el o los reactivos debe elegirse el orden de adición, los puntos donde se administrarán y las dosis. Es esencial alimentar los reactivos en forma regular suave y uniforme a la pulpa. Los espumantes se agregan siempre dentro de lo posible, al final. Si éstos se adicionan antes, el mineral tiende a flotar en forma prematura en la etapa de acondicionamiento e impide una buena distribución del colector y otros reactivos. El tiempo de acondicionamiento de reactivos y flotación se analiza en la sección siguiente. La adición de reactivos en etapas, a menudo da recuperaciones más altas que si todos los reactivos se agregaran en un mismo punto. En general el 75% del material valioso es rápidamente flotable si el tamaño es el apropiado. Del resto, probablemente un 15% sea muy grande para flotar, puede que tenga mucha ganga y requiera más tiempo de acondicionamiento. El otro 10% quizás sea muy fino o de muy baja ley para que valga la pena flotarlo. Esta, es en todo caso una decisión económica. Cuando sea posible se prefiere trabajar en circuito alcalino o neutro. Los circuitos ácidos usualmente requieren equipos especiales que resistan la corrosión. En ciertas flotaciones, la separación sólo es posible dentro de límites muy estrechos de pH, en esos casos es vital un control estricto de pH. Normalmente esto se



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Factores que afectan la Flotación logra colocando en el circuito un medidor de pH conectado a un sistema de control que regula la alimentación de reactivos. La cal que es el regulador de pH más usado, se puede agregar seca a correas transportadoras y también como una pulpa al clasificador. La mayoría de los colectores son líquidos. Si son solubles en agua se preparan soluciones normalmente del 10%, si son insolubles en agua se preparan emulsiones o se adicionan sin diluir. Los reactivos líquidos usualmente se agregan en alimentadores de tazas (Clarkson Bucket Feeders), o bien si son cantidades pequeñas como es el caso de los espumantes que se alimentan con bombas peristálticas. Los reactivos sólidos se alimentan con alimentadores vibratorios o con discos rotatorios. Muchas plantas han incorporado analizadores en línea para analizar la composición residual de colector en las colas de flotación. Esto les permite ahorrar dinero en reactivos, ya que esta información se envía a un sistema de control que regula su adición. Es importantísimo mantener el flujo de alimentación constante ya que otras variables como la adición de reactivos está basada en un flujo determinado.

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Tiempo En el proceso de flotación podemos distinguir las siguientes etapas:

1. 2. 3.

Adsorción de reactivos sobre las superficies minerales. Encuentro de las partículas con las burbujas de aire. Transporte de partículas hasta la superficie de la celda de flotación.

Cada etapa requiere de un tiempo diferente. El tiempo de adsorción de reactivos depende de varios factores como: su composición, solubilidad, concentración y temperatura. Si son poco solubles y/o reaccionan lentamente se agregan a los circuitos de molienda y clasificación, con lo cual se gana tiempo. La ventaja de agregar reactivos al molino es que el colector está presente justo en el momento que se crea una nueva superficie, antes de que pueda sufrir oxidación. La desventaja de esto, es que es más difícil controlar exactamente la adición de reactivos ya que la alimentación al molino sufre pequeñas fluctuaciones. Usualmente se tiene una carga circulante y esta puede ser “sobre-condicionada”. Si se desea controlar mejor el tiempo de acondicionamiento, se prefiere incorporar estanques especiales de acondicionamiento.



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Factores que afectan la Flotación Si los reactivos se adsorben rápidamente y reaccionan en forma casi instantánea se agregan al circuito de flotación. Si la pulpa está bien agitada y bien aireada y las partículas recubiertas con colector deberían pegarse a las burbujas casi instantáneamente siempre y cuando su tamaño de liberación sea el adecuado. Podemos decir que primero flotan: -

las partículas más hidrofóbicas las partículas más liberadas las partículas de tamaño apropiado el material lamoso flota varias veces más lento que el material granular.

La flotación se puede efectuar hasta el punto en que el concentrado de la última celda sea de ley más alta que la de cabeza. Si se requiere una ley de concentrado más alta, se termina antes la flotación.

El tiempo de flotación depende también de la naturaleza del mineral y el tipo de separación y tamaño de la alimentación. Los más rápidos en flotar son los metales nativos, luego los sulfuros y más lentamente los óxidos.

El tiempo de flotación varía usualmente entre 5 y 30 minutos, por ejemplo para un mineral sulfurado de cobre, el tiempo de flotación primaria y de repaso puede fluctuar de 3,5 a 10 minutos; para otros minerales de 10 a 20 minutos, etc.

El tiempo de acondicionamiento es muy variable, desde unos pocos minutos hasta horas.

El tiempo de flotación, también depende del tipo de máquina que se utilice. Las máquinas subaireadas son más rápidas que las neumáticas. Dentro de las subaireadas son más rápidas las que tienen una mejor distribución de aire.

Tiempo en Flotación de Limpieza Puede ser, mayor o menor que el tiempo de flotación primaria, dependiendo de la separación que deba realizarse. Cuando se trata sólo de separar ganga de un concentrado o producto intermedio de un mineral sulfurado, el tiempo de limpieza es menor que el de flotación primaria. Sin embargo, si se trata de una flotación selectiva de un mineral complejo en que se desea depresar un mineral los tiempos necesarios son bastante más amplios. Ej. : Flotación selectiva de molibdenita desde concentrados de cobre-molibdeno.



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Factores que afectan la Flotación 

Temperatura de la Pulpa

La temperatura tiene efecto sobre la velocidad con que reaccionan los reactivos, con una temperatura alta, la flotación es más rápida y el concentrado es más limpio. Un aumento de la temperatura favorece la dispersión en la pulpa de los reactivos aceitosos y disminuye la viscosidad - de la pulpa. También, facilita ciertas reacciones de descomposición, la disolución de los sólidos, la formación de gases y estorba las reacciones que ocasionan la precipitación de los sólidos. El consumo de espumante suele variar con la temperatura, siendo ligeramente más alto en pulpas frías. La flotación suele efectuarse a la temperatura normal de la pulpa, que frecuentemente oscila entre 12 a 20º C. En algunos casos especiales se calientan las pulpas, por ejemplo cuando se desea retirar revestimiento de colectores sobre el concentrado de cobre en separaciones diferenciales de molibdeno y cobre. En la mayoría de los casos no resulta económico calentar la pulpa, se puede obtener mejores beneficios variando otras condiciones del proceso.

Alteración de la Propiedades de la Superficie Otra perturbación en flotación, incontrolable es la alteración de la composición de la superficie mineral causando consecuencias desfavorables o impredecibles en flotación. Aún cuando los cambios en la mineralogía primaria pueden haber ocurrido en tiempos geológicos, estos normalmente ya se han tomado en cuenta en el muestreo y en los programas de pruebas metalúrgicas. Algunos efectos importantes pueden producirse en el desarrollo de la mina pero en su mayor parte las alteraciones preocupantes tienen lugar con el mineral fracturado a medida que se mueve desde la mina y pasa a almacenamiento y reducción de tamaño. Los sitios más importantes son los circuitos de molienda y clasificación, ambos porque las mayores proporciones de nuevas superficies se producen allí y porque las condiciones de agitación son conducentes a rápidas interacciones superficie - solución.

Los principales reactantes son oxígeno atmosférico y algunos solutos en el agua en contacto con el mineral. Ya sean estos aguas subterráneas o agua de proceso, puede contener una amplia variedad y rango de concentraciones de solutos inorgánicos y algunas veces materias orgánicas. Además de los reactantes químicos potenciales, otros factores importantes son el tiempo que transcurre entre el paso de mineral desde almacenamiento y reducción de tamaño, las superficies específicas y permeabilidad de la roca, el contenido de humedad y la temperatura. Los intervalos de tiempos típicos son los siguientes:



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Factores que afectan la Flotación Localización Mina a tajo abierto Mina subterránea Chancado y clasificación Molienda y clasificación

Tiempo hasta 1 semana 1 - 2 turnos 1 - 7 días 0.1 - 1 hora

La humedad es de vital importancia en mineral “seco” y variará con la humedad, temperatura, lluvia.

Oxidación de los Sulfuros Las principales variables que afectan la oxidación de los sulfuros son: la identidad del mineral, la concentración de oxígeno en el agua o en el aire, pH, la presencia de otros oxidantes como iones Fe+3 o Cu+2, la copresencia de otros sulfuros en contacto directo con el mineral bajo consideración, la tendencia a formar películas de productos de reacción que impidan que avance la oxidación ej. Fe2O3, So, y compuestos de metales base tales como hidroxisulfatos o carbonatos; y la temperatura. Los efectos de la oxidación de los sulfuros dependen de su extensión, la que a su vez depende de la intensidad de las combinaciones de las variables anteriores y principalmente de la disponibilidad continua de oxidante, temperatura y del contacto íntimo con otros sulfuros, particularmente pirita. En el peor de los casos, una cantidad significativa del contenido metálico se oxida a no-sulfuros, que no son recuperables con los reactivos usados para flotación de sulfuros. Por ejemplo, los minerales de calcocita pueden contener de 0.1 a 0.2 % de Cu soluble en ácido, el cual se pierde a menos que se trate separadamente. Los sulfuros finamente diseminados, particularmente las combinaciones de galena-pirita si se exponen en forma excesiva a aire / agua después de extraídas, pueden oxidarse extensivamente antes de proceso a compuestos tales como PbSO4, PbO, ninguno de los cuales es flotable con los niveles de reactivos usuales para galena. El lapso de tiempo de almacenamiento es el factor importante en este caso. Una oxidación más suave, incluso no detectable por los métodos analíticos usuales, puede tener efectos significativos en flotación: por ejemplo la identificación de compuestos que flotan lento o rápido dentro de un rango de tamaños, puede deberse a diferencias en oxidación superficial, aún cuando puede haber otros factores como diferencias de forma (ver estudios cinéticos). Otros efectos de la oxidación de la superficie del mineral únicamente son menos evidente. Estudios recientes confirman la antigua teoría que algunos sulfuros que a niveles muy bajos de oxidación son flotables naturalmente sin colectores, la oxidación más allá de este punto, destruye la flotabilidad. La oxidación de aquí en adelante (tarnish) aumenta los requerimientos de colector y hace más lenta la flotación. Con películas gruesas de productos de oxidación, puede ser necesaria la sulfidización o si esta no es exitosa, el mineral será no flotable.



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Factores que afectan la Flotación En algunas plantas se practica el procesamiento por separado cuando las pérdidas por flotación son muy altas. El óxido puede lixiviarse con H2SO4 seguido de precipitación con Fe, como cemento de cobre, o con H2S para formar CuS, seguido de flotación del precipitado (LPF).

Alteración de los No-sulfuros La oxidación de los no-sulfuros, puede ocurrir en menor extensión después de la extracción y puede causar cambios en la superficie del mineral que afectan la flotación. Las aguas de minas son los principales agentes en tales alteraciones (weathering), estas pueden contener CO3=, SiO3= y a menudo SO4=, donde hay contacto con sulfuros o gypsum. Los cationes más usuales son Na+, K+, Ca+2, Mg+2 y en aguas más ácidas se encuentra Al+3, Fe+3 y Fe+2, es menos común hallar otros iones de metales pesados. Estos iones se derivan principalmente de minerales silicatados, particularmente rocas más básicas. Mientras que el cuarzo y las arcillas son las más estables, las arcillas pueden experimentar intercambio catiónico liberando Na+ o H+. Como en el caso de los sulfuros, los efectos de “envejecimiento” (weathering) que ocurren durante o después de la extracción pueden estar limitados a alteraciones en la química de superficies. Ejemplos de este primer tipo se encuentran en los minerales de espomudemo (litio). El espomudeno envejecido que se encuentra cerca de la superficie de sus depósitos, flota menos efectivamente que el mineral inalterado, se le puede restituir una flotabilidad aceptable con un fuerte scrubbing y deslamado, el que aparentemente remueve recubrimientos de la alteración derivados de espomudenos y feldespatos. Algunas arenas alteradas con capas limoníticas visibles a menudo requieren limpieza por abrasión para remover las películas, después se flotan los óxidos de Fe liberados para producir una arena de calidad aceptable. Otro efecto de la alteración de los no - sulfuros que puede comenzar en la extracción y puede continuar en el proceso es el efecto en la superficie del mineral de los aniones o cationes presentes en el agua de mina o en el agua usada en el proceso. Un efecto práctico de ello es la aplicación deliberada del ión Ca++ para activar cuarzo, seguida de la flotación con un colector aniónico como el ácido oleico, el tema ha sido estudiado en el beneficio de minerales de hierro. El cuarzo también puede oxidarse accidentalmente antes o durante el proceso, no sólo con Ca+2, sino con Mg+2, Fe +3, Al +3 u otros cationes de metales pesados, bajo condiciones de pH apropiadas. La activación de silicatos y otros óxidos puede ocurrir también por el mismo mecanismo.

En el caso de minerales de estaño, las dificultades para alcanzar buena selectividad han sido atribuidas a “activación inestable” de un número de compuestos presentes en el mineral por los cationes anteriormente mencionados u otros liberados por el mineral que entorpecen la respuesta natural de los minerales. Los remedios utilizados son el uso de aniones como SiF6= o F- para acomplejar los iones que interfieren y un control más estricto de pH. Un efecto más complejo comprende la copresencia de cationes pesados como Ca , Mg++, Fe+3, Al+3 y el ión silicato, tales combinaciones se conocen como ++



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Factores que afectan la Flotación depresantes selectivos cuando se agregan deliberadamente en proporciones controladas a un pH determinado en la etapa de preparación de la flotación. Con la combinación de iones presentes con aguas de minas u otras fuentes de abastecimiento de agua en concentraciones variables, la depresión selectiva o no selectiva de minerales valiosos o ganga puede ocurrir impredeciblemente.

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Agua de Proceso

El agua es un factor de vital importancia en el proceso de flotación. Su consumo es enorme, varía usualmente entre 2 a 3 toneladas de agua por tonelada de mineral. Por ejemplo si la densidad de la pulpa es de un 33% de sólidos (en peso) entonces tenemos una razón de agua a sólidos de 2 a 1. El agua debiera emplearse tan pura como fuese posible, pero su gran consumo hace imposible un tratamiento de purificación previo, por el alto costo que representaría. En la práctica, se trata de evitar las contaminaciones y purificar el pequeño volumen de aguas servidas que se emplee. Las plantas de flotación, hacen uso del agua disponible que puede provenir de fuentes naturales superficiales (ríos, arroyos, lagos, nieve) o subterráneas y aguas servidas. Además si el agua es escasa, lo usual es ejecutar operaciones de espesamiento para recobrar el agua de los desechos o colas. Las aguas naturales, usualmente están contaminadas con sales tales como sulfatos, carbonatos o fosfatos de potasio, calcio, magnesio y otros o bien pueden llevar cloruros o bicarbonatos. Las aguas subterráneas provenientes de la mina además de las sales indicadas anteriormente a menudo llevan en disolución “metales pesados” como el cobre, zinc, fierro y otros. Afortunadamente el problema de los iones satisfactoriamente si el circuito de flotación es alcalino.

metálicos

se

soluciona

La mayoría de los metales en este circuito forma hidróxidos insolubles, eliminándose así la contaminación. Esto se cumple sólo en la mayoría de los casos. Como se ha explicado anteriormente, los cationes y los aniones pueden tener efectos específicos sobre la flotabilidad de los minerales y sobre los reactivos de flotación. Estos iones, pueden activar o depresar ciertos minerales, o bien formar compuestos insolubles con los colectores, por esto la conveniencia de emplearla pura. La composición del agua que recibe una planta de flotación no es constante y su composición puede variar entre los meses de invierno y verano o entre estaciones secas y lluviosas. Durante estaciones lluviosas es posible que el agua disponible esté más libre de contaminación.



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Factores que afectan la Flotación Cuando el agua contiene niveles altos de calcio y magnesio (aguas duras) estas sí se debieran purificar, en caso contrario se corre el riesgo de que se formen sales y se depositen en cañerías, instrumentos de medición, filtros, etc. En plantas de flotación ubicadas en zonas áridas al lado del mar como el Norte de Chile, se usa agua de mar para flotar minerales de cobre, con resultados de recuperación aparentemente satisfactorios. En este caso, debe tenerse mucho cuidado en la selección de los reactivos colectores y espumantes más apropiados. Otro problema que se enfrenta en estos casos, es la gran corrosión de los equipos. Generalmente, éstos deben ser revestidos con goma o bien con aceros inoxidables. Cuando se usa mezclas de agua fresca y agua de reciclo se debe tener cuidado de determinar periódicamente su composición. En el caso del agua de reciclo, ésta lleva residuos de reactivos no consumidos en la flotación. Por ejemplo, si hay un bajo consumo de espumante, este puede concentrarse en el agua de reciclo y podría producirse problemas en la espuma. Convendrá en este caso disminuir la adición de espumante para resolver el problema. Por el contrario si una fuerte lluvia diluye el agua del tranque de relaves también puede haber un efecto negativo, si se ha tomado en consideración el retorno de agentes de flotación. Además de las contaminaciones inorgánicas las aguas naturales pueden tener contaminaciones orgánicas que provienen de la tierra o de la descomposición de materias orgánicas; esto es común en climas tropicales. Esta contaminación es peligrosa, cuando se trata de materia muy fina que se adhiere con facilidad a la superficie de los minerales y las “pasivan” es decir, le impiden responder a la flotación. Otra fuente de contaminación, son los aceites que provienen del uso de lubricantes o de otras fuentes, que pueden ejercer o no un poder colector sobre los minerales, el uso de estas aguas por lo general debe evitarse. Uno de los factores que determina la ubicación de una planta industrial, es la disponibilidad de agua. Este factor, debe ser considerado en las investigaciones que anteceden a su instalación. Puede darse el caso que el proceso propuesto en el laboratorio resulte un fracaso en la planta ya que las experiencias de laboratorio se emplea agua en proceso discontinuo y es difícil predecir el comportamiento en una planta industrial que opera un proceso continuo. También, se debe considerar el afluente acuoso que sale de la planta. Las disposiciones legales dictadas contra la contaminación de corrientes de aguas obligan en muchos casos a purificarla antes de verterla en corrientes limpias.

Efectos misceláneos de las fuentes de abastecimiento de agua APUNTES DE FLOTACIÓN 4_Factores


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Factores que afectan la Flotación Las sales de metales pesados pueden encontrarse en sulfuros oxidados, siendo las más preocupante la de Fe y Cu. El Cu puede activar la pirita y la esfalerita y aún cuando puede precipitarse con cal, es aún efectivo como activador de pHs tan altos como 10 - 11. Las sales de Fe pueden ser depresoras de los sulfuros. El calcio, es importante en la flotación de no - sulfuros, tendiendo no sólo a activar el cuarzo y los silicatos para flotación aniónica, sino también a depresar cuarzo en flotación catiónica. Un estrecho control de la dureza del agua se requiere para la floculación selectiva y flotación de cuarzo en minerales de Fe. Las sales de Na+ y K+ generalmente no son perjudiciales. La flotación es posible en salmueras saturadas y se puede usar agua de mar (en flotación de fosfatos) cuando no hay otras fuentes disponibles. El agua recuperada de las colas se usa y su uso aumenta cada vez más con los controles ambientales. Una ventaja es el ahorro en reactivos, particularmente espumantes. Una desventaja, por ejemplo, en circuitos con cal de minerales sulfurados es la aproximación a la saturación con sales como bicarbonatos o sulfatos con la consiguiente depositación en celdas de flotación, canaletas, etc. aumentando los requerimientos de mantención. Otra preocupación es la presencia de ácidos orgánicos en el agua, como lignitas o taninos, que en general pueden actuar como depresores. Estos se derivan de la descomposición de vegetales y tienden a aumentar en épocas cálidas, pero pueden removerse con tratamientos con cal - soda y filtración en arena.



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4 Factores Que Influyen en La Flotacion

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