LABORATORIO DE PIROMETALURGIA FLOTACION CALCOPIRITA
IVAN IVAN MAURICIO DUEÑAS GALLO CODIGO: 201221505
UNIVERSIDAD TECOLOGICA Y PEDAGOGICA DE COLOMBIA FACULTA FACULTAD INGENIERI I NGENIERIA A ESCUELA DE METALURGIA TUNJA 2015
LABORATORIO DE PIROMETALURGIA FLOTACION CALCOPIRITA
IVAN MAURICIO DUEÑAS GALLO CODIGO: 201221505
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UNIVERSIDAD TECOLOGICA Y PEDAGOGICA DE COLOMBIA FACULTAD INGENIERIA ESCUELA DE METALURGIA TUNJA 2015
INTRODUCCI'N La finalidad de este laboratorio va de acuerdo al margen de enseñanza práctica cuyos objetivos radican en la adquisición de experiencia y técnica de acuerdo a los equipos utilizados. El enfoque de este laboratorio se enfatiza en los equipos de concentración utilizando propiedades fsico!qumicas para lograr concentrar un material. La práctica nos permite conocer los pasos para realizar una correcta flotación de calcopirita" por esto se enunciaran clara y detalladamente los pasos a seguir para una óptima flotación" al final se realizara un análisis de los datos obtenidos. #ara la práctica se tienen en cuenta las caractersticas $idrofóbicas" $idrofilicas" p%" entre otras& incluyendo reactivos necesarios para aumentar estas caractersticas.
1% OBJETIVOS 1%1OBJETIVO GENERAL
'oncentrar el mineral de cobre (calcopirita) con un proceso de flotación usando los tres tipos de flotación.
1%2OBJETIVOS ESPECIFICOS
*plicar los conocimientos teóricos para llevar a cabo una flotación exitosa.
+econocer las propiedades y caractersticas que otorgan los reactivos a la flotación.
,iferenciar los tipos de flotación utilizados e identificar el proceso para cada uno de ellos y su finalidad.
-. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD Y MATERIALES
IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
ata. /uantes de ciruga o nitrilo. 0apabocas. 0apa odos. /afas de seguridad.
MATERIALES Y(O E)UIPOS
'oncentrador magnético. 1ineral de cobre. 'elda de flotación. *gua. 'al (modificador de #%). 2ilicato de sodio (,epresor). * 34(colector). 5antato isoproplico de sodio (colector). *ceite de pino (espumante). andejas. %orno.
*% MARCO TEORICO *%1PIROMETALURGIA: La pirometal6rgia es la rama de la metalurgia y de la electrometalurgia consistente en la obtención y refinación de los metales utilizando calor" como es en el caso de la fundición. Es la técnica tradicional de extracción de metales. #ermite obtener metales a partir de sus minerales o de sus concentrados por medio del calor. 2e trata principalmente de extraer el metal del mineral" eliminar la ganga del mineral y purificar los metales. %istóricamente" este procedimiento fue el primero en aparecer. Las operaciones se efect6an entre 789 y 4999:'. ;na gran cantidad de metales tales como el $ierro" nquel" estaño" cobre" oro y plata son obtenidos desde el mineral o su concentrado por medio de la pirometal6rgia. La pirometal6rgia es utilizada en mayor proporción porque es un proceso muc$o más rápido" su desventaja es ser altamente contaminante para el ambiente.
*%2CALCOPIRITA La calcopirita es la mena de cobre más ampliamente distribuida" presenta flotabilidad natural cuando su superficie no está oxidada. Esta flotabilidad natural depende del potencial de oxidación y el p% en la pulpa. * valores de #$ bajos la calcopirita es flotable sin colector en un amplio intervalo de potencial" el cual disminuye a valores de p% alcalinos por la formación de $idróxidos de cobre y fierro sobre la superficie del mineral.
*%*PREPARACION MECANICA 'onsiste en operaciones de reducción de tamaño y separación de partculas (trituración < tamizado y rangos gruesos y molienda < clasificación en rangos finos)" para liberar los minerales valiosos de los estériles y preparar en un rango de tamaños adecuados (malla -99).
TRITURACION: Las operaciones mediante las que se efect6an dic$as reducciones de tamaño por medios fsicos se denominan trituración y molienda.
MOLIENDA: La molienda reduce el volumen promedio de las partculas de una muestra sólida. La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos $asta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión" impacto" frotamiento de cizalla y cortado.
TAMI+ADO: =undamentalmente este proceso consiste en seleccionar y clasificar los minerales por medir el ndice de finura obtenida durante la molienda" esta operación separa por diferencia de tamaño los materiales 6tiles de las gangas para esta operación es necesario utilizar telas o laminas perforadas conocidas como tamices" cribas. Los tamices para su manejo generalmente se clasifican por el n6mero de mallas o agujeros que existen en una distancia de pulgada lineal.
*%,FLOTACION La definición tradicional de flotación dice que es una técnica de concentración de minerales en $6medo" en la que se aprovec$an las propiedades fsico!qumicas superficiales de las partculas para efectuar la selección. En otras palabras" se trata de un proceso de separación de materias de distinto origen que se efect6a desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades $idroflicas e $idrofóbicas. 2eg6n la definición" la flotación contempla la presencia de tres fases> sólida" lquida y gaseosa.
*%,%1 ELEMENTOS DE LA FLOTACION
FASE SOLIDA: Está representada por los sólidos a separar (minerales) que tienen generalmente una estructura cristalina. Esta estructura es una consecuencia de la comparación qumica de las moléculas" iones y átomos componentes que son cada uno" un cuerpo completo.
FASE LI)UIDA: Es el agua debido a su abundancia y bajo precio& y también debido a sus propiedades especficas" constituye un medio ideal para dic$as separaciones La estructura de una molécula de agua investigada por espectroscopia es bastante compleja& aparece que aproximadamente el ?@A de los enlaces es covalente y 8?A es iónico =inalmente $ay que subrayar la importancia de las impurezas y contaminaciones que tiene toda agua natural o industrial. En primer lugar $ay que mencionar la dureza del agua ósea la contaminación natural causada por sales de calcio" magnesio y sodio. Estas sales y otro tipo de contaminaciones no solo pueden cambiar la naturaleza de la flotabilidad de ciertos minerales sino también son casi siempre causa de un considerable consumo de reactivos de flotación con los cuáles a menudo forman sales solubles
FASE GASEOSA> Es el aire que se inyecta en la pulpa neumática o mecánicamente para poder formar las burbujas que son los centros sobre los cuales se ad$ieren las partculas sólidas La función del aire en la flotación tiene distintos aspectos de los cuales los principales son> el aire influye qumicamente en el proceso de flotación" es el medio de transporte de las partculas de mineral $asta la superficie de la pulpa. El aire es una mezcla de nitrógeno (BC.49A) y
oxigeno (-9.7@A) con pequeñas cantidades de dióxido de carbono (9"9?A) y gases inertes como argón y otros
*%,%2 TIPOS DE FLOTACION
+oug$er> 2u objetivo es aumentar la recuperación metálica.
'leaner> 2u objetivo es aumentar la ley del concentrado.
2cavenger> Es recuperadora" se alimenta exclusivamente con colas yDo relaves de etapas roug$er o cleaner.
*%,%* REACTIVOS 2on sustancias qumicas que sirven para la recuperación de los sulfuros valiosos" despreciando o deprimiendo a la ganga e insolubles. 1ediante el uso de reactivos podemos seleccionar los elementos de valor en sus respectivos concentrados #ara tener un mayor conocimiento de la función especfica de cada reactivo" los podemos clasificar en tres grupos> Espumantes" 'olectores y modificadores& a sabemos que en cualquier celda de flotación encontramos agua" aire" mineral molino y reactivos.
ESPUMANTES: 0iene como propósito la creación de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas de mineral $asta su extracción de las celdas de flotación. El objetivo principal de los espumantes es dar consistencia" rodeando de una capa adsorbida a las pequeñas burbujas de aire que se forman en la pulpa" por agitación o inyección de aire" evitando que se unan entre s (coalescencia) y que cuando salgan a la superficie no revienten" constituyendo las espumas& además" dar elasticidad" ayudando a las burbujas ascendentes a irrumpir a través de la capa superior del agua" emergiendo intactas en la interface agua!aire.
COLECTORES: 2on compuestos qumicos orgánicos" cuyas moléculas contienen un grupo polar y uno no! polar. El anión o catión del grupo polar permiten al ión del colector quedar adsorbido a la superficie también polar" del mineral. #or el contrario" el grupo no!polar o $idrocarburo queda orientado $acia la fase acuosa $idrofugando el mineral" ya que tal orientación resulta en la formación de una pelcula de $idrocarburo $idrofóbico en la superficie del mineral. #or consiguiente" las partculas de mineral $idrofobadas por una pelcula de colector se ad$ieren a las burbujas de aire que van subiendo" arrastrando consigo el mineral a la superficie de la pulpa. Estos reactivos se asocian más a los sulfuros y al aire" pero muy poco a la ganga. En los acondicionadores y celdas de flotación act6an rápidamente sobre los sulfuros" a los que rodean con una pelcula que se pegan a las burbujas de aire que salen a la superficie de la pulpa formando las espumas de
los concentrados. Fsea act6an de enlace" como ganc$os entre las burbujas de aire y el sulfuro que queremos recuperar.
MODIFICADORES> La función especfica de los reactivos modificadores es precisamente preparar las superficies de los minerales para la adsorción o desorción de un cierto reactivo sobre ellas y crear en general en la pulpa condiciones propicias para que se pueda efectuar una flotación satisfactoria. Fsea cambia o modifica la superficie de los sulfuros o de la ganga
REGULADORES DE P-: 2on los reactivos que controlan la acidez o alcalinidad de la pulpa. Es un reactivo que cambia la concentración del ión $idrógeno de la pulpa" lo cual tiene como propósito incrementar o decrecer la adsorción del colector como se desee salvo raras excepciones" la efectividad de todos los agentes de flotación" depende grandemente de la concentración de $idrógeno o ión $idroxilo en la pulpa" y se puede realizar esta regulación del p$ con cal.
*%,%, CELDA DE FLOTACION Los equipos en los cuales se realizan los procesos de flotación se denominan celdas de flotación y son construidos de modo que favorezcan la realización del proceso mediante las siguientes funciones>
1antener en suspensión las partculas de la pulpa que ingresa a la celda de flotación" evitando la segregación de los sólidos por el tamaño o por la densidad.
=ormar y diseminar pequeñas burbujas de aire por toda la celda& los vol6menes de aire requeridos dependerán del peso de material alimentadoG
#romover los c$oques entre partculas minerales y las burbujas de aire con él fin de que el conjunto mineral!burbuja formado tenga una baja densidad y puede elevarse desde la pulpa a una zona de espumas" las cuales serán removidas de la celda conteniendo el concentrado.
1antener condiciones de quietud en la columna de espumas para favorecer su estabilidad. 0ambién permitir una adecuada evacuación tanto de relaves como de concentrados" as como la fácil regulación del tanto de relaves como de concentrados" as como la fácil regulación del nivel de pulpa en las celdas" de su aireación y del grado de agitación. ,e acuerdo a lo anterior las celdas de flotación deberán tener zonas especficas> zona de mezcla& aquella en la cual las partculas minerales toman contacto con las burbujas de aire "zona de separación& en la que las burbujas de aire se condensan una con otra y eliminan partculas indeseables que pudieran $aber sido arrastradas por atrapamiento u otro motivo y zona de espumas& en la que las espumas mineralizadas deberán tener estabilidad y ser removidas de la celda conteniendo el concentrado.
,% DESARROLLO E.PERIMENTAL * continuación se enuncian los pasos para desarrollar la correcta flotación de la calcopirita. •
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2e procede a tomar -99gr de calcopirita" se realiza su respectiva preparación mecánica $asta que el material pase por una malla con una apertura de tamiz superior a 499. 2e realiza la separación magnética de la muestra de mineral de 'u. Los -99g del mineral obtenidos se depositan en la celda de flotación" se adicionan -999 ml de agua" seguidamente la celda se enciende y se permite el acondicionamiento de la pulpa por unos minutos. 'omo siguiente paso se $ace una flotación ulH" para deprimir las partes inertes" la cual consta de > *gregar 4 gota de silicato de sodio *gregar cal suficiente" $asta obtener el #% I C. *dicionar 4 gota de * 34. *dicionar 4 gota de 5antato. 2e acondiciona por 49 minutos" sin aire. 2eguidamente se adiciona 4 gota de aceite de pino" y se acondiciona por 3 minutos para luego colocar aire. Las espumas y las colas son recogidas. El concentrado obtenido será parte de la concentración final. 2e realiza otra flotación de las colas obtenidas en la flotación ulH" esta vez se agrega cal $asta obtener un #% I 4-" para depresar la pirita" se agrega 4 gota de silicato de sodio" los colectores y se acondiciona por 49 minutos.
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2e deposita el espumante para acondicionar por 3 minutos y luego colocar aire.
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La espuma obtenida es recogida. Las colas son desec$adas.
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Las espumas obtenidas durante la práctica serán el concentrado" estas son recogidas en una bandeja" se introducen en el $orno para dejarlas secar. El concentrado es pesado" se realizan entonces los cálculos correspondientes para realizar un correcto análisis de resultados.
5% CALCULOS Y RESULTADOS El concentrado obtenido al final de la práctica fue de 497.- gr. En base a este valor se desarrollaran los análisis correspondientes basándonos en los indicies metal6rgicos" los cuales nos permitirán determinar la calidad de la separación en una o varias etapas de concentración y sirven para el escalamiento en la construcción de equipos yDo plantas de concentración. #or tanto >
F/ C T =I *limento (-99 gr) 'I 'oncentrado (497.-gr) 0I 'olas 0I -99gr < 497"-gr 0I 79.C gr 2e calculara también la razón de concentración J basándonos en>
/ Entonces JI
F C 200 gr 109.2 gr
I 4.C3
,eberá calcularse también el ndice de concentración" el cual estará definido por la formula
V/ C(F por tanto K I
109.2 gr 200 gr
=0.55
% ANALISIS DE RESULTADOS #ara cada paso a seguir en el proceso de flotar calcopirita" es necesario ser minucioso con la cantidad de reactivos" el tiempo para la $omogenización" la cantidad de agua" inclinación del vaso& pues estos detalles determinan la calidad de la flotación y en consecuencia el rendimiento del proceso. Los datos obtenidos al final del ensayo nos muestran que el valor en gramos de las colas es menor al del concentrado" lo cual puede inferir que la flotación fue optima y que se realizó de la manera más apropiada. El valor obtenido en la razón de concentración nos permite calcular cuántos Hilogramos se deben alimentar para producir un Hilogramo de concentrado" en nuestro caso deberán alimentarse 4.C3Hg para obtener 4 Hg de concentrado. El valor de K nos indica que el porcentaje en peso del concentrado al final de la práctica será del 88A" en consecuencia el porcentaje de las colas será el ?8 A.
3% CONCLUSIONES
El desarrollo de la práctica nos permitió aprender correctamente el proceso para flotar la calcopirita" se comprende claramente la función que tiene el silicato de sodio (depresar pirita) y los colectores (agarrar el concentrado y elevarlo $asta la espuma).
El nivel de p% de la mezcla vara de acuerdo al tipo de flotación& el nivel de cuidado para llevar al p% requerido es muy importante" ya que" esto determina las propiedades $idrofóbicas del mineral.
La exactitud en las medidas y sustancias agregadas generan una variación en la calidad de la flotación por lo tanto" la destreza y manipulación de reactivos es prioritario.
,ecantar bien las colas y reducir el volumen de lquido genera un desarrollo propicio para cada flotación" especficamente la de recuperación.
