Capitulo i. Tecnologia de Flotacion de No Sulfuros

PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA MINERALURGIA III

M.Sc. Nataniel Linares G

CAPITULO I TECNOLOGÍA DE FLOTACIÓN DE MINERALES NO SULFUROS

1.1.

OBJETIVO.

Al concluir el estudio del presente capítulo, el lector estará capacitado para poder procesar cualquier mineral no sulfuro que sean considerados menas para la obtención de un metal. Estará también capacitado para realizar estudios de investigación y diseñar el circuito más adecuado para cada mena en estudio.

1.2.

INTRODUCCIÓN.

La historia indica que a mediados del siglo XIX con el descubrimiento de la flotación aplicada convenientemente a los sulfuros, éstos responden con muy buenos resultados en términos de recuperación y económicos; por el contrario, los óxidos metálicos no flotan, de ahí que se pierde el interés por beneficiar minerales oxidados y se da un fuerte impulso a los sulfuros. Recién por el año 1924, Sullman y Edsor, comienzan a usar jabones en la flotación de minerales oxidados y en 1935, introdujeron colectores catiónicos a base de aminas para flotar minerales no metálicos, sin embargo no hay información de cuando se empezó a usar sulfuro de sodio para reactivar minerales oxidados, mas a mediados del siglo XX, ya habían algunas plantas operando en diversos países del mundo. En lo fundamental de estos avances se había logrado disminuir el consumo de reactivos, principalmente colectores de varios kilogramos a unos cientos de gramos, con resultados solo parcialmente satisfactorios por los motivos explicados anteriormente. En consecuencia, el conocimiento de la técnica de la flotación de minerales oxidados es muy importante. En general, los métodos de flotación para óxidos se puede dividir en dos: flotación directa con colectores hidrocarbonados de cadena larga y la otra, flotar con colectores tioles tipo xantato previa sulfurización. De otro lado, en términos más amplios, el procesamiento de minerales consta de dos funciones. En primer lugar, se trata de la preparación y la liberación de los minerales valiosos de los minerales de ganga, y en segundo lugar, la separación de estos minerales en dos o más productos valiosos, llamados concentrados y un producto no valioso denominado relave. El término separación en este caso es sinónimo de concentración. Estas funciones se llevan a cabo dentro de las limitaciones de las tres reglas siguientes: 1. La primera regla regla se refiere a la conservación de la masa. El flujo de entrada de materiales a la planta de proceso (Concentradora) es igual al flujo de salida. 2. La segunda norma se refiere refiere a la calidad o categoría del producto concentrado. En En la práctica, es imposible producir un concentrado compuesto de un solo mineral valioso. 3. La tercera regla es un corolario de la segunda. Es imposible recuperar todos los minerales valiosos en cada concentrado. El diagrama de flujo de la figura 1.1 se muestra diagramaticamente la secuencia de las operaciones unitarias en la planta de proceso. Las diversas operaciones de la unidad utilizada para la liberación y la separación se han estudiado en las asignaturas de concentración de minerales I y II.

1

PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA MINERALURGIA III


Mineral de mina (Mena metalífera) Chancado s o s e u r G

Cribado

Molienda s o s e u r G

s e b o R e

Clasificación

Etapa de conminución (Reducción de tamaño y liberación de los minerales objetivo)

Extracción del mineral (Separación/ Concentración)

Relave (minerales de ganga)

Concentrado R e b o s e

Extracción Química (Extracción del metal valioso del mineral)

Metal valioso

Figura 1.1. Operaciones unitarias en procesamiento de minerales no sulfuros

Figura 1.2. Alternativas de procesamiento de menas no s ulfuros.

Como se puede ver, una mena no sulfuro, puede procesarse siguiendo dos alternativas generales: 2

PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA III


1. La flotación de espumas: a. Por el proceso de sulfurización, empleando xantatos como colectores, etc. b. Por flotación directa, empleando reactivos de flotación tales como los ácidos grasos y la aminas (cuaternarias de preferencia). 2. La hidrometalurgia, empleando la lixiviación ácida o la alcalina: a. Por agitación. b. En pila o montón. Flotación de espumas es un proceso selectivo para separar los minerales valiosos de la ganga mediante el uso de agentes tensoactivos y humectantes. La separación selectiva de los minerales hace que el procesamiento complejo (es decir, mixta) menas económicamente viable. El proceso de flotación se utiliza para la separación de una amplia gama de sulfuros, óxidos y carbonatos antes del refinamiento. Los fosfatos y el carbón también son procesados mediante la tecnología de flotación.

1.3.

MECANISMOS DE HIDROFOBIZACIÓN DE LOS NO SULFUROS.

La mayoría de los reactivos colectores empleados para flotar los minerales no sulfuros (óxidos) son surfactantes de cadena larga. La adsorción de estos reactivos sobre la superficie mineral puede ser física o química. Si es física, la adsorción ocurre por interacciones electrostáticas y enlace hidrofóbico (interacciones de van der Waals entre las cadenas hidrocarbonadas). Si es química, el surfactante forma un enlace covalente con los iones metálicos de la superficie mineral, o un enlace de hidrógeno con ciertos sitios ionizados de la superficie mineral. Con los extensos estudios realizados por D.W. Fuerstenau y colaboradores, se ha logrado una adecuada comprensión de la termodinámica de la adsorción física de los surfactantes iónicos sobre los minerales no sulfuros (óxidos), en base a la aplicación de la teoría de la doble capa eléctrica. También ha sido de importancia el aporte de Cases. Trabajando principalmente sobre los sistemas iones alquil-cuarzo y iones alquil-sulfonatos-alúmina, Fuerstenau ha demostrado que estos iones colectores se adsorben como contraiones de la doble capa eléctrica. En este tipo de sistemas el pH (iones H + y OH-) y otros iones determinantes del potencial (iones generados por solubilidad del mineral del mineral y posterior hidrólisis), controlan la carga eléctrica superficial de un mineral s. De esta forma, una vez definido el carácter iónico del colector (aniónico o catiónico), su adsorción en función del pH y consecuentemente su acción colectora, dependerá sólo de la magnitud y signo de la carga eléctrica superficial. Cuando s = 0, nos encontramos en el punto isoeléctrico del sólido. La actividad de los iones determinantes del potencial en solución en este punto recibe el nombre de punto de carga cero, PZC y normalmente corresponde a un determinado valor de pH, Este punto fija el límite de adsorción tanto para un colector aniónico como para un catiónico. Los colectores aniónicos sólo serán efectivos para el rango de pH < pH (i,e,p), mientras que lo inverso ocurre con los colectores catiónicos. Este efecto se muestra en la figura 1.3.

a)

CAPA COMPACTA

CAPA DIFUSA

Sólido

L A I C N E T O P

 o 

i.e.p

b)  , L A I C I F R E P U S A G R A C

N Ó I C A T O L F %

pH

COLECTOR ANIÓNICO

COLECTOR CATIÓNICO

DISTANCIA P O T E N C I A L – Z E T A O P O T E N CI A L ELECTROCINÉTICO

pH

3



c) Fig.1.3. Ilustración del potencial zeta y rangos de flotación con colectores aniónicos y catiónicos.

Suponiendo para un óxido que sólo H+ y OH- son iones determinantes del potencial, el potencial superficial 0 es función del pH, de acuerdo a la ecuación:

0  0,059 pH ZPC  pH 

(1.1)

Para una cantidad de especies minerales se conocen y se encuentran tabulados los valores de ZPC. Una vez establecido el potencial superficial, por adsorción de los iones determinantes del potencial, sus efectos electrocinéticos se propagan a la solución, resultando en la adsorción de contraiones (iones de carga opuesta). En general podemos decir, la adsorción de los contraiones estructura en torno a una partícula mineral dos zonas o atmósferas iónicas bien definidas. La primera, es la llamada capa compacta, que es donde se ubica el plano de Stern. Esta capa iónica tiene la propiedad de moverse junto con la partícula, de manera tal que el potencial de dicha partícula ya no es 0, sino el potencial correspondiente al límite de la capa compacta. Este potencial recibe el nombre de potencial zeta o potencial electrocinético. Para todos los efectos prácticos, este es el potencial que debe considerarse en sistemas de flotación. La segunda capa iónica es inestable en condiciones dinámicas y recibe el nombre de capa difusa tal como se muestra en la figura 1.3.a, c. De acuerdo al modelo de Stern-Grahame de la doble capa eléctrica, la adsorción en el plano de Stern, , está dada por la siguiente ecuación: o   2rC exp  Gad s / RT 

Donde:

4

r = Es el radio efectivo del ion adsorbido. C = La concentración de este ion en el seno de la solución, y o G ad s = Es la energía libre estándar de adsorción.

(1.2)



Ya se dijo que un sistema de adsorción física, las fuerzas de interacción involucradas son de naturaleza electrostática y de interacciones hidrofóbicas en la asociación entre las cadenas hidrocarbonadas. Por lo tanto o o o Gad s  Gelectr .  G Asoc.cadenas

(1.3)

Las expresiones individuales para estas dos componentes de la energía libre estándar de adsorción, son: o Gelectr .  zF 

(1.4)

o Gasoc .cadenas  n

(1.5)

Donde:

z F 

n 

= Es la valencia del ion adsorbido incluyendo el signo. = Es la constante de Faraday. = Es el potencial en el plano de Stern (se puede reemplazar sin gran error por el potencial zeta. = Es el número de grupos CH2 en la cadena, y = Es la energía libre estándar para remover un mol de grupos CH2 desde el agua al estado asociado.

Debe hacerse notar que las reacciones asociativas entre las cadenas hidrocarbonadas del colector, son muy importantes, en consecuencia, la adsorción, la hidrofobicidad impartida y la acción colectora, aumenta con el largo de la cadena del colector, sin embargo, disminuye la selectividad. Se ha postulado que debido a las reacciones asociativas, los colectores surfactantes pueden formar a nivel de interfase mineral/agua(solución), un estado asociado similar a una micela, pero a una concentración, referida al seno de la solución, mucho menor. Esta micela bidimensional se ha denominado hemi-micela. De aquí, que el estado hidrofóbico necesario para flotar óxidos, se vincula a menudo al mecanismo de formación de la hemi-micela. Este conocimiento está ampliamente aceptado en la literatura pero la conducta de importantes tipos de colectores tales como las alquilaminas y ácidos alquil carboxílicos, ambos reactivos hidrofobizables, presenta algunos desacuerdos con esta teoría. Dentro de los avances logrados recientemente en este campo, debe destacarse justamente el aporte del mecanismo de acción de los colectores hidrolizables. Toda la teoría anteriormente expuesta sería válida solo para colectores del tipo no hidrolizables. A continuación se presentan las bases de la teoría de adsorción e hidrofobización con colectores hidrolizables. Lo que hace diferentes a estos reactivos de los colectores no hidrolizables, es la precipitación de la especie neutra resultante de la hidrólisis. A modo de ejemplo se revisa los equilibrios de hidrólisis del clorhidrato de dodecilamina a 25ºC en función del pH. RNH 3  RNH 2( ac)  H 

; pka = 10,63

(1.6)

RNH 2( s )  RNH 2( ac )

; pksp = 4,69

(1.7)

El límite de solubilidad de la amina neutra es de 2,04x10 -5 M. La concentración micelar crítica (CMC) a 30ºC es igual a1,3x10-2 M. Antes que ocurra la precipitación, es decir [RNH 2(ac)] < 2,04 x 10-5 M, las concentraciones de RNH 3 y RNH2(ac) estarían dadas por:

 RNH    RNH HCl   RNH   2( ac )

2

i

3

(1.8) 5


 RNH     RNH HCl 1  ka10  2

3

i


(1.9)

pH

Donde [RNH2HCl]i es la concentración inicial de clorhidrato de dodecilamina superior al límite de solubilidad, se espera que haya un valor de pH crítico de precipitación, pHs, el cual debe comenzar la reacción de precipitación. Este valor se puede calcular a través de la siguiente expresión:



 RNH 2 . HCl i  kps 



kps

pHs   logka

 

(1.10) Usando esta ecuación se construyó el diagrama de la figura 1.4

Fig.1.4. Diagrama termodinámico de hidrólisis de la dodecilamina mostrando la línea de precipitación de la especie neutra.

Se observa que a valores de pH > 7,8, la precipitación ocurre antes que la micelación. Esto es muy importante para el análisis del comportamiento de las interfases solución/aire y mineral/solución. Un hecho conocido y que constituye una particularidad de los colectores hidrolizables, es la fuerte disminución, tal como se muestra esquemáticamente para el cuarzo y magnetita en la figura 1.4. El pH de máxima flotación coincide con el pH de mínima tensión superficial. Es notable destacar también que el pH en que la tensión superficial comienza a subir de nuevo, corresponde justamente del pH que fija el límite de flotabilidad del mineral. Sin duda hay una vinculación clara entre los fenómenos que afectan a la interfase solución/aire, mineral/solución y la respuesta de flotación. En los estudios recientes de Laskowski, Vurdela y Castro, se entrega una nueva visión del problema y se demuestra la importancia de la química coloidal de estos surfactantes para la comprensión de su conducta colectora. Se demuestra por ejemplo que la tensión superficial comienza a decrecer un poco antes de que haya evidencias de precipitación en el seno de la solución. El precipitado formado es un coloide cuya coagulación-peptización obedece a la teoría DLVO. Para la dodecilamina cloidal se encontró un pHi.e.p = 11. Esto significa que sobre el pH i.e.p dicho coloide muestra una carga eléctrica positiva. Este valor descrito antes coincide bastante bien con el pH en el cual la recuperación de flotación cae bruscamente. Esta observación sugiere que el límite de flotabilidad está gobernado por el pHi.e.p del coloide. Por supuesto, lo observado sobre el coloide sólo refleja los fenómenos que simultáneamente tienen lugar sobre la interfase mineral/solución y solución/aire. Debe destacarse que resultados similares ya se han encontrado para el ácido _áurico, el cual exhibe un pHi.e.p = 3. En consecuencia, la acción colectora de los reactivos hidrolizables estaría determinada fuertemente por su química coloidal. La asociación de las moléculas neutras a nivel de interfase solución/aire hasta formar un film no polar esparcido, determina la disminución de la tensión superficial. La asociación sobre la superficie mineral llevaría a la precipitación superficial y formación de un recubrimiento hidrófobo. El límite de 6



flotabilidad coincide bien con el pH i.e.p, que a su vez corresponde al pH i,e,p del mineral recubierto por el colector. El vínculo de unión con la teoría de los colectores no hidrofobizables, está en que la adsorción de las especies iónicas del colector obedece a la teoría de la doble capa. Sin embargo, lo fundamental es la asociación de las moléculas neutras entre sí, y con los iones adsorbidos para llegar finalmente a un film superficial o a un agregado coloidal.

1.4.

FLOTACIÓN DE NO SULFUROS.

INTRODUCCIÓN Los minerales óxidos de cobre, plomo y zinc con frecuencia se encuentran asociados con los sulfuros de estos metales. Cuando está presente suficiente cantidad de "óxido" de cobre o plomo, suelen ser recuperados por flotación con xantato seguido de sulfurización con sulfuro de sodio (Na2S) o hidrosulfuro de sodio (NaHS). La concentración por flotación, es entonces, más de un sulfuro que la flotación de un mineral no-sulfuro. Los minerales cuprita, azurita, malaquita, y cerusita se sulfurizan fácilmente con cantidades nominales de sulfuro de sodio (1-10 libras por tonelada de mineral) especialmente en los minerales que contienen poca o ninguna cantidad de óxidos de hierro. Antes de la sulfurización, cualquier sulfuro presente en la mena debe ser recuperado. La adición de carbonato de sodio para precipitar el calcio, hierro, zinc y sales, con frecuencia reduce los requerimientos de sulfuro de sodio. La cal debe evitarse, ya que obstaculiza la sulfidización. Se prefiere el procedimiento de la adición de pequeñas cantidades de sulfato de cobre generalmente ayuda a la activación tanto al sulfuro de sodio como al xantato. Con pequeñas cantidades de óxidos de hierro, también es posible sulfurizar y flotar la crisocola (CuSiO3) y la anglesita (PbSO 4). Se pueden encontrar algunos problemas con el silicato de cobre si, como sucede a menudo, es de baja ley. En estos casos, el mineral está considerado como el cobre conteniendo sílice, y, como tal, es difícil concentrarse. Sin embargo, el silicato de cobre de alta ley puede ser sulfirizado y flotado con una buena recuperación a partir de determinadas menas. Los ácidos grasos se utilizan a veces en conjunción con xantatos en la flotación de carbonatos de cobre, pero no es aplicable para los silicatos de cobre. En la literatura se han descrito otros métodos en los que los óxidos de cobre son los primeros lixiviados con ácido sulfúrico, precipitados con esponja o chatarra de hierro - o sulfuro de calcio - y luego flotado. Luego se tiene que:   

Los oxi-minerales o no sulfuros constituye un universo mucho más amplio y diverso que los minerales sulfurados. Las diferencias de composición química, estructura cristaloquímica y solubilidad en agua, están entre los aspectos con mayor grado de diversidad entre los minerales oxidados. También la gran variedad de colectores aniónicos y catiónicos, usados en la flotación de estos minerales, con grandes diferencias de propiedades químicas, presenta complejidad bastante mayor que la de los tiocompuestos usados en la flotación de sulfuros.

1.4.1.

TEORÍAS DE LA FLOTACIÓN DE NO SULFUROS.

La Teoría de unión de los colectores a la superficie mineral o de hidrofobización, son distintos nombres para indicar la hidrofobicidad inducida por los colectores para que se produzca la transición hidrófilo a hidrófobo. En la literatura se encuentra que se ha desarrollado una teoría de flotación para óxidos y no metálicos, y una teoría de flotación de sulfuros.

7



En la de óxidos y no metálicos se considera una interacción electrostática colector-mineral (colector de cadena larga). En la flotación de sulfuros se considera una reacción electroquímica en la interacción colector-mineral (colectores tiólicos). Estas diferencias químicas y mineralógicas han determinado distintos enfoques para considerar como se adsorbe e hidrofobiza. En la flotación de óxidos, se usan colectores catiónicos o aniónicos, y se dice que estos se adsorben sólo sobre la superficie con carga eléctrica de signo contrario. Por lo tanto graficando potencial zeta, pz versus pH para una superficie mineral, se puede correlacionar con una curva de recuperación versus pH. Se han propuesto algunas teorías para explicar los mecanismos de adsorción de colectores (catiónicos o aniónicos) en superficies de minerales no-sulfuros (óxidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, nitratos, sulfatos, y otros). De entre estas teorías se destacan: 1. Teoría de la adsorción iónica o de la formación de hemimicelas. 2. Teoría de la solubilidad. 3. Teoría de la formación de complejos ionomoleculares. ♦ TEORÍA DE LA ADSORCIÓN IÓNICA O DE LA FORMACIÓN DE HEMI-MICELAS

En la figura 1.5, que se muestra a continuación

pz

pH

% R

a

b

pH

Figura 1.5. Teoría de acción de los colectores

Se ve que en a se tendrá flotación con colector aniónico y en b con colector catiónico. Si hay carga negativa en la superficie de la partícula mineral, el colector se adsorbe como contraiones de la doble capa eléctrica, tal como se muestra en la Figura 1.5 a.

8


-


+ + + +

Figura 1.5.a. Contraiones de la doble capa eléctrica.

Esta teoría se debe a Gaudin y Fuerstenau y en ella se admite que los colectores son adsorbidos de acuerdo con dos mecanismos principales: 1. Interacción electrostática de iones colectores y la superficie del mineral de acuerdo con la teoría de la doble capa eléctrica. 2. Asociación de las cadenas hidrocarburadas de los iones colectores por fuerzas laterales de Van de Waals, formando hemi-micelas. Parecen seguir este mecanismo diversos sistemas colector catiónico/óxidos y silicatos, también los colectores aniónicos, especialmente aquellos de cadena más corta (hasta 12 carbonos), pueden ser adsorbidos de acuerdo con los mecanismos de la teoría de adsorción iónica.

V m , A T E Z L A I C N E T O P

N Ó I C A T O L F R O P N Ó I C A R E P U C E R %

pH Figura 1.6. Recuperación por flotación de la Goetita en función del pH con 1x10 -3M de colector comparado con la propiedades de superficie de dicho mineral.

9



A esto se llamó estructura de hemi-celas (Furstenau y otros), por similitud a las macromoléculas que generan los tensoactivos a concentraciones altas. En solución diluida los iones están suficientemente alejados. A concentraciones medias, en cambio, las cadenas comienzan a actuar entre sí y a formarse dímeros, en tanto que en soluciones concentradas se forman macromoléculas bien definidas, Figura 1.8. Cuando se alcanza la concentración micelar crítica (CMC), la tensión superficial, abruptamente; en tanto que la conductividad aumenta, Figura 1.9.

+

+

+

+

+

+

Figura 1.8.

+

+

+

+

+

+

+

Solución diluída

baja

+

+

+

,

Solución media

+

Solución concentrada



CMC

Concentración

Figura 1.9. Concentración micelar crítica (CMC) ♦

TEORÍA DE LA SOLUBILIDAD

La relación directa entre los datos de producto de solubilidad y la precipitación de las respectivas sales orgánicas en la interface sólido/solución, constituye la esencia de la teoría de la solubilidad. Ésta es una de las teorías más antiguas formuladas para la adsorción, principalmente de ácidos grasos y sus jabones alcalinos. La teoría de la solubilidad fue sugerida por Taggart et al . Esta teoría asume que la adsorción de colectores en los minerales se debe a enlaces químicos que siguen las leyes que gobiernan la precipitación de sustancias de baja solubilidad. La estructura cristalina, las propiedades eléctricas de superficie y los fenómenos de adsorción física son generalmente no considerados por esta teoría. La quimisorción es un mecanismo frecuente en muchos sistemas, principalmente con ácidos carboxílicos (de cadena larga) o sus jabones alcalinos. Altas densidades de adsorción, así como, altas recuperaciones en la flotación de minerales, con colectores aniónicos, en rangos de pH donde el potencial zeta es altamente negativo, indican adsorción química del colector. Esto es especialmente válido en el caso de los ácidos grasos y de metales (constituyentes de la red cristalina), para los cuales los primeros tienen alta reactividad. En el caso de la químisorción, la fuerza promotora es la reactividad de la parte polar del colector en relación a los sitios catiónicos, generalmente metales alcalino-térreos y de transición, o complejos derivados de esos metales. Normalmente, esos metales son constituyentes originales de la red cristalina de los minerales; pueden, sin embargo, haber sido adicionados como agentes activadores. Una evaluación muy conveniente de la reactividad de un colector aniónico con un metal específico es el producto de solubilidad de la sal correspondiente, en medio acuoso. Los valores extremadamente 10



bajos de los productos de solubilidad de los jabones de los metales alcalino-térreos que se presentan en la literatura, muestran claramente que tales compuestos son muy estables y podrían perfectamente precipitarse en la interfase mineral/solución. Lo cual ocurre en muchos casos, de acuerdo a lo evidenciado a través de la espectroscopia infrarroja. En la figura 1.10 se muestra la flotación de cromita en función del pH empleando miristato como colector. N Ó I C A T O L F R O P N Ó I C A R E P U C E R %

-4

Figura 1.10. Flotación de cromita en función del pH en presencia de 1x10 de miristato.

♦ TEORÍA DE LA FORMACIÓN DE COMPLEJOS IONOMOLECULARES Somasundaran et al han señalado que asociaciones moleculares diversas entre las dos especies unitarias, ión y molécula neutra, se formarían en solución, antes de la adsorción. Estas asociaciones serían bastante simples, y serían abundantes en distintos rangos de pH, en concentraciones inferiores a las respectivas CMC’s. Particularmente activos en las interface, tanto sólido/líquido como líquido/aire, serían los dímeros ión-molécula neutra, los llamado complejos ionomoleculares. Estudios realizados en soluciones acuosas de oleato de potasio, y también de cloruro de dodecilamonio, mostraron una notable disminución de la tensión superficial justamente en las regiones de pH donde las concentraciones de esos complejos ionomoleculares eran máximas. Pruebas de flotación reportadas por Somasundaran et al con varios minerales muestran también máximos en los mismos rangos de pH; para el oleato, esta región sería entre 7 y 8. En la figura 1.8 se muestran resultados de la flotación de hematita con oleato de potasio y la formación del complejo ión-molécula. Por otra parte, en la figura 1.9 se presenta un diagrama de distribución de especies de oleato en función del pH.

HEMATITA 

K  OLEATO3 x10 5 M

M

5

KNO3 8 x10 M

1 1



0 1

X O S A R G O D I C Á O J E L P M O C E D N Ó I C A R T N E C N O C

O D A T O L F %

pH

Figura 1.8. Correlación de la flotación de hematita y la formación del complejo ión-molécula (acid-soap complex).

11


K  Oleato3 x10 kmol / m 5


3

) s e i c e p s e s a l e d d a d i v i t c a ( g o L

pH -5

Figura 1.9. Diagrama de distribución de especies de oleato en función del pH. Concentración total de oleato = 3x10 M.

1.4.2.

ASPECTOS MINERALÓGICOS.

plearlo para diferenciarlos de los minerales sulfuros y podemos denominar no sulfuros a los óxidos, hidróxidos, sulfatos, carbonatos, silicatos, etc. Sin embargo, es también necesario recordar que los minerales se clasifican en dos grandes grupos: Se sabe que el término “no sulfuros” no es el más adecuado, pero es necesario em

 

Metálicos, y No metálicos.

Los minerales metálicos son los que se utilizan para extraer los metales. Estos a su vez se pueden clasificar en:     

Minerales no ferrosos Minerales ferrosos Nobles Livianos Raros

Cu, Pb, Sn, Al, etc. Fe, Mn, Cr, Ni, y otros. Au, Ag, Pt, Pa, Os, etc. S, C, etc. Metales de las tierras raras.

Anteriormente ya se ha estudiado a los sulfuros y a los metales nativos y sus minerales, en el caso del oro cuando está ocluido en sulfuros o sulfuros de plata. Ahora corresponde estudiar a los minerales no sulfuros, los cuales tienen en común en su composición el oxígeno, sea como ya hemos dicho, en la forma de ion sulfato, carbonato, hidroxilo, fosfato, silicato, molibdato y otros. Una clasificación de minerales según sus propiedades de flotación, puede ser la que se muestra a continuación: 1. Sulfuros (Cu, Pb, Zn, Ni, Hg, Sb) y metales nativos: Tienen baja mojabilidad. Flotan con xantatos. 2. Minerales no metálicos no polares: Grafito, azufre, carbón, talco. Tienen baja mojabilidad. Flotan con colectores muy débiles y a veces con sólo espumantes. 3. Minerales oxidados (Cu, Pb, Zn): Flotan con sulfidización y xantatos, o ácidos grasos. 4. Minerales polares tipo Sales de Ca, Mg, Ba y Sr: Scheelita, powelita, apatita, fosforita, fluorita, calcita, baritina, magnesita, dolomita. Flotan con ácidos grasos. 12



5. Óxidos, silicatos y alúmino-silicatos: Sílice, zircón, rutilo, casiterita, ilmenita, feldespato, berilo, mica. Muchos flotan con colectores aniónicos y catiónicos, otros dependen de cationes activadores. 6. Sales solubles: Silvita, halita, langbeinita keinita. Flotan con ácidos grasos Para la recuperación de los minerales no sulfuros metálicos se puede lograr por tres vías, a saber:   

♦

Mediante el proceso de sulfidización. Mediante los colectores aniónicos carboxílicos y catiónicos. Mediante el proceso LPF (Lixiviación-Precipitación-Flotación).

FACTORES DE FLOTACIÓN

El proceso de flotación depende de fenómenos complejos que ocurren en la superficie de las partículas de mineral y en las burbujas de aire formadas en el agua. Las propiedades de flotación de un mineral dependen de su estructura cristalina. Factores que influyen en la flotación: 1. Presencia de impurezas en el mineral, en solución sólida o adsorbidas en minerales coloidales 2. Grado de liberación 3. Agua dura afecta las interrelaciones entre el mineral y los reactivos, y a veces forma compuestos insolubles con los reactivos. 1.4.3.

REACTIVOS DE FLOTACIÓN

Constituyen la variable más fuerte y flexible de las interacciones del proceso de flotación. Los mayores avances han sido en el desarrollo de reactivos de flotación. 

CLASIFICACIÓN DE REACTIVOS

Según la zona donde se concentran. 1. Reactivos que se concentran en la interfase mineral/agua, principalmente en la superficie del mineral: colectores y activadores. 2. Reactivos que se concentran en la interfase aire/agua: espumantes y electrolitos inorgánicos. 3. Reactivos que afectan la flotación, permaneciendo en el agua: Activadores, reguladores de pH y depresores. Según su función: 1. Colectores•Ácidos orgánicos: A. Oléico y oleato Na, Alquil sulfato Na, Alquil fosfato Na. 2. Thio compuestos: Mercaptanos, xantatos, dithio-carbonatos, dithiofosfatos, mercaptobenzothiazol. 3. Derivados de Amoniaco: Aminas, sales de amonio, sales de piridina, etanol-aminas. 4. Aceites: kerosene, petróleo. 1. Ácidos Orgánicos Los colectores más usados del primer grupo contienen el grupo carboxílico, que es el anión de los ácidos grasos. Mucho menor uso tiene los reactivos que contienen grupos sulfato y sulfonato.

13





ÁCIDOS GRASOS

Son buenos colectores de uso general para minerales industriales. Son usados frecuentemente como co-colectores para flotación de minerales pesados y feldespato, y también en flotación de apatita. Pueden ser alimentados como ácidos grasos o en forma de sales de Na en solución o dispersión acuosa. También son mezclados con emulsificadores no iónicos. No son selectivos y no son usados en minerales difíciles de flotar, siendo necesario reactivos más específicos.



Nombre común

Ejemplos de ácidos grasos no saturados: Estructura química

cido Miristoléico cido Palmítico Ácido Oleico cido Linoleico cido alfa Linoléico cido Araquidónico cido Eicosapentaenóico cido Erúcico cido Docosahexaenóico

CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)2COOH

ALQUIL SULFATO DE SODIO

Flotinor S-72. Aplicación: es especialmente recomendado para la flotación de baritina cuando ocurre junto con fluorita y calcita. También puede ser utilizado en la flotación de celestita, yeso, kainita, anhidrita y anglesita. Si fuera necesario, puede usarse un espumante. 

ESTERES DE ÁCIDO MONO/DIFOSFÓRICO

Flotinor SM-15 se usa en la flotación de minerales pesados con hierro y titanio y de biotita de arenas para vidrio. Puede usarse en combinación con un ácido graso. Otros usos: flotación de carbonatos como calcita, dolomita y magnesita cuando la ganga es un silicato. También en flotación inversa de fosfato en combinación con un colector de silicato como alquil eterpropilen diaminas grasas. Puede usarse otros ésteres de ácido fosfónico de varias longitudes de cadena y constitución o mezclas de estos con otros como ácidos grasos, Ester del Ácido Alquenil succínico; 1 Alquil sulfo succinamato y sulfo Succinatos. 

COLECTORES CATIÓNICOS

Se derivan de un ion complejo de amonio. El grupo polar que se adsorbe en los minerales tiene carga positiva. Son usados para flotar óxidos, silicatos y alúmino-silicatos. Son menos selectivos que los reactivos aniónicos. Entre los importantes se tiene:    

14

Amina primaria: R-NH2 Amina secundaria: R2-NH Amina terciaria: R3-N Amina cuaternaria: R4-N-Cl


2.


Reguladores:  

Electrolitos: Cal, NaOH, Acido Sulfúrico, Bicarbonato Na, Sales de Cu, Fe, Al, Pb, Zn; Na2S, NaCN, Silicato Na. No electrolitos: Dextrina, almidón, taninos.

3. Espumantes: Terpineol, fenol, cresol, piridina, ortotoluidina.

2.1.

EL PROCESO DE SULFURIZACIÓN.

El proceso de sulfurización consiste en la adición de sulfuro (Na 2S) o hidrosulfuro de sodio (NaHS) a la pulpa de flotación en cantidades que pueden variar de 0,8 a 4 Kg/t. El sulfuro de sodio se hidroliza en solución y después se disocia de acuerdo a las siguientes reacciones: Na2 S  2 H 2 O  2 NaOH  H 2 S

(1.11)

NaOH  Na   OH  H 2 S  H   HS 

(1.12) (1.13)

kd = 10-7

HS   H   S 

kd

=

2

x

10-5

(1.14) Puesto que las constantes de disociación en las ecuaciones (1.13) y (1.14) son extremadamente bajas y en la ecuación (1.12) es alta, la concentración de los iones OH- aumenta a una velocidad más rápida que la concentración de los iones H+ y la pulpa se hace alcalina. La hidrólisis y la disociación del sulfuro de sodio libera los iones OH -, S=, HS- dentro de la pulpa y estas reacciones con las superficies minerales, modificándolas. El mecanismo de la sulfurización hace que los iones de azufre pasen hacia el interior de la red cristalina de los minerales no sulfuros metálicos (óxidos, carbonatos, etc.) dándoles un recubrimiento superficial de seudosulfuro y permitiéndoles que sean flotados utilizando colectores sulfídricos.

1.2.

FLOTACIÓN DE MENAS NO SULFUROS DE COBRE. Veamos primero que en este estado los principales minerales de cobre son: Malaquita Azurita Crisocola Cuprita Brocantita Atacamita Chalcantita Tenorita

Cu 2 (OH ) 2 CO3

Cu2(OH)2CO3

Cu3(OH)2(CO3)2 CuSiO3.2H2O Cu2O Cu4(OH)6SO4 CuCl2.3Cu(OH)2 CuSO4.5H2O CuO

Cuprita

15


Brocantita


Tenorita

Chalcantita

Los carbonatos como la malaquita y azurita flotan fácilmente con colectores sulfídricos, después de una sulfidización preliminar, siendo para la azurita más prolongada, cuya reacción es: CuCO3 .Cu(OH ) 2  2 NaS  2CuS  2 NaOH  NaCO3

Malaquita

Azurita

(1.15)

Crisocola

Aquí el sulfuro que se forma es coloidal y se desintegra rápidamente por atricción mecánica. Este por flotación se recupera en el concentrado y finalmente se separa de él en el filtrado, de modo que no aparece ni en el concentrado, ni en los relaves (cobre fantasma). En los inicios de la utilización de este proceso de sulfidización para intensificarlo se aplicaba calentamiento de la pulpa y alta agitación lo cual más tarde se determinó que era la causa principal del alto consumo de sulfidizante que a veces alcanzaba hasta 20 ó 30 Kg/t de mineral de cabeza. También se observó que mientras más alta era la concentración de éste en la pulpa, mayor era su consumo. Esto se debía principalmente a que en grandes concentraciones de sulfidizante sube el pH de la pulpa con lo que se produce una intensa peptización del cobre coloidal de la superficie del mineral, requiriéndose más reactivo para su nueva formación. De ahí que eliminando el calentamiento de la pulpa y la alta agitación, manteniendo el pH entre 7,5 a 9 se disminuye en 20 a 50 veces el consumo de sulfidizante y se lo hace por etapas. La flotación se hace con xantato butílico de sodio o xantato isoamílico de potasio con el AP-3302 o el Hostafloat X-23. Como espumante se utiliza el aceite de pino, el Dow 250 o el MIBC. Como modificador de pH se utiliza el carbonato de sodio y como dispersor de lamas finas se utiliza el silicato de sodio, manteniéndose una agitación entre 800 a 900 RPM. Otro Problema es la dureza del agua que contenga iones de calcio y magnesio. Estos iones perjudican la flotación porque activan los minerales de ganga calcárea, floculan las lamas y reaccionan con los colectores formando jabones. El carbonato de sodio aparte de modificar el pH elimina los iones de Ca y Mg. De este modo el carbonato y el silicato de sodio son importantes como modificadores, por cuanto:   

Proporcionan un pH alcalino. Ablandan el agua. Dispersan las lamas.

También es necesario mencionar que la cuprita flota bien con colectores sulfídricos sin sulfidización previa, la tenorita y la brocantita son de baja flotabilidad. Los silicatos de cobre tales como la crisocola y dioptaza, no se han podido flotar aún selectivamente en forma eficiente, quedando su procesamiento mediante la hidrometalurgia. Los carbonatos de cobre también se 16



pueden flotar con ácidos grasos tales como el oleico, palmítico y esteárico o con sus jabones. Cuando la ganga es de cuarzo, la recuperación y la selectividad son buenas. También ha sido probado el proceso de quelación con grupos funcionales de oximas para la flotación de crisocola y cuprita, encontrándose en este caso que tiene una correlación con la solubilidad del mineral. Así, un aumento en la solubilidad se encontró que corresponde una disminución en la flotación y viceversa. Similarmente, el aumento en fuerza iónica o adición de cobre, disminuye la flotación de ambos minerales. Esto es posible, al agotamiento del lix 65N en este caso, en fase acuosa de la pulpa en la forma de un quelato Cu-Lix, la cual no tiene propiedades colectoras. El mecanismo de quelación es como se muestra en la figura 1.10.

OH

N

C

Cu

O C9H18

Fig.1.10. Esquema de quelato de cobre sobre la superficie de mineral crisocola o cuprita.

Este proceso aun no tiene aplicación industrial, sin embargo en la práctica se encuentra minerales de cobre mixto, es decir, conteniendo sulfuros en la forma de calcosita, bornita, chalcopirita y no sulfuros en la forma de malaquita, azurita, cuprita, y crisocola. En este caso se puede o suele flotar primero los sulfuros y los óxidos o no sulfuros. Un circuito elemental de flotación para este tipo de mineral es el que se muestra en la figura 1.11. Alimento

Cal o carbonato de sodio Xantato Espumante

Acondicionador

F.R. Sulfuros

Xantato Espumante F.Scv. Sulfuros

Sulfuro de sodio carbonato de sodio silicato de sodio Xantato AP-3302 Espumante

F.C. Sulfuros Acondicionador F.RC. Sulfuros F.R.No sulfuro

Conc. Cu (Sulfuro)

AP-3302 Sulfuro de sodio F. Scv. No sulfuro Relave Final

F.C.no sulfuro

F.RC. No sulfuro

Conc. Cu (no sulfuro)

Fig.1.11. Diagrama de flujo de flotación de sulfuros y no sulfuros de cobre.

17



FLOTACIÓN DE NO SULFUROS DE PLOMO.

1.3.

Los principales minerales de no sulfuros de plomo son:  

Cerusita Anglesita

PbCO3 PbSO4

Cerusita

Anglesita

Una característica de estos minerales es que ambos son sumamente blandos que al pasar por las etapas de trituración y molienda producen un alto contenido o porcentaje de lamas que no se pueden procesar por métodos gravitacionales. Para su concentración por el método de flotación existen dos alternativas y son:  

Flotación con ácidos grasos. Flotación con colectores sulfídricos previa sulfidización.

En la primera alternativa, existe el peligro de la ganga alcalina, que no sólo flota en el concentrado y baja la ley sino que también consume reactivos. En la segunda alternativa, la sulfidización de los minerales no sulfuros de plomo es un problema no sólo económico sino también tecnológico, por lo tanto, para su aplicación requiere de estudios de investigación muy bien elaborados y llevados. Podríamos decir, que estos dos problemas hacen el proceso de flotación de minerales no sulfuros de plomo uno de los más complejos y con resultados hasta ahora, sólo parcialmente satisfactorios, tal como lo sostiene el profesor Rey (Francia). El mineral no sulfuro de plomo más abundante e importante desde el punto de vista económico es la cerusita (PbCO3), y para su concentración por el método de flotación es necesaria la sulfidización previa, cuyo mecanismo puede involucrar las siguientes reacciones. Na2 S  H 2 O  NaOH  NaHS PbCO3  3 NaOH  H 2 O  Na2 CO3  NaHPbO3 NaHS  NaHPbO3  2 NaOH  PbS

Finalmente la reacción total es: Na2 S  PbCO3  NaCO3  PbS

Esta reacción en solución es fácil y rápida donde la velocidad de reacción de reacción aumenta con la concentración del ion sulfuro, la cual debe ser alta al comienzo de la sulfidización. Aún no se conoce el mecanismo de reemplazo del ion carbonato por el ion sulfuro dentro de la red cristalina de la cerusita, pero si se sabe que, al comienzo, se forma una capa de PbS que cubre a la cerusita. Esta etapa por su fuerte adhesión es difícil de desprender en forma mecánica. Sin embargo, un exceso de 18



sulfidizante (Na2S) tiende a deprimir a la cerusita sulfidizada y que aumenta cuando el pH es mayor a 8,5, debido aparentemente a que el ion sulfuro consume a sulfuros formados y altera o desorbe al colector; por tanto, hay una concentración de sulfidizante que determina las óptimas condiciones de flotación, por lo que hay que agregarlo no de una sola vez, sino por etapas durante todo el transcurso de flotación. Cuando se tiene menas mixtas que contienen galena, (PbS) y esfalerita (ZnS) dificulta el empleo de la sulfidización, en tal sentido, para una flotación selectiva se puede probar dos alternativas en función al orden de flotación de los minerales:  

Galena -- Esfalerita -- Cerusita. Galena -- Cerusita -- Esfalerita.

En el primer caso, para activar la esfalerita se utiliza el sulfato de cobre (CuSO 4.5H2O) que deprime a la cerusita. En el segundo caso, para activar y flotar a la cerusita hay que utilizar sulfidizante, el cual también deprime a la esfalerita. Si contiene pirita o pirrotita, estas se activan con el sulfuro de sodio y además lo consumen, las cuales se pueden deprimir con cianuro, o bien, flotarlas antes de recuperar a la cerusita. Un estudio más detallado de la sulfidización indica que la presencia de las sales de los metales alcalinotérreos es dañina para la flotación, porque reaccionan con los productos provenientes de la sulfidización, pasivando los sulfuros o los minerales sulfurados con una capa de carbonatos, según las reacciones: PbCO3  Na2 S  PbS  Na2 CO3 CaSO4  Na2 CO3  CaCO3  Na2 SO4

o bien: PbCO3  BaS  PbS  BaCO3

Para evitar esto, a veces se opta por agregar el medio sulfidizante con ácido sulfúrico: BaS  H 2 SO4  BaSO4  H 2 S PbCO3  H 2 S  PbS  H 2 CO3

Generalmente la sulfidización se realiza con el ácido sulfhídrico. El pH en la flotación en este caso debe ser casi neutro, entre 6.8 a 7,2. El tiempo de acondicionamiento con el ácido sulfhídrico tiene que ser corto, no mayor de un minuto y además hay que adicionar mayor cantidad de silicato de sodio para evitar una gran floculación de la ganga. Reactivos que se pueden utilizar: Colectores:

Xantatos Aeropromotores.

Activador:

Na2S o NaHS.

Modificador

Regulador de pH y dureza del agua es el carbonato de sodio (Na2CO3). También puede el fosfato de amonio o el fosfato de sodio en cantidad de 500 a 2500 g/t.

Espumante

Dow-250, MIBC, F-70, F-75, otros.

Un circuito de flotación de menas complejas mixtas de sulfuros y no sulfuros de Pb-Zn es el que se muestra en la figura 1.12.

19



Carbonato de sodio, Cianuro de sodio Sulfato de zinc Xantato Espumante Sulfuro de sodio, sulfidizante Xantato Espumante

Alimento F. Scavenger

F. Rougher

Acondicionador

F. Cleaner

F. Rougher

F. Scavenger

Cal, regulador de pH Sulfato de cobre, activador Xantato

F. Recleaner F. Cleaner Acondicionador Conc. Pb Sulfuro

F. Recleaner

F. Rougher

F. Scavenger Relave final

Conc. Pb Cerucita

F. Cleaner

F. Recleaner

Conc. Zn Sulfuro

Fig. 1.12. Circuito de flotación de Pb-Zn sulfuro y no sulfuro.

FLOTACIÓN DE NO SULFUROS DE ZINC.

1.4.

Los principales minerales no sulfuros de zinc son: Smithsonita ( ZnCO3 ; 52,2 % Zn), Hidrozincita (Zn5(CO3)2(OH)6; 59,6 % Zn), Hemimorfita (Zn4Si2O7(OH)2(H2O); 54,3 % Zn), Willmenita o willemita (Zn2SiO4 ; 58,7 % Zn), Zincita (ZnO; 80,3 % Zn).

Hemimorfita [ZnCO 3Zn4Si2O7(OH)2·H2O]

Esfalerita (ZnS)

Estos minerales generalmente están asociados a ganga carbonosa y sílica, casi siempre asociados con sulfuros de plomo y sulfuros de zinc. En este caso, se debe flotar primero los sulfuros y luego los no sulfuros de Pb y Zn selectivamente. La sulfidización de los minerales no sulfuros de zinc se hace en las mismas condiciones que para los minerales de Cu y Pb. Para disminuir el consumo de reactivos y no bajar las recuperaciones es recomendable deslamar antes de la flotación, lo cual puede hacerse en hidrociclones, donde se elimina entre el 10 a 15% de lamas. Reactivos utilizados: pH 20

: Regulado con carbonato de sodio o con el mismo sulfuro de sodio; está entre 10,5 y 11,0.


Activador Colector Espumante Dispersante

1.5.


: El sulfuro de sodio. : Colector catiónico- amina primaria alifática. También puede utilizarse el o los promotores de la serie 400. : Aceite de pino, alcoholes superiores o poliglicoles. : El silicato de sodio.

FLOTACIÓN DE MINERALES DE ESTAÑO.

El principal mineral de estaño es la casiterita (SnO 2) la cual contiene 78,6%Sn, una gravedad específica de 7,0 y una dureza de 6,5. La práctica normal de concentración de esta mena es la gravimétrica, pero por este método se pierde grandes cantidades de estaño en las colas, distribuido en las mallas menores a 45 micrones. La recuperación mediante el proceso de flotación de la casiterita fina de hasta de 5 micrones en las colas de la Planta de Concentración gravimétrica se emplea actualmente con bastante éxito en una serie de operaciones. Los relaves de la sección de concentración gravimétrica se someten a clasificación mediante hidrociclones de diámetro pequeño. En los finos o lamas se separa las partículas de casiterita entre 5 a 7 micrones. Los gruesos de +45 micrones se desechan o si justifica económicamente liberar más casiterita se somete a remolienda esta fracción gruesa.

Casiterita SnO Los finos son espesados para eliminar una parte de agua, luego al under flow o descarga del espesador se mezcla con los reactivos y luego se flota. Como reactivos se puede utilizar el oleato de sodio o el promotor Aero 840 a razón de 350 a 200 g/t en la alimentación en la etapa de desbaste (rougher), el silicato de sodio como depresor de ganga y como espumante se puede utilizar el aerofroth 65 en una cantidad de 50 a 80 g/t. Cuando la selectividad contra algunos minerales de la ganga se suele emplear el aeropromotor aero3903. El concentrado obtenido contiene entre 10 a 30%Sn y las recuperaciones del 50 al 70% del estaño contenido en la alimentación al circuito de flotación. Cuando las menas de estaño contienen sulfuros se pueden flotar primero con xantato, sulfato de cobre y un espumante. Las colas de esta etapa recién van a la flotación de casiterita utilizando los reactivos antes indicados. En estos últimos años los ácidos arsónicos y fosfónicos se han probado exitosamente para mejorar la selectividad con minerales más difíciles. De éstos el ácido fosfónico de estireno es el que se está utilizando. La flotación se lleva siempre a cabo en un circuito ácido con pH de 2 a 5 preajustado con ácido sulfúrico. La selectividad mejora con el uso de silicato de sodio de 500 a 1000 g/t o fluosilicato de sodio de 50 a 500 g/t. Los agentes modificadores y depresores son generalmente añadidos en la etapa de acondicionamiento por espacio no menor de 5 minutos, seguido por el colector en la segunda etapa de acondicionamiento, donde también se añaden el ácido y el espumante. El control del pH en los circuitos de desbaste y limpieza hacerse con sumo cuidado, en lo posible, automático, puesto que la flotación es muy sensible al pH. En las figuras 1.13 y 1.14 se encuentra dos posibles flujogramas de procesamiento de relaves conteniendo estaño en tamaños finos que ya no son posibles ser captados en la concentración gravimétrica. 21



Relaves de la sección de Concentración Gravimétric a

Clasificación

Arenas a la r elavera

Rebose

Agua

Espesamiento

Acondicionamiento

F. desbaste

F. Recup. Mesa pulsante

F.Limpieza I Relave final F.Limpieza II Mesa pulsante

F.Limpieza III Medios Conc. Sn

Espesamiento

Agua

Filtrado

Conc. final Sn.

Fig. 1.13. Diagrama de flotación de casiterita en menas de cuarzo-casiterita. Relave de la sección de Conc. Gravimétrica

Clasificación en Hidrociclones

Rebose o finos

F. Recup.

F. desbaste

Relaves F.Limpieza Acondicionamiento F. D esbaste

Conc. de Sulfuros F. Recup.

Relave final

F.Limpieza I F.Limpieza II

Conc. Final de Sn.

Fig. 1.14. Flotación de casiterita de menas que contienen sulfuros.

22



Los colectores estudiados para flotar Casiterita son: Alquil carboxilatos, alquil sulfatos (hexadecilsulfato de sodio), sulfosuccinamato, ácido p-tolil arsónico, ácidos fosfónicos, salicil aldehido, y sulfidización y activación con plomo para flotar con xantato

1.6.

FLOTACIÓN DE MENAS NO SULFUROS DE TITANIO.

Los minerales valiosos que pueden considerarse como menas de Titanio son: Illmenita Ti2 O.FeO 31,6%Ti y 36,8%Fe y SG = 5,1. TiO2 Rutilo 59,9%Ti SG = 4,3 Titano magnetitas que contienen Va dentro de la magnetita-illmenita. Estos minerales pueden ser concentrados por los siguientes métodos de concentración:    

Concentración electromagnética. Concentración gravimétrica. Concentración por flotación de espumas. Combinación de los primeros métodos.

La illmenita y el rutilo pueden flotarse con ácidos orgánicos y jabones, pero debido a la baja selectividad de estos reactivos, la concentración de los modificadores y del hidrógeno en la pulpa se tornan en factores importantes en la flotación de los minerales de titanio, pues ellos deben mantener las condiciones favorables para la flotación de los minerales de Titanio y la depresión de la ganga. Molienda -4,0 mm Separación Magnética

Relave

Concentrado

Remolienda -0,2 mm

Clasificación Separacón magnética

Conc. Fe

Deslamado Rebose a relave

Clasificación hidráulica

Rebose a relave

Acondicionamiento

Flotación sulfuros

Conc. Pirita

Acondicionamiento

Raugher Flotation

Relave

Cleaner Flotation

Re-cleaner Flot.

Conc. Ti

Fig.1.15. Flotación de Titanio.

23


1.7.


FLOTACIÓN DE MENAS DE TUNGSTENO (W).

Este es un metal de gran uso estratégico que se le puede extraer de los siguientes minerales: Mineral

Formula

SG

Scheelita Wolframita Ferberita Hubnerita

CaWO4 (Fe,Mn)WO4 FeWO4 MnWO4

6,0 7,3 6,6 7,0

El procesamiento general de un mineral de tungsteno consiste en lo siguiente: El mineral se somete a operaciones convencionales de trituración y molienda intercaladas con concentraciones por gravimetría, tratando de no producir lamas e ir separando las especies valiosas a medida que se van liberando. El producto que no se puede liberar o recuperar por la concentración gravimétrica y que contiene la ganga y otros minerales como sulfuros de Cu, Pb, Zn, Mo, etc.. Se muele finamente, tan fino como sea necesario, tal como por ejemplo para la scheelita se requiere una molienda entre el 70 al 95% m200. Los sulfuros son flotados primeramente en forma bulk o diferencial, luego se acondiciona la pulpa para flotar los minerales de tungsteno, ajustando las siguientes variables:    

pH = 10 a 11 Dispersante de ganga Depresor de caliza Colector



Espumante

Na2CO3 Silicato de sodio Depresor de la fluorina. Quebracho o tanino. Ácidos grasos, ácido oleico o los promotores Aero 830 y 845 ó combinación de estos últimos. MIBC. A veces no se requiere.

A continuación se muestra un diagrama de flujo de la flotación de tungsteno. Ver figura 1.16 Pulpa de relave de mesas vibrantes Acondicionamiento

Flotación de sulfuros

Conc. Sulfuros; Cu, Pb,Fe,Zn, Mo, etc.

Relave

Acondicionamiento

Molienda ,80% -m200

Rougher flotation

Relave final

Cleaner flotation

Re-cleaner flotation Conc. W >60% WO3

Fig.1.16. Diagrama de flujo de flotación del tungsteno.

24


1.8.


FLOTACIÓN DE MENAS NO SULFUROS DE HIERRO.

El objetivo que se persigue es el siguiente:    

Procesar menas óxidos de Fe de baja ley. Determinar el método de separación conveniente para obtener un concentrado de 61 a 62% Fe. El método debe ser eficiente y económico. El concentrado debe ser aglomerado.

Existen tres métodos de concentración para el hierro como menas óxidos:   

Concentración gravimétrica. Concentración magnética. Concentración por flotación de espumas.

Los minerales tecnológicamente importantes son: Hematita Magnetita Goetita Siderita

Fe2O3 Fe3O4 Fe(OH)3 FeCO3

Estos minerales se encuentran asociados entre sí y con minerales de ganga tales como la sílice, silicatos, arcillas, calcita, yeso, apatita y otros. Uno de estos minerales son requeridos como fundentes, por ejemplo la calcita y otros son perjudiciales como el yeso (S) y la apatita (P). Para el procesamiento por flotación de estos minerales existen dos tecnologías alternativas:  

Flotación del mineral de hierro deprimiendo la ganga – Proceso normal. Flotación de los minerales de ganga, dejando en el relave los minerales de Fe – Proceso inverso.

En el primer caso, los minerales de Fe tales como la hematita y magnetita se flotan con un ácido graso, tal como el promotor Aero 839R en cantidad de 0,5 a 2,0 Kg/t, 1,0 a 2,0 Kg/t de petróleo pesado y ácido sulfúrico para dar un pH de 3 a 5 con el fin de deprimir la apatita y silicatos con la ayuda de silicato de sodio o sílice coloidal. El acondicionamiento previo deslamado, se debe realizar a altos porcentajes de sólidos y luego diluir a 40% de sólidos para flotar. Un circuito de aplicación sería el diagrama de flujo que a continuación se muestra en la figura 1.17. Trituración en 3 etapas Molienda Clasificación hidrociclónica -m65 Deslamado en hidrociclón Acondicionamiento 65% sólidos Rougher Flotation

Rebose desechable Ácido graso sulfonado Espumante Ácido sulfúrico Relave final

Cleaner Flotation Re-cleaner Flotation Conc. Fe (62 - 63 %)

Fig. 1.17. Flotación de menas de no sulfuros de Fe .

25

Capitulo i. Tecnologia de Flotacion de No Sulfuros

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