UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INGENIERÍA METALÚRGICA Y MINAS “EFECTO DE LA GRANULOMETRIA EN FLOTACION”
Profesor Samuel Sánchez/ Rossina Mena Alexis López López Gómez – Oscar Salazar Moreno
[email protected] [email protected] om –
[email protected] Ingeniería de Ejecución Metalurgia
Resumen: En el presente informe se analiza a nivel de laboratorio el efecto de la granulometría durante el proceso de concentración por flotación. Los datos son obtenidos por medio de 4 muestras conminuidas a distintos disti ntos tiempos en un molino de bolas con una concentración en peso de solidos del 60%, se intr oduce colector primario SF-323 y cal durante la molienda para acondicionar la pulpa previo a la flotación. El material materia l es introducido a la celda y mesclado con colector secundario IPSX y espumante, se flota durante 8 [min] controlando su pH a 10,5. Para efectos de análisis el material se seca y analiza químicamente para determinar la ley de cobre del concentrado y el relave, y se realiza un deslame para determinar la proporción de finos. De esta experiencia se extrae como principal resultado que la disminución de la granulometría aumenta la recuperación de mineral logrando un 95.21% de recuperación para los 30 minutos de molienda, concluyendo que la granulometría afecta directamente en la recuperación de mineral pero esta a su vez repercute negativamente al sobre moler el material innecesariamente.
Introducción: La flotación de minerales es un método de concentración, el cual consiste en la separación selectiva de mine rales de interés de los considerados “estériles”, posibilitado por las propiedades superficiales de adhesión a burbujas de aire, aprovechando las propiedades hidrofóbicas e hidrofilias que presentan dichos 1
minerales. En el proceso de la flotación están involucradas un gran número de variables. Cada una de ellas incide en determinada forma en el proceso; es por esto que hay que buscar un equilibrio entre todas ellas para así lograr resultados óptimos tanto metalúrgica como económicamente. “Diversos investig adores
reportan que una de las variables que tiene mayor impacto en el proceso de flotación es el tamaño de partícula del mineral. En la práctica se ha observado que la eficiencia de la flotación en celdas convencionales disminuye cuando el tamaño de partí cula es menor a 38 μm y en el caso opuesto cuando el tamaño de partícula es mayor a 250 μm.” (J. Concha, E. Wasmund).
Regularmente se busca un equilibrio entre la recuperación total de cobre, los beneficios y los costes que genera todo proceso de concentración, es por eso que uno de las variables más importantes que se deben de considerar en el diseño de cualquier proceso es la granulometría del material con el que se trabaja, puesto a que la molienda es uno de los pasos que involucra mayor inversión de capital financiero. Otra importante variable que se desprende de la anterior nombrada es el efecto de la granulometría en el porcentaje de recuperación total de cobre ya que al disminuir el diámetro de las partículas se aumenta la liberación de minerales de interés encapsulados en el
material
“estéril” pero a su vez esto aumenta la cantidad de finos lo que conlleva un
decaimiento en la recuperación, debido a la imposibilidad de estas partículas de adherirse a las burbujas durante la flotación.
Objetivos:
Estudiar y examinar las variables fundamentales que interfieren en el proceso de flotación.
Estudiar y examinar las variables fundamentales que interfieren
en el proceso de flotación.
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Desarrollo experimental La experiencia tiene como objetivo analizar el efecto de la granulometría de un mineral frente a la recuperación de cobre, es por esto que se debe realizar flotación para minerales a distintos tiempos de molienda. Mediante la coordinación de cuatro grupos se lleva a cabo la experiencia, para tiempos de molienda de 15, 20, 25 y 30 minutos. A lo largo de la experiencia se proporciona a cada grupo 1000 g de mineral conminuido, 2,5 g de cal, 30 gpt de colector primario SF-323, 15 gpt de colector secundario IPSX diluido al 10% y 20 gpt de espumante conformado por una mezcla de aceite pino y X-133. Para iniciar la experiencia, se calcula el volumen de agua necesaria para producir una pulpa de 60% de sólidos dentro del molino. Se prepara el molino con sus respectivas bolas, se introduce el mineral, el agua, 30 gpt de SF-323 y los 2,5 g de cal que servirán para acondicionar la pulpa, se inicia molienda para los respectivos tiempos. Luego de finalizar molienda se extrae la pulpa del molino cuidando que no existan perdidas, es por lo tanto que por un leve lavado de molino y bolas se extrae el mineral adherido. Lo extraído se deposita en una celda de flotación de escala laboratorio, la cual se montara sobre la máquina de flotación de laboratorio Denver D-12. La flotación tendrá una duración de 8 minutos donde primeramente se fija la velocidad de agitación a 1200 rpm y ajusta el pH a 10,5 con cal, se adicionan 15 gpt de IPSX diluido al 10% y 20 gpt de espumante con el fin de acondicionar la pulpa. Pasados los 2 minutos de acondicionado se inicia la flotación con el ingreso de aire a la celda (el flujo de aire aumentara de 4,0 a 6,5 L/min durante la flotación) se paletea cada 10 segundos y se deposita el concentrado en la bandeja. Se debe limpiar las paredes de la celda con agua para ayudar a la eficacia del proceso. Al finalizar la flotación, se debe llevar a filtrado por vacío el concentrado y el relave, en donde para identificar cada muestra se rotula el papel filtrante 3
indicando su masa. Los queques obtenidos se llevan a la mufla a 105 °C ± 5 °C durante 24 horas, posteriormente se retiran las muestras y se pesan, para luego extraer muestras representativas cercanas a los 100 g y enviarlas a análisis químico de CuT. Se preparara una muestra de cabeza para conocer la ley inicial del mineral. Para deslame los cuatro grupos utilizan 1000 g adicionales de mineral, que se introducirán a molino en tiempos de 15, 20, 25 y 30 minutos con el objetivo de tener una idea aproximada de la granulometría del mineral (% bajo #200).
Datos y resultados Ecuaciones utilizadas:
Porcentaje de recuperación (%R)
Dónde: F: Masa de Mineral Alimentado (g) f: Ley de cabeza del mineral C: Masa de concentrado (g) c: Ley de concentrado t: Ley de relave
% R = C×c F×f ×100 (f−t) % R = cf ×× (c−t) ×100
Razón de concentración (K)
K=
c−t f−t
Razón de enriquecimiento (RE)
RE=
c f
Recuperación en peso (RP)
RP = CF ×100 Tabla N°1: Resultados de la experiencia según el tiempo de molienda. Tiempo (min) 15 20 25 30
%R 87.71 91.57 94.05 95.21
K 12.73 10.31 9.34 9.77
RE 11.17 9.44 8.78 9.30
% RP 7.85 9.70 10.71 10.24
% <#200 36.50 45.25 50.53 58.03
La tabla anterior indica los resultados para los diferentes periodos de molienda donde se observa el porcentaje de recuperación, razón de concentración, enriquecimiento, recuperación en peso y el porcentaje bajo la malla 200. 4
96 95 ) 94 % ( n93 ó i c92 a r 91 e p u90 c e R89 88 87 0
20
40
60
80
% < #200
Gráfico N°1: Recuperación vs Porcentaje bajo malla 200 Ty. El grafico se puede apreciar el efecto que tiene el tamaño de partícula frente a la recuperación y este aumento en la recuperación se debe a la mayor liberación del mineral de interés.
) 70 % ( 60 0 050 2 #40 o j a b30 e20 j a t n10 e c r 0 o P 10
15
20 25 Tiempo (min)
30
35
Gráfico N°2: Porcentaje bajo malla 200 Ty. vs Tiempo de molienda. En el grafico anterior se puede apreciar el efecto que tiene el tiempo de molienda (15, 20, 25 y 30 minutos) frente al tamaño de la partícula. El porcentaje de finos aumentara a medida que aumenta el tiempo. 5
Discusiones 1) En el grafico n°1, se puede observar el aumento de la recuperación a medida que disminuye el tamaño de del mineral. La recuperación resulta de 87,7 % cuando el 36,5 % del mineral se encuentra bajo #200 (Tyler) y esta aumenta a 95,2 % cuando el 58,0 % del mineral se encuentra bajo # 200. Se infiere que este efecto se debe a la mayor liberación del mineral y mejor interacción de la partícula-burbuja.
2) Se extrae de la gráfica N°2 que a medida que aumenta el tiempo de molienda aumenta el porcentaje de material bajo #200 (malla Tyler). Si se relaciona este porcentaje con la recuperación se observa que se incrementa a medida que aumenta el tiempo, pero se observa un aumento poco significativo en el tramo entre 25-30 minutos junto con una disminución de la recuperación en peso, esto condice con la teoría ya que “ el tamaño de partícula afecta los procesos físicos
de impacto, adhesión y separación entre las partículas y las burbujas en las celdas de flotación.”(Barona F., 2007).
Conclusiones 1) La liberación se expresa como la cantidad de mineral de interés que puede quedar libre de material estéril cuando se realice una determinada reducción de tamaño, debido a esto en conjunto con la mayor liberación del mineral y la reducción del tamaño necesaria, la flotación será más selectiva y fácil, concluyendo con una mayor recuperación.
2) Si bien a medida que aumenta el tiempo de molienda aumenta el grado de liberación de las partículas de interés, de los resultados obtenidos se infiere que para tiempos superiores a los 25 minutos no se logran mejoras significativas, solo aumentando del 94.05% al 95.21% la recuperación en ese tramo de tiempo. Se concluye que exceder los tiempos de molienda solo conlleva un consumo innecesario de energía y una sobre producción de finos perjudiciales para el proceso de flotación. 6
3) Bibliografía
Mena, R. (2017). Guía de laboratorio de Concentración de minerales, Ingeniería en Metalurgia, Universidad Católica del Norte, Antofagasta.
Barona, F. (2007). Influencia en la distribución de tamaños de burbujas en la recuperación de la flotación para minerales de cobre, Universidad de chile, pág.8.
Figueroa J. Efecto de la granulometría en flotación, Universidad católica del norte
Anexos Tabla N°2: Análisis químico de concentrado y relaves.
Tiempo (min) masa (g) 15 87.16 20 104.29 25 119.91 30 111.08
Concentrado CuT % Cu Sol % Cu Ins % 17.03 0.28 16.75 14.45 0.29 14.16 13.42 0.25 13.17 14.19 0.24 13.95
Relave masa (g) CuT % Cu Sol % Cu Ins % 925.00 0.24 0.04 0.20 855.70 0.17 0.03 0.14 889.00 0.12 0.02 0.10 879.17 0.10 0.02 0.08
La tabla anterior representa los resultados de análisis químicos para las muestras extraídas luego de flotación. Tabla N°3: Porcentajes bajo malla doscientos Tyler en función al tiempo de molienda. Tiempo (min) 15.00 19.86 20.00 25.00 27.98 30.00 31.02
%<#200 36.50 45.00 45.25 50.53 55.00 58.03 60.00
La tabla anterior representa el efecto que tiene el tiempo de molienda sobre el tamaño de partícula. Se observa una disminución del tamaño de partícula a mayor tiempo de molienda. 7
95 94 ) 93 % ( 92 n ó i 91 c a r 90 e p89 u c88 e R87 86 85 10
15
20 25 Tiempo (min)
30
35
Gráfico N°3: Recuperación vs tiempo de molienda. El grafico anterior representa el efecto que tiene el tiempo de molienda sobre la recuperación. Se observa un aumento de la recuperación frente al tiempo de molienda.
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