UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA Y CS. GEOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA
ASIGNATURA PROFESOR AYUDANTE
: Laboratorio de Concentración de Minerales. : Juan Figueroa Ordenes . : Sergio Acevedo - Patricio Navarrete
LABORATORIO Nº 1: EFECTO DE LA GRANULOMETRÍA EN FLOTACIÓN
1.
INTRODUCCIÓN.
En el proceso de la flotación están involucradas un gran número de variables. Cada una de ellas inciden 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. La flotación de minerales es un método de concentración, muy complejo, el cual consiste en la separación selectiva de minerales de interés que se efectúa de acuerdo con sus propiedades superficiales de adhesión a burbujas de aire . Además aprovecha las propiedades hidrofóbicas e hidrofílicas que presentan dichos minerales. Baja mojabilidad
Hidrofobicidad
NOTA: La adhesión es la propiedad de la materia mat eria por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran entra n en contacto, y se mantienen juntas j untas por fuerzas intermoleculares. En el contexto fisicoquímico, el término hidrofobicidad se aplica a aquellas sustancias que son repelidas por el agua o que no se pueden mezclar con ella. Un sólido es hidrofóbico debido a su estructura cristalina y a interacciones débiles del tipo Van Der Waals (en capas) de modo que se unen mejor con la fase gaseosa. En la naturaleza existen muy poco minerales que presentan superficies con características hidrofóbicas, entre los cuales podemos mencionar a Molibdenita, Azufre, Grafito, Talco entre otras. Por lo general la superficie de los minerales presentan superficies hidrofílicas, o en otras palabras, con un grado de hidrofobicidad pequeño que no es el suficiente para que flote.
La propiedad de flotabilidad natural, se explica, por la estructura cristalina de dichas especies, que es de tipo laminar, que expone hacia la solución caras inertes, con escasa posibilidad de interactuar con el agua. Para solucionar dicho inconveniente se hace necesario el uso de reactivos químicos que ayuden a cambiar las características superficiales de las partículas para que así ellas logren convertirse en una partícula hidrofóbica. Los reactivos que se consideran para el proceso de la flotación podemos dividirlos en tres grupos: Colectores, Espumantes y Modificadores .
Colectores: Presenta la propiedad de inducir hidrofobicidad sobre las superficies de las partículas hidrofílicas. Dichos colectores deben ser selectivos es decir actuar en las superficies de las partículas de interés.
Espumantes: Son agentes tensoactivos que presentan como principal función la generación de espuma de buena calidad ya que es ella la que permite la evacuación del sistema de las partículas que han flotado.
Modificadores: Son agentes que modifican el ambiente de la pulpa para que así puedan actuar los colectores más eficientemente haciendo que ellos aumenten su rendimiento. Entre ellos podemos encontrar a modificadores de pH, depresantes y activadores. La acción de los colectores, activadores y depresantes afectan el medio químico de la pulpa favoreciendo o reduciendo la probabilidad de formación de los agregados partícula burbuja. Sin embargo, la fase espuma es también importante en la flotación debido al drenaje selectivo de las especies minerales hacia la pulpa, lo que contribuye en gran medida a la selectividad de la operación. Pero estos reactivos que ayudan el proceso van a depender para presentar un buen rendimiento de otras variables. Entre estas variables una de la más importante es la granulometría de las partículas (grado de liberación adecuado) en general se tiende a moler lo menos posible debido al alto costo de la operación, esto está limitado por el tamaño de la partícula y el grado de liberación de la especie útil. La granulometría que generalmente se busca en la etapa primaria está entre el 45 al 60% - # 200 Ty. Este tamaño de partícula se logra con una molienda antes de dar inicio al proceso. Para la etapa de limpieza, conocida también como cleaner, en algunas oportunidades es necesario que las partículas presenten un grado mayor de liberación; para lograrlo en algunos casos es necesario tener una remolienda. Es por esta razón que este laboratorio se verá como incide el efecto de la granulometría en el proceso de la flotación y cuan importante es la determinación del tiempo óptimo de molienda.
También existe un porcentaje de sólido óptimo del proceso, por cuanto incide en el tiempo de residencia del mineral en el circuito. Para minerales de cobre porfídico se consideran los siguientes porcentajes de sólidos:
Etapa primaria: Etapa de limpieza:
30 a 45 %. 15 a 20 %.
Otras variables que influyen en el proceso de flotación son:
2.
Tipo y dosificación de reactivos. Densidad de pulpa. Aireación y acondicionamiento. Regulación del pH. Tiempo de residencia. Temperatura. Calidad del agua. Envejecimiento de pulpa. Envejecimiento de muestra.
CUANTIFICACIÓN DE LA OPERACIÓN.
En los procesos de flotación es de gran importancia evaluar las operaciones. Para ello es necesario determinar la eficiencia de la concentración, como así también la razón de concentración y la selectividad. En la evaluación del proceso los parámetros más importantes son la recuperación y la ley del concentrado, en los cuales existe una relación de dependencia, generalmente un aumento de la ley del concentrado significa una menor recuperación.
Parámetros de Operación: Para cuantificar una operación de concentración se requiere de a lo menos dos variables de respuesta. Una debe describir la extensión del proceso y la otra la calidad del producto obtenido. Entre las variables indicadas en el primer tipo se encuentra la recuperación que se define como:
Masa de material útil presente en el concentrad o *100 % Re cuperación Masa de material útil presente en la a lim entación
La ecuación anterior también se puede anotar de la siguiente manera:
C * c *100 % R F * f
Donde:
C : Masa de Concentrado c : Ley de Concentrado F : Masa de Mineral alimentado al proceso. f : Ley de Cabeza.
F, f
T, t CONCENTRADORA
C, c
La recuperación puede expresarse en términos de leyes, de la siguiente manera: % R
c * f t f * (c t )
*100
Donde t es la ley del relave.
Razón de concentración (K) Se refiere a las toneladas de mineral necesarias para obtener una tonelada de concentrado final. En este sentido, indica en forma indirecta la eficiencia del proceso. Este término está estrechamente relacionado con la recuperación. K
F C
O bien en términos de leyes: K=
c - t f - t
Razón de Enriquecimiento (RE) Se define como: RE
Ley del componente deseado en el Concentrad o Ley del mismo componente en la cabeza
Recuperación en Peso (RP)
RE :
c f
Se define el porcentaje de la razón el peso del concentrado y el peso de la alimentación. % RP
3.
C F
*100
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
Se trabajara con material de Escondida, antes de comenzar la prueba revisar que todos los equipos e implementos. El material se encuentra 100 % bajo 10 #. Al mineral se le debe realizar un análisis granulométrico de alimentación, previo de la molienda. Las mallas a usar, serán las siguientes: 12; 20; 30; 50; 70; 100; 140 y 200 #A.S.T.M. El esquema a seguir es como lo indica la figura: Mineral Pulpa
Agua
Cal Espumante Colector Primario
Relave Colector Secundario
Concentrado
El procedimiento que se va a llevar a cabo constará de los siguientes pasos:
1.- Se debe verificar que todos los componentes y materiales que se usarán estén en buen estado (celda limpia, paleta, pHmeter calibrado, revoluciones ajustadas, bandejas de recepción de concentrado limpias y rotuladas, etc.).
2.- Mediante picnometria determinar el peso específico del mineral. 3.- Realizar análisis granulométrico. 4.- Determinar la masa de sólido a utilizar en la flotación, considerando 30% de sólido en la celda.
5.- La molienda se realizará con 65% de sólidos. 6.- Los tiempos de molienda que se realizarán son 3; 6; y 9 minutos. 7.- En todos los tiempos se harán dos moliendas. Una de ellas será para flotar y la otra se deslamará para conocer el porcentaje de sólido que está bajo # 200 Ty. No olvidar realizar una flotación al tiempo cero (sin molienda).
8.- En la etapa de molienda agregar el reactivo colector SF-323 (30 gpt), además agregar 2,5 gramos de cal.
9.- Luego de moler, vaciar la pulpa en la celda para proceder a flotar, ocupando un volumen de 2400 ml.
10.- Fijar la velocidad de agitación a 1200 rpm y proceder a ajustar el pH a 10,5 con cal. 11.- Adicionar los siguientes reactivos: Colector secundario: IPSX (15gpt) diluido al 10% Espumante : X – 133 (20 gpt)
12.- Acondicionar la pulpa con los reactivos durante 2 minutos. 13.- Luego del acondicionamiento, se abrirá la llave que permite el ingreso del aire a la celda. (el primer flujo de aire será de 4 LPM. Se debe esperar el rebalse espontáneo y paletear cada 10 segundos A continuación se muest ra la tabla de los flujos y adición de agua para mantener el nivel de pulpa. Muestra SPENCE Tiempo (min)
Agua (cc)
Aire (lt/min)
0
---
4
1,5
150
5
3
100
5,5
5
100
6
7,5
100
6,5
14.- La flotación tendrá un periodo de duración de 10 minutos. Al finalizar el proceso, se debe filtrar tanto el concentrado como el relave.
15.- Los queques obtenidos en la filtración se llevan a la mufla a 105 ºC. 16.- Luego de 24 horas, retirar las muestras del horno procediendo a su pesaje. 18.- Tomar 100 gramos de muestra de cada uno para mandar a análisis químico de CuT, además preparar una muestra de cabeza para conocer la ley inicial del mineral.
Resumen datos requeridos y/o entregados % de sólidos en flotación % de sólidos en molienda Densidad del mineral Masa de mineral a utilizar Dosificación de cal Volumen en celda pH de trabajo en celda Colector Primario Colector Secundario Espumante Velocidad de agitación Tiempo de flotación
: 30 : 65 : se debe determinar : se debe determinar : 2,5 g de cal (en molienda) : 2400 ml : 10,5 : SF- 323 (30 gpt) : Isopropil Xantato de Sodio (15 gpt) : X- 133 Oreprep (20 gpt) : 1200 rpm : 8 minutos
4. INFORMAR.
Recuperación (%R) Razón de Concentración (K) Razón de Enriquecimiento (RE) Recuperación en Peso (RP) Analizar el efecto de la Granulometría. Realizar gráficos recuperación v/s granulometría Realizar Gráfico % bajo #200 Ty v/s tiempo de molienda. Determinar el tiempo de molienda para obtener un 45, 55 y 60% bajo #200 Ty.
