Flotación de Minerales Tecsup

Flotación de minerales

FLOTACIÓN DE MINERALES OBJETIVOS: 1. Reconocer la operación de flotación de minerales sulfurados. 2. Definir los fundamentos teóricos involucrados en la flotación de minerales 3. Identificar los tipos de reactivos que se utilizan el proceso de flotación de minerales y sus usos específicos. 4. reconocer y diferenciar los tipos de flotación y circuitos de flotación de minerales, así como las distintas etapas involucradas en esta operación. 5. describir aspectos mecánicos esenciales para el funcionamiento de los equipos involucrados en la flotación de minerales. 6. Identificar las medidas de seguridad para un buen desarrollo de las labores

en

la

flotación

-1-

de

minerales.


1

FLOTACIÓN DE MINERALES

El procesamiento de minerales, es el tratamiento de materias primas (minerales), extraídos de la superficie terrestre, para obtener productos comerciales por métodos que no destruyan la identidad física o química de los minerales. Por lo tanto, esta definición margina del procesamiento de minerales. a operaciones como la refinación del petróleo, la lixiviación, el tratamiento por calor y otros procesos químicos. El método para el estudio del procesamiento de minerales, será mediante estudios cualitativos y cuantitativos de las operaciones unitarias. El procesamiento consiste de una amplia variedad de pasos secuenciales, cuyos principios básicos son Independientes del material que se está tratando. En el diseño de un método de tratamiento, es esencial que se reconozca las etapas Involucradas: a cada una de estas etapas se les denomina operaciones unitarias. El estudio de los procesos u operaciones unitarias especificas, se deben basar, hasta donde sea posible, en las leyes fundamentales de la física y de la química. Estos resultados del estudio, se aplican solamente a especies puras o casi puras. Desafortunadamente, en la práctica, las especies minerales puras son raras, por lo que se debe aplicar un alto grado de empirismo a los casos específicos;

igualmente,

la

experiencia

y

criterio,

juegan

un

papel

preponderante en la aplicación y escalamiento de las consideraciones teóricas.

1.1 Operaciones unitarias: Podemos definir las operaciones unitarias como aquellas etapas que tienen como objetivo modificar las condiciones de una determinada unidad de masa para conseguir una finalidad. Esta modificación se puede conseguir: - Modificando su masa o composición. - Modificando su nivel o cantidad de energía. - Modificando las condiciones de movimiento: velocidad.

-2-

Flotación de minerales De este modo para la clasificación de las operaciones unitarias se atiende a la propiedad que predomina en una transformación. En base a ello la clasificación se hace en dos grandes grupos: - Operaciones unitarias físicas. - Operaciones unitarias químicas. 1.1.1 Clases de operaciones unitarias El procesamiento de minerales consiste de una serie de distintas operaciones unitarias. Entre estas operaciones básicas se tiene: 1. COMMINUCION – Reducción de tamaño de rocas grandes a fragmentos pequeños se lleva a cabo en chancado y molienda. 2. CLASIFICACIÓN DE PARTÍCULAS por: a) dimensión (tamizado) b) diferencias en densidad y masa (clasificación hidráulica) 3. SEPARACIÓN DE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS por: a) espesamiento b) filtración 4. SEPARACIÓN DE SÓLIDOS EN SÓLIDOS por: a) diferencias en densidad (líquidos o medios pesados) b) concentración por corrientes laminares (tamaño y forma de sólidos). c) asentamiento obstaculizado (cribada hidráulico o jigs) d) flotación e) aglomeración f)

fuerzas magnéticas

g) fuerzas electrostáticas 5. LIXIVIACIÓN Y AGITACIÓN. 6. MANIPULEO DE MATERIALES: bombeo, transporte, etc. 1.2


Para estudiar el mecanismo de la flotación es necesario conocer lo que sucede con la partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una

-3-

Flotación de minerales unión estable. El proceso de flotación está basado sobre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los sólidos. Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como grafito, carbón bituminoso, talco y otros, son poco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofóbicos. Por otra parte, los minerales que son óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros son hidrofílicos, o sea, mojables por el agua. Se puede observar además que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, es decir, tienen gran afinidad por las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofílicos son aerofóbicos, o sea, no se adhieren normalmente a ellas. En resumen, es necesario incrementar la propiedad hidrófoba en las partículas minerales de una pulpa para facilitar la flotabilidad. Esto se efectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgánicos de carácter heteropolar, o sea, una parte de la molécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con las propiedades iónicas, es decir, con carga eléctrica definida. La partícula queda cubierta por el colector que se adhiere a su superficie por medio de su parte polar, proporcionándole con la parte polar propiedades hidrofóbicas. El agregado de espumantes, como se ha dicho, permite la formación de burbujas de tamaño y calidad adecuada para el proceso. Pues bien, el contacto entre las partículas y las burbujas requiere que las primeras estén en constante agitación, la cual la otorga el rotor de la máquina de flotación, de modo que para realizar la unión con las burbujas son necesarios: a) su encuentro y b) condiciones favorables para formar el agregado. El contacto partícula-burbuja se acerca hasta el punto en que la película de agua que las separa es muy fina. En este momento para que la partícula pueda

-4-

Flotación de minerales acercarse más a la burbuja tiene que superar lo que se considera una barrera energética. Para las partículas hidrofílicas, en que la asociación de la partícula con las moléculas de agua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partículas no flotan. Para las partículas hidrofóbicas, la barrera queda repentinamente rota por fuerzas no bien conocidas, permitiendo un contacto trifásico (sólido-líquido-gas). 1.2.1 CONCEPTO: La flotación es una operación unitaria que involucra un proceso físico químico de concentración de minerales finamente molidos, que permite la separación de los minerales sulfurados como por ejemplo de cobre, zinc, molibdeno, etc. de sus acompañantes (minerales estériles o ganga que no tienen valor comercial), basados en su comportamiento frente al agua o sea, de mojabilidad de los materiales. La patente más antigua que puede considerarse relacionado al proceso de flotación es la HAYNES de 1860, su reconocimiento de las diferencias de humedecimiento de varios minerales por el agua y le aceite, constituyó la base de un buen número de procesos de flotación por aceite. Durante los 50 años siguientes la flotación pasó por tres principales etapas de desarrollo: 1. Flotación colectiva (Bulk) con aceite, basado en el hecho de que los minerales de brillo metálico se humedecían preferentemente por aceite en presencia de agua y en consecuencia pasan a la interfaz entre el aceite y el agua; mientras que la ganga humedecida por el agua tiende a separarse. 2. Flotación de película; por otro lado el mineral seco, finamente molido es puesto suavemente en contacto con agua inmóvil, las partículas de mineral tienden a flotar más que la ganga. 3. Flotación espumosa; ya por los años 1902, Froment en Italia u Potter en Australia, se dieron cuenta de que las burbujas de gas constituyen un medio flotante ideal para llevar las partículas de mineral sulfurado empapados de aceite en la superficie de la pulpa.

-5-


4. Correspondió a Ballot, Sulman y Picard (1905) el mérito de utilizar una corriente ascendente de burbujas de aire y reducir la cantidad de aceite requerido.

La tabla siguiente muestra algunas etapas mas importantes en el desarrollo de la flotación: Fecha de patente

Inventor

1860

Haynes

1886

Everson

1902

Froment (Italia) Protter (Australia)

Descubrimiento Diferencia en la humectabilidad por el agua y el aceite Uso de agua acidificada El gas como medio flotante Reducción de la cantidad de aceite; el aire

1906

Ballot, Sulman, Picard

1913

Braford

1917

Sheridan y Griswold

1924

Sulman y Edser

Jabones ácidos grasos

1925

Keller

Xantatos

1926

Whitworth

Ditio fosfatos orgánicos como colectores

1952

Tucter

Espumante soluble en agua (Dowfroth)

1954

Harris y Fischback

Dialkvtio no carbonato como colector

1966

Frommer

1978

Klimpel

Modelos matemáticos del proceso de flotación

1979

Hensen y Mayer

Colectores para la flotación de óxido de carbón.

introducido por agitación. Cu SO4 como activador de esfalerita El cianuro como depresante de la pirita y la esfalerita

Flotación selectiva del mineral taconita seguido de la flotación de la sílice.

-6-


CELDA DE FLOTACIÓN 1.2.2 PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS DE LA FLOTACIÓN DE MINERALES:

Para estudiar el mecanismo de la flotación es suficiente, en principio, enterarse con todo detalle de lo que sucede entre una partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unión estable.

FLOTACIÓN DE MINERALES Con respecto a las partículas de minerales, es sabido que pocas de ellas tienen propiedades hidrofóbicas suficientemente fuertes como para que puedan flotar. El mecanismo esencial de la flotación comprende la anexión de partículas minerales a las burbujas de aire, de tal modo que dichas partículas son llevadas a la superficie de la pulpa mineral, donde pueden ser removidas. Este proceso abarca las siguientes etapas:

-7-


a) Moler el mineral a un tamaño lo suficientemente fino para separar los minerales valiosos uno de otro, así como de los minerales de ganga adherentes. b) Preparar las condiciones favorables para la adherencia de los minerales deseados a las burbujas de aire. c) Crear una corriente ascendente de burbujas de aire en la pulpa de mineral. d) Formar una espuma cargada de mineral en la superficie de la pulpa. e) Extraer la espuma cargada de mineral Consideremos un banco de celdas mecánicas de flotación, dentro de nuestro sistema de flotación sencillo. Si el flujo de adición de aire se mantiene constante la velocidad de flotación dependerá principalmente del número de partículas hidrofóbicas, o en este caso del número de partículas ricas en cobre. Debido a que la alimentación a la primera caída contiene la totalidad de estas partículas, se deduce que la velocidad de flotación mas alta ocurrirá en la primera celda, la cola de la primera celda corresponderá la alimentación de la segunda celda, debido a que el número de partículas hidrofóbicas ha disminuido, la velocidad de flotación en esta celda será menor Cuando la pulpa llega a la ultima celda del banco, la mayoría de las partículas hidrofóbicas ya habrán flotado de modo que la velocidad de flotación será muy baja.

-8-


FUNCIONAMIENTO DE UNA CELDA DE FLOTACIÓN SVEDALA MINERALES HIDROFILICOS: Son mojables por el agua, constituidos por: óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente representan la mayoría de los minerales estériles o ganga. Haciendo que se mojen, permanezcan en suspensión ella pulpa para finalmente hundirse. MINERALES HIDROFOBICOS: Son aquellos minerales que no son mojables o son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como: Grafito, carbón bituminoso, talco y otros, haciendo de que evite el mojado de las partículas minerales, que pueden adherirse a las burbuja de aire y ascender. Los minerales hidrofílicos e hidrofóbicos de una pulpa acuosa, se pueden

-9-

Flotación de minerales separar entre sí, después de ser finamente molidos y acondicionados con los reactivos que hacen más pronunciadas las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, haciendo pasar burbujas de aire a través de la pulpa. Las partículas hidrofóbicas se van a pegar a las burbujas de aire y pasar a la espuma, mientras que las partículas hidrofílicas se van a mojar y caer al fondo de la máquina de flotación.

El medio ambiente bastante complejo, en el cual se efectúa la separación, es compuesta de tres fases: La fase líquida (generalmente agua), la cual es química y físicamente muy activa; la fase gaseosa (generalmente aire), la cual es relativamente simple, y la fase sólida, la que puede ser considerado como infinitamente variable. Las burbujas de aire actúan como balones y proveen la flotación necesaria para llevar los minerales seleccionados a la superficie de la pulpa, donde una espuma estable retiene el mineral, permitiendo que este sea arrastrado o extraído como concentrado. Mientras tanto, aquellos materiales que no han sido preferencialmente adheridos a las burbujas de aire, permanecen sumergidos y salen fuera del proceso como colas o relaves. Se puede asegurar que sin el desarrollo de la flotación por espuma, como se conoce hoy en día, la industria minera nunca hubiera alcanzado su presente estado de desarrollo. Virtualmente, el suministro mundial de cobre, plomo, zinc, níquel, plata y otros metales, se colecta primeramente a partir de minerales de bajo grado, como una espuma de flotación. La flotación ha hecho posible utilizar tantos minerales complejos, los cuales no hubieran tenido valor si es que solo hubiera confiado en los métodos clásicos de concentración por gravedad. En este mundo que siempre clama por un mayor tonelaje de metales, la flotación ha hecho posible la explotación de millones de toneladas de material, que de otra manera, no habrían sido económicos. Históricamente los primeros intentos en flotación fueron concentrados en la recuperación de cobre, plomo y zinc; esto fue seguido por la recuperación de otros minerales metálicos de níquel, molibdeno, manganeso, cromo, cobalto,

- 10 -

Flotación de minerales tungsteno y otros. Así mismo se fomento bastante trabajo para la recuperación de minerales no metálicos o industriales y hoy en día, se producen grandes toneladas de fosfatos y potasio para las industrias fertilizantes y detergentes. Los minerales industriales tanto como la mica, fluorita, feldespatos, berilio y barita, también son enriquecidos por flotación por espuma. El carbono fino, anteriormente descartado como desperdicio, actualmente se recupera por flotación. En Saskatchewan, la recuperación de cloruro de potasio (silvita) del cloruro de sodio (halita) ha tenido un impacto tremendo en la economía de la provincia. En total, se estima que por lo menos, 100 minerales diferentes están siendo recuperados por flotación actualmente. Para entender claramente la teoría y mecánica de la flotación, es necesario estudiar en profundidad las propiedades químicas y físicas de las superficies, así como estableces el efecto que los cambios en composición de las fases, tienen sobre la naturaleza de las tres interfaces; sólido-gas, sólido-líquido y liquido-gas. Con

escasas excepciones, los sólidos inorgánicos son casi

completamente mojados por una fase oscura; la reacción superficial resultante, deja la superficie sólida con una película hidrofóbica (repelente al agua). Esencialmente, la química de flotación se basa en reacciones en las interfaces, las cuales originan que el agua sea desplazada a favor del aire, al cual la partícula puede permanecer adherida, siempre y cuando ella contacte burbujas móviles. Con el objetivo de explorar exitosamente las diferencias en propiedades superficiales de los minerales, el los deben molerse a 65 mallas (aproximadamente 205 micrones). los minerales ligeros tales como el carbón son a veces separados a tamaños muy gruesos con 10 mallas (1650 micrones), bajo condiciones relativamente estables de formación de espuma).

- 11 -


1.2.3 FLOTACIÓN POR ESPUMA – RESUMEN DE PROCESO En el proceso de flotación, se obtiene adhesión entre las superficies de las partículas minerales recubiertas y las burbujas de aire, las cuales se hallan subiendo a través de la pulpa. La burbuja provee suficiente flotabilidad, para originar que las partículas suban y formen una espuma razonablemente estable, que pueda ser extraída por despumación. Los pasos que conforman la operación unitaria de flotación son: 1. El mineral es molido en agua a aproximadamente 48 mallas (297 micrones). 2. La pulpa formada de este modo es diluida con agua a una consistencia entre 25% y 45% de sólidos por peso. 3. Pequeñas cantidades de surfactantes químicos son adicionados a la pulpa, para modificar las superficies de minerales determinados.

4. Otro reactivo específicamente escogido. se adiciona para actuar sobre el mineral que se desea recuperar por flotación. El cubre la partícula mineral con una superficie aerofílica (es decir repelente al agua).

5. Luego se adiciona otro reactivo el cual ayuda a establecer una espuma estable en la superficie. 6. La pulpa químicamente tratada en un depósito apropiado. tiene aire introducido por agitación o por la adición directa de aire a baja presión.

7. El mineral. como parte de la espuma. sube hacia la superficie. de donde es extraído. La pulpa empobrecida, pasa a través de una serie de tanques o celdas. con el objeto de proveer tiempo y oportunidad a las partículas minerales para contactar burbujas de aire y puedan ser recuperadas en la espuma.

- 12 -

Flotación de minerales En cualquier presentación de la teoría de flotación. no es dañino enfatizar fuertemente que la flotación es un fenómeno superficial. Una partícula aerofílica (o hidrofóbica) en un sistema de flotación. es aquella que es fuertemente atraída a una interfase de aire; por otro lado. una partícula hidrofílica en el mismo medio ambiente. tiende a permanecer cubierta con agua. Las condiciones diferenciales que promueven la separación de partículas aerofíllcas de partículas hidrofílicas. son fenómenos de superficie. En este capítulo, el desarrollo de la teoría de flotación se presenta basada en la importancia que tiene la envoltura hidratada, la cual rodea todas las partículas minerales en una pulpa. Se harán esfuerzos para establecer las fuerzas que adhieren las partículas físico-químicas y las películas de aire, a los sólidos en la pulpa_ La envoltura química aplicada a la partícula, le confiere el carácter aerofílico o hidrofílico a la superficie. De esta manera, la naturaleza de la materia fundamental, tiene final mente, muy poco efecto sobre el medio ambiente literalmente se flotan superficies y solo incidentalmente, se recupera lo que está debajo de la superficie. SUPERFICIE DE LAS PARTÍCULAS

Es usual considerar los cambios que toman lugar sobre la superficie de una partícula mineral en una pulpa como resultado de un estado de equilibrio entre iones hidratados (complejos) en solución, y la superficie cargada de la partícula. Si la intensidad polar de la molécula de agua, es mas grande que la atracción que enlaza un ion mineral en una celda cristalina, entonces la molécula de agua, mas húmeda llega a ser la superficie de la partícula. La superficie define como una unidad de dos dimensiones longitud y ancho, faltando espesor. Sin embargo es un cuadro suficientemente descriptivo para el estudio de la química de la superficie. Una partícula que ha sido naturalmente cortada o extraído de su masa principal, como por ejemplo, en una chancadora o molino, ha expuesto en su superficie muchas caras parciales de la forma de su celda unitaria. Los átomos de estas celda son ordenaos de acuerdo a patrones y enlaces definidos, los cuales resultan de la habilidad de

- 13 -

Flotación de minerales un núcleo para dar o recibir electrones ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA

Agua es la fase común en la que ocurre la separación de minerales por flotación. El proceso principal de adhesión a la burbuja, las propiedades superficiales de los minerales, y las propiedades de los reactivos activos en las superficies (surfactantes), están todos relacionados a las propiedades del agua. Se dice que una molécula tiene un dipolo permanente cuando los centros de su cargas positivas y negativas no coinciden. El momento del dipolo es el producto de las cargas positivas y negativas (sin considerar el signo) y las distancias entre los centros de carga. Una molécula gaseosa de HCl, tiene un dipolo permanente. Se considera que los electrones están distribuidos alrededor de dos átomos tales que ellos aparecen como si el centro de la carga negativa, está localizado cerca del átomo de cloro y el centro de la carga positiva, esta mas cerca del átomo de hidrógeno. Otros ejemplos importantes de moléculas dipolares son el H2O; y las moléculas orgánicas que contienen OH, COOH y NH2. HIDRATAClÓN

Cuando una partícula mineral enlazada ionicamente es recientemente rota, su capa superficial se carga donde quiera que la celda iónica haya sido partida. Ella, al mismo tiempo extrae de su medio ambiente, compuestos, iones o complejos para reducir su potencial eléctrico. A esto se le llama adsorción. Si una partícula está rodeada por aire o agua, los átomos superficiales parcialmente balanceados, son atraídos hacia cualquier átomo en el sistema externo, el cual podría ayudar para compensar los enlaces rotos en conminución. Si las fuerzas que mantienen un átomo en la celda, son menores que las fuerzas que atraen el átomo a través de la interfase él puede migrar

- 14 -

Flotación de minerales desde el sólido a la fase líquida. Si las fuerzas sobre la superficie de la partícula son suficientemente fuertes, un punto cargado de la celda, se estabilizará sola, capturando iones o complejos cargados externamente. De acuerdo a la segunda ley de la- termodinámica, el sistema tiende a un mínimo de energía libre y estabilidad máxima. Se estima que tal capa hidratada puede alcanzar un espesor de 0.1 micrones, correspondiente a una capa de varios miles de moléculas en profundidad. ADSORCIÓN DE REACTIVOS SOBRE LAS SUPERFICIES MINERALES

Si una sustancia está presente en una concentración mas alta en la superficie de un líquido o fase sólida, comparada a su concentración en la masa de esa fase particular, entonces se dice que la sustancia va a ser adsorbida sobre la superficie de la fase. La adsorción puede tomar lugar tantodesde un gas como de un líquido, y se debe a la naturaleza innata de la sustancia, que permite la formación de enlaces con la fase sobre la cuál se realiza la adsorci6n. Generalmente, el fenómeno está limitado a la superficie de la fase, por las siguientes razones: 1.Las fuerzas de enlace no son lo suficientemente fuertes para ocasionar que la sustancia entre la masa de la fase, propiamente dicha. 2.Las partículas son demasiado grandes para que por si solas, penetren a la celda de la fase adsorbente. A la adsorción generalmente se le identifica como uno de dos tipos física o química, a la última se le llama quemiadsorción; la absorción física se debe a las fuerzas de Vander Waal la cual se considera de bajo orden. Consecuentemente la desorción puede ocurrir fácilmente. Debido a que las fuerzas involucradas son de naturaleza molecular, también podría ocurrir la adsorción de capas multimoleculares. La adsorción química se debe a las fuerzas interatómicas y mas particularmente a las fuerzas interatómicas. Las fuerzas de enlace en la quemiadsorción, son de 20 a 50 veces mas grandes

- 15 -

Flotación de minerales que aquellas de !a adsorción física. En la adsorción física, el reactivo (adsorbido) mantiene su identidad química; en quemiadsorción, el reactivo forma nuevos compuestos mediante reacciones de los siguientes tipos:

1. La quemiadsorción de un anión o catión, se favorece cuando ellos forman complejos insolubles, con los cationes correspondientes de la celda de la partícula adsorbedora. Es decir, los iones de azufre se adsorben rápidamente sobre minerales que contienen cationes de metales pesado para formar sulfuros insolubles del metal los aniones cianuro se adsorben igualmente bien, sobre las superficies de algunos sulfuros de metales pesados; puesto que con los cationes del metal, ellos forman compuestos y/o complejos de muy baja solubilidad. 2. Los iones que tienen radios efectivos de aproximadamente el mismo tamaño que el radio de la celda cristalina, se adsorben mejor que los iones, los cuales se diferencian apreciablemente en tamaño de la celda cristalina del adsorbente.

TENCIÓN SUPERFICIAL

Para incrementar el área de una interfase como la interfase gas-liquido mostrada en la figura 12, es decir, traer moléculas desde el interior hacia la superficie, se debe realizar trabajos contra las fuerzas cohesivas del líquido.

Normalmente se considera un material puro, como que es homogéneo a a través de su volumen; dicha descripción implica que la materia que sella en las profundidades, está sujeta exactamente, a las mismas fuerzas condiciones que la materia en la superficie. Una mirada a la figura 12, muestra que la homogeneidad de fuerza no es posible. Los átomos del interior están rodeados por un campo uniforme que

- 16 -

Flotación de minerales proviene de las moléculas vecinas, mientras que las moléculas de la superficie están rodeadas en un lado, por moléculas de la misma sustancia y el otro lado (exterior), por un medio ambiente completamente diferente.

Considere la superficie de un líquido en contacto con su vapor. Una molécula en el interior del líquido se encuentra en un campo uniforme, mientras que una molécula en la superficie está sujeta a una atracción neta hacia el cuerpo del líquido. La atracción hacia el interior, sobre las moléculas en la superficies de líquidos en ausencia de otras fuerzas, tienden a concentrarse hasta un área mínima. De estas consideraciones, es evidente que las porciones en la superficie de un líquido tiene una mayor energía libre que la de todos el líquido. La manifestación de esta energía libre extra, una fuerza que actúa paralelamente a la superficie y se opone a cualquier esfuerzo para extender el área interfacial. Para extender esta interfase es obvio que se debe realizar trabajo (o ejercer una fuerza). LA TENCIÓN SUPERFICIAL designada por el ejemplo símbolo griego (γ), es la fuerza que la superficie, en un lado de una línea; y es expresada en dinas por cm.

- 17 -


La energía libre superficial, es el producto de la tensión superficial y el área; expresándose el resultado en ergios por cm2. refiriéndonos a la figura 13, se tiene: una película de líquido abcd que existe en el área como se muestra. Esta película se extiende una distancia D por la aplicación de una fuerza F, a una nueva posición determinada por la línea ef. En la figura 14, se muestra una burbuja de jabón en equilibrio, a un radio R. Si la burbuja no está en equilibrio, entonces se asume que se realizará contracción hasta que se alcance un balance y entonces, se puede escribir (recordando que la película tiene dos superficies).

TENSIÓN SUPERFICAL DE SOLUCIONES La tensión superficial de una solución se pude explicar en términos cualitativos simples considere una solución acuosa. Las sustancias que disminuyen marcadamente la tensión superficial del agua, es decir materiales como los ácidos grasos y alcoholes, contienen un grupo polar hidrofílico y un grupo no polar hidrofóbico. El grupo hidrofílico COOH en el caso de un ácido graso. hace que toda la molécula sea razonablemente soluble. En tales circunstancias los grupos hidrocarbonadas (que son altos en energía libre) tienden a venir a la superficie desde el interior del líquido. La conclusión que se puede obtener es que un soluto, el cual es heteropolar, es adsorbido preferencialmente en la interfase y al presentar el extremo no polar hacia la fase gaseosa, baja la tensión superficial.

- 18 -

Flotación de minerales El efecto contrario se observa cuando el soluto es una sal iónica; la tensión superficial usualmente incrementa sobre el valor para agua pura. Debido a las atracciones de dipolo. los iones disueltos tienden a jalar iones del soluto desde la superficie, dejándola mas pobre en soluto que en el interior. De esta manera las fuerzas sumadas, hacen un trabajo extra necesario para incrementar el área superficial. TENSION SUPERFICIAL DE SÓLIDOS En la actualidad, no existe un método directo para medir la tensión superficial de una superficie sólida. Igual que en un líquido, un átomo situado en la superficie de un sólido, se mantiene en su lugar largamente, debido a las fuerzas que actúan hacia el interior, y por lo tanto, tienen una energía potencial mayor que un átomo en el substrato. Se cree que la energía superficial no está localizada en una superficie monomolecular, sino que probablemente está difundida en una ,profundidad de 10-3 micrones la determinación indirecta de la tensión superficial para algunos minerales, han dado los siguientes valores: Yeso

39

Ergios por cm2.

Calcita

78

Ergios por cm2.

Fluorita

146

Ergios por cm2.

Feldespato

358

Ergios por cm2.

Cuarzo

780

Ergios por cm2.

Topacio

1080

Ergios por cm2.

Corindón

1550

Ergios por cm2.

En el laboratorio, se pueden efectuar pruebas para medir la tensión superficial mediante el método de mediciones del ángulo de contacto. Una superficie lisa y limpia es colocada en agua destilada y se presiona un burbuja de gas hacia abajo, sobre el mineral. SI después de 30 minutos, no se observa una adhesl6n, se asume que la superficie esta limpia. Es decir, mojada completamente por agua. Refiriéndonos a la figura 16 (a), se nota que no hay contacto entre la fase gaseosa y s61lda. Luego se adiciona un surfactante

- 19 -

Flotación de minerales apropiado a la fase acuosa y después de un corto período de reacción, si el mineral se ha convertido aerofílico, la burbuja se adhiere a la superficie mineral. El ángulo a través de la fase acuosa se llama el ángulo de contacto, y el resultado de tres grupos de tensiones superficiales se llaman, γ sólido-líquido, γ só1ido-gas y γ líquido-gas, las cuales se abrevian respectivamente: γsl, γsg, γlg. Si el ángulo de contacto se denota por Ø, entonces podemos escribir: γ sg = γ sl + γ lg cos Ø ó

γ sl = γ sg - γ Ig cos Ø

La cual es llamada, la ecuación de Dupre. Refiriéndonos a la figura 17, se muestra una burbuja de gas aproximándose a un sólido.

- 20 -


El ángulo de contacto a pesar de ciertos defectos, uno de los cuales es la dificultad para obtener una superficie apropiadamente grande, plana y absolutamente limpia, es una herramienta de investigación importantísima. Para la condición superficial particular de la especie, el ángulo Ø es la medida de la energía superficial. Cuando Ø es cero, el mineral no flotará, mientras que aún cuando tenga un pequeño valor, el mineral tendrá alguna flotabilidad. Uno debe recordar que Ø no es una característica del mineral propiamente, sino es una característica de un grupo aerofílico en la molécula del surfactante (llamado un agente colector), el cual se adsorbe sobre la superficie mineral. De este modo, la flotabilidad se determina por el recubrimiento superficial y no del sustrato. El ángulo de contacto de todos los minerales acondicionados (o por que llevan una capa adsorbida de etil xantato el potasio) es aproximadamente 60°. Sin considerar si el mineral es sulfuro de cobre, plomo o zinc. El método del ángulo de contacto para establecer las condiciones bajo las cuales una superficie determinada llega a ser aerofílica, tiene las siguientes limitaciones

1. La dificultad de obtener un área representativa del mineral a investigarse (0.5 cm2 y de razonable pureza). 2. La probabilidad de que la superficie preparada sea característica después de haber sido molida con agua y con abrasivos; cualquier distorsión en la red cristalina podría causar adhesión de aire, en ausencia de un colector. 3. La naturaleza estática de la prueba, está muy distante de las condiciones dinámicas de una pulpa bien agitada, en la cual las burbujas suben hacia la superficie. La mayoría de estas dificultades se han superado actualmente, mediante el uso del tubo de Hallimond. En este aparato ilustrado en la figura 18, las partículas a ser investigadas, se retienen sobre una superficie porosa de vidrio

- 21 -

Flotación de minerales sinterizado, 1a cual esta en el fondo de un tubo que contiene agua destilada y reactivos químicos apropiados. Luego se sopla una corriente de burbujas de aire a través del sinter. y cualquier partícula que se adhiera a las burbujas ascendentes serán flotadas. Al arribar a la superficie, 1a burbuja explota y 1a carga de partículas cae dentro del compartimiento colector, es decir el bolsillo recuperador. Las condiciones aquí son dinámicas y parcialmente muy similares a las condiciones en una celda comercial de flotación. Por este método se puede tratar una pequeña cantidad de muestra y las fracciones que flotan y las que no flotan pueden ser recuperadas y finalmente pesadas.

TUBO MODIFICADO DE HALLIMOND

FORMACION DE BURBUJAS MINERALIZADAS

La adherencia de las partículas minerales a las burbujas de aire, es la base del proceso de flotación por espuma. Todas las operaciones tales como la

- 22 -

Flotación de minerales conminución, clasificación por tamaños, tratamiento con reactivos, agitación de la pulpa en una celda de flotación, etc; se efectúan con el propósito de producir las condiciones adecuadas para la rápida, selectiva y fuerte adherencia de una partícula mineral a una burbuja de aire. La adhesión de las burbujas en flotación, se obtiene mediante dos métodos: primero, las partículas se ponen en conflicto con burbujas que; ya se encuentra formadas en la pulpa; y segundo, las burbujas de gas se encuentran formadas en la pulpa; y segundo las burbujas de gas se precipitan de la solución sobre las superficie de las partículas. Ambos procesos se pueden estudiar por métodos termodinámicos y cinéticos; mediante el método termodinámico, se puede estimar si es o no posible, una mineralización de burbuja; y el método cinético, se puede usar para restablecer la naturaleza y velocidad del proceso.

TERMODINÁMICA DE LA ADHESIÓN DE UNA BURBUJA

1.2.4 VARIABLES DE LA FLOTACIÓN DE MINERALES:

Mineral

- 23 -

Flotación de minerales Las especies mineralógicas dentro de una mena, no son de la misma dureza. Esto significa que en el proceso de reducción de tamaño, las especies más blandas se desintegran en mayor proporción que las duras. Los minerales tienen, por lo general, una estructura cristalina, esta estructura es como consecuencia de la composición química de las moléculas, iones y átomos de sus componentes. Agua El agua es el elemento en el cual se efectúa la flotación, por su abundancia y por su bajo precio. Hay que subrayar la importancia que tienen la impureza y contaminación de las aguas naturales e industriales. La dureza del agua por ejemplo causada por sales de calcio, magnesio y sodio. Estas sales pueden cambiar la naturaleza de la flotabilidad y son casi siempre causa de consumo considerable de reactivos, formando sales insolubles. Granulometría Todo mineral para ser flotado tiene que ser reducido en su tamaño hasta el punto que cada partícula represente una sola especie mineralógica, o sea, estamos hablando de liberación, además, su tamaño tiene que ser apropiado para que las burbujas de aire puedan llevarlas hasta la superficie de las celdas de flotación. El Aire El aire es un factor importante que sirve para la formación de las burbujas (el conjunto de burbujas acompañadas de partículas de sulfuros forman las espumas) que se necesita en las celdas. Por lo tanto, el aire ayuda a agitar la pulpa.

- 24 -

Flotación de minerales Las espumas se encargan se hace subir o flotar los elementos valiosos hacia la superficie de la pulpa, en cada celda. a) El aire se obtiene a través de los ventiladores (Blowers) que ingresa a baja presión (2 Ibs/pulg2 = 2psi) al interior de las celdas de flotación llenas de pulpa. O también la aereación en los tipos de celdas sub-A es forma natural o del medio ambiente que ingresan a baja presión al interior. b) Si se usa mucho aire, se esta haciendo una excesiva agitación, provocando, que las espumas se reviente antes de rebosar por los labios de la celda o salgan conjuntamente con la pulpa, rebalsando las celdas, llevándose consigo a la ganga que no es necesaria. c) Cuando se usa poco aire, la columna de espumas es baja e insuficiente no pudiéndose recuperar los elementos valiosos, que se perderán en el relave general. La cantidad de aire se regula de acuerdo a las necesidades. Densidad de pulpa En un circuito de flotación primaria la pulpa tiene una consistencia entre 25% y 35% de sólidos en vez de 65% y 70% de sólidos que tiene el circuito de molienda. Tiempo En las condiciones industriales el tiempo necesario para el acondicionamiento de los reactivos normalmente varía entre una fracción de minuto y media hora. Cuando son poco solubles y reaccionan lentamente con la superficie del mineral, su alimentación se efectúa en los circuitos de molienda y clasificación. La flotación se efectúa normalmente hasta el punto en que e! producto de concentración de la última celda es de ley un poco más alta que la de cabeza. Flotar más allá de este punto significa diluir innecesariamente el concentrado. El PH

- 25 -

Flotación de minerales La flotación se hace generalmente en disoluciones ligeramente ácidas o alcalinas, con un PH comprendido entre 4 y 11. Reactivos Los reactivos de flotación, son el componente y la variable más importante del fenómeno de la flotación, debido a que no puede efectuarse ésta sin la participación de los reactivos. Los reactivos de flotación, son productos químicos naturales o artificiales, que aseguran que la flotación de minerales sea selectiva y eficiente y produce condiciones óptimas para mejorar este método de concentración de minerales. Son generalmente surfactantes o modificadores de la superficie de los minerales. A fin de aumentar las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de las especies mineralógicas es necesario añadir reactivos a la pulpa. Estos reactivos según su acción se clasifican en tres grandes grupos: Colectores Espumantes Modificadores COLECTORES Son compuestos químicos orgánicos, cuyas moléculas contiene un grupo polar y uno no polar, que actúan selectiva mente en la superficie de ciertos minerales, haciéndolos repelentes al agua(efecto hidrofóbico) y se peguen en la burbujas. Asegurando la acción de las burbujas de aire, haciéndolas aerofílicas. El anión o catión del grupo polar permite al ion del colector quedar absorbido a la superficie también polar, del mineral. Por el contrario, el grupo no polar o hidrocarburo queda orientado hacia la fase acuosa hidrofugando el mineral, ya que tal orientación resulta en la formación de una película de hidrocarburo hidrofóbico en la superficie del mineral. Por consiguiente, las partículas de mineral hidrofobadas por una película de colector se adhieren a las burbujas de aire que van subiendo, arrastrando

- 26 -

Flotación de minerales 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 actúan rápidamente sobre los sulfuros a los que rodean con una película que se pegan a las burbujas de aire que salen ala superficie de la pulpa formando las espumas de los concentrados. O sea actúan de enlace, como ganchos, entre las burbujas de aire y el sulfuro que queremos recuperar. En la absorción de los colectores sobre la superficie del mineral la parte no polar es orientado hacia la fase del. agua y la parte polar hacia la fase del mineral; esta orientación es que actualmente hace que la superficie del mineral sea impermeable. El colector se constituye, por tanto, en el factor principal del circuito de flotación. De allí que es necesaria la combinación más apropiada del colector y modificadores para obtener los mejores resultados metalúrgicos. CLASICACIÓN DE LOS COLECTORES DE FLOTACIÓN

Un considerable número de colectores aniónicos en uso, son destacables por su selectividad y su fuerte adherencia (usualmente por adsorción química) al mineral. Los xantogenatos son colectores aniónicos típicos.

Colectores

No ionicos

Usualmente hidrocarburos líquidos no polares de estructuras variadas, los Cuales no se disocian en agua

Iónicos

Colectores Aniónicos (el anión es el ión repelente al agua). Grupos solidofílicos de varias composiciones.

- 27 Los colectores

Colectores Catalíticos (El catión es el ión repelente al agua). Grupo solidofílico basado en nitrógeno pentavalente


Colectores con grupos solidofílicos basados en aniones orgánicos y sulfoácidos.

Colectores con grupo carboxílico –Solidofílicos.

Colectores con grupos solidofílicos basados en (ácidos orgánicos aniones de ácido sulfúrico y jabones) COLECTORES ANIÓNICOS SULFHIDRILlCOS

Colectores con grupos solidofílicos basados en sulfuros bivalentes..

Colectores de tipo xantogenato con grupo solidofílico.

Colectores de tipo di tio fosfato con grupo solidofílico

(Para minerales sulfurosos). De acuerdo a su aplicación resultan adecuados para minerales sulfurosos. Forman parte de este grupo todas las sustancias que tienen como mínimo un átomo de azufre en la parte polar de su anión. Ello les confiere una gran afinidad respecto a todos los minerales sulfurosos los cuales por consiguiente pueden separarse de manera muy selectiva, de los restantes de la ganga. Este grupo viene a ser el más extenso e importantey comprende: Xantatos Tionocarbamatos Ditiofosfatos Tiocarbonilida COLECTORES ANIÓNICOS OXHIDRILlCOS (Para minerales no sulfurosos). Forman parte de esta clase de colectores, todas aquellas sustancias provistas de un átomo de hidrógeno como mínimo, en su grupo polar. Los productos más importantes son los ácidos grasos, provistos de uno ó más enlaces dobles en su parte apolar, como los ácidos oleico, linólico y linoléico o sus mezclas técnicas. ACIDOS GRASOS.

- 28 -

Flotación de minerales PROPIEDADES DE LOS COLECTORES ANIÓNICOS: Los colectores aniónicos Ej. XANTATOS, son colectores solubles que son unos electrolitos enteramente ionizados para las concentraciones del orden de las empleadas en la flotación. La oxigenación de las superficies de los sulfuros influyen enormemente en los tiempos de adhesión de una burbuja con la superficie del mineral; la oxidación de la superficie de los sulfuros condiciona por tanto la adsorción de los xantatos. PROPIEDADES DE LOS COLECTORES CATIÓNICOS: La adsorción del mineral con los colectores catiónicos es usualmente débil y la absorción puede hacerse reduciendo la concentración por dilución de pulpa. La adsorción es muy diferente que los xantatos. PODER COLECTOR Y SELECTIVIDAD El poder colector de cualquier agente de flotación es medido por la dosis y lo compleja que resulte la flotación del mineral, por unidad de colector empleado. Con los xantatos, esta propiedad ha sido considerada, desde hace mucho tiempo, como una función del número de átomos de carbono, en el radical alcohol del xantato. A mayor número de átomos de carbono, mayor será el poder colector. Sin embargo esta regla sufre algunas limitaciones. Por ejemplo, puesto que diferentes minerales sulfurados responden en forma distinta a la adsorción de colectores, los poderes colectores relativos de los diferentes tipos de xantatos deben variar de un mineral a otro, como ha resultado ser el caso. Así el z-6 se usa preferentemente en el lugar del z-3 como colector de cobre, porque contrariamente a la regla general el z-6 flota menos Fe (pirita) que el z-3.

- 29 -

Flotación de minerales La selectividad en un colector se refiere a su habilidad para recubrir en forma preferente o selectiva, y en consecuencia, flotar el mineral o minerales deseados sin flotar también los indeseados. La selectividad de los colectores, puede controlarse fácilmente mediante el uso d agentes modificantes adecuados lográndose una separación exitosa de la mayor parte de las combinaciones de minerales. Los xantatos o xantogenatos son sales de ácido xantogénico y se encuentran entre los primeros colectores orgánicos solubles en agua y de aquí que su adopción fuera inmediata y amplia. Los xantatos pueden oxidarse convirtiéndose en este caso en diaquil xantogenurus. Las soluciones acuosas de los xantatos se hidrolizan formando los ácidos xantogénicos. La hidrólisis de los xantatos aumenta con la reducción del Ph del medio; mientras que las soluciones acuosas de xantatos en medios alcalinos son bastante estables. Los xantatos se denominan por su radical alcohólico (R) y el metal alcalino (K o Na) o por el nombre comercial de sus fabricantes originales más importantes (Dow Chemical Co. Cytec) Nombre químico

Dow Chemical

CYANAMID

XANTATO

A.

Etílico de Potasio

z-3

A-303

Etílico de Sodio

z-4

A-325

Sec-Amílico de Potasio

z-5

----

Amílico de Potasio

z-6

A-350

Isopropílico de Sodio

z-11

A-343

Sec-Butílico de Sodio

z-12

A-301

Isobutílico de Sodio

z-14

A-317

XANTATO ETÍLlCO DE POTASIO (z-3) - XANTATO ETÍLlCO DE SODIO (z-4)

- 30 -


Estos dos xantatos son muy similares en su acción colectora en flotación, observándose cierta preferencia por el primero. Ambos se preparan a partir del alcohol etílico y siendo los de cadena carbonada más corta, se les aplica especialmente cuando se busca la máxima selectividad. Últimamente están siendo reemplazados por el xantato isopropílico de Sodio (z-11), aunque todavía se les utiliza principalmente en la flotación de minerales de Pb-Zn o Cu-Pb-Zn que contienen calcopirita, calcocita, enargita, tetraedrita, galena, esfalerita, marmita, marcasita y pirita. B.

XANTATO AMILlCO DE POTASIO (z-6)

Este xantato es muy fuerte por lo que se emplea generalmente en aquellas operaciones de flotación que requieren el más alto grado de poder colector. Es un colector muy apropiado para la flotación de sulfuros manchados u oxidados de cobre, minerales de Plomo (con NAS). Asimismo, se le emplea en el tratamiento de la arsenopirita, pirrotita, sulfuros de cobalto y níquel, y sulfuros de hierro conteniendo oro. También se usa como promotor secundario en la flotación agotativa que sigue a una flotación "bulk ", donde se utiliza un promotor más selectivo. Cuando se emplea en las dosis adecuadas, el .z-6 puede ser más selectivo para ciertas separaciones. Así por ejemplo, su empleo para la flotación de minerales de cobre-hierro en una pulpa alcalina de cal ha resultado en una selectividad superior de cobre-hierro, así como una mejor recuperación de cobre. C.

XANTATO ISOPROPILlCO DE SODIO (z-11)

Este xantato ha llegado a ser el más ampliamente usado de todos los xantatos debido a su bajo costo y elevado poder colector. Generalmente es un poco más

- 31 -

Flotación de minerales lento que los xantatos de etilo y a menudo pueden sustituirlos con una definida reducción en la cantidad y costo de colector requerido. Se han obtenido aplicaciones muy exitosas en la flotación de prácticamente todos los minerales sulfurados. Se emplea en gran escala en la flotación de cobre, plomo y zinc; minerales complejos de plomo y zinc y cobre-hierro, en los que los principales minerales sulfurosos son calcopirita, calcocita, enargita, galena, esfalerita, marmatita, pirita y pirrotita. Otra de las aplicaciones incluyen la concentración de cobre nativo, plata, oro y los sulfuros de hierro conteniendo cobalto o níquel; así como la recuperación de pirita de hierro para procesar y obtener el ácido sulfúrico. D.

XANTATO BUTÍLICO SECUNDARIO DE SODIO (z-12)

Este xantato es utilizado ampliamente en la flotación conjuntiva de todos los minerales sulfurosos y bajo condiciones adecuadas, para la flotación selectiva de menas de cobre y esfalerita, después de la activación con sulfato de cobre. E.

XANTATO ISOBUTÍLICO DE SODIO (z-14)

Este xantato es un promotor muy enérgico y no-selectivo para todos los minerales sulfurosos. Es muy apropiado para la flotación de pirita en circuitos naturales, o sea los circuitos en los que el pH no ha sido ajustado con cal ni con ácido. Últimamente viene siendo reemplazado por el z-11. DITIOFOSFATOS Son compuestos químicos de clase sulfhídrica, que se emplean en minería como promotores para la separación de minerales sulfurosos y metálicos.

- 32 -


Los ditiofosfatos son básicamente, ácidos aril-ditiofosfóricos y sales del ácido alquilditiofosfórico, son conocidos en la práctica bajo el nombre de Aerofloats. Estos compuestos son solubles en agua y forman sales relativamente solubles con los metales pesados. Presentan un olor débil a sulfuro de hidrógeno y buena solubilidad en soluciones acuosas de álcali y en solventes orgánicos. En medio acuoso y alcohólico se titulan como ácidos fuertes. No se tiene mucha información acerca del mecanismo de acción colectora durante la flotación de sulfuroso Generalmente se identifica la acción de los Ditiofosfatos con la de los xantatos aunque es bien conocido en la práctica que los ditiofosfatos como colectores se diferencian considerablemente de los xantatos, revelando por ejemplo, una acción selectiva en varios sulfuros en presencia de la pirita. TIPOS DE DITIOFOSFATOS REACTIVOS NACIONALES S.A. CYANAMID

"RENASA"

Aerofloat

25

Ditiofosfato

AR-125

Aerofloat

31

Ditiofosfato

AR-131

Aerofloat

33

Ditiofosfato

AR-133

Aerofloat

208

Ditiofosfato

AR-1208

Aerofloat

211

Ditiofosfato

AR-1211

Aerofloat

238

Ditiofosfato

AR-1238

Aerofloat

242

Ditiofosfato

AR-1242

Aerofloat

404

Ditiofosfato

AR-1404

Sodium Aerofloat

Sodium Ditiofosfato

- 33 -

Flotación de minerales A.

AEROFLOAT A-25 O DITIOFOSFATO AR-125

Aerofloat cresílico con contenido total de fósforo y azufre 25%. Es ampliamente usado como un promotor efectivo para minerales sulfurosos de plata, cobre, plomo y zinc. Generalmente no flota fácilmente los minerales sulfurosos de hierro en un circuito alcalino. En un circuito ácido o neutro es un promotor-espumante fuerte y no selectivo para todos los sulfuroso Algunas investigaciones han demostrado que igualmente es útil en la recuperación de sulfuros de cobre, plomo y zinc muy finamente molidos. Asimismo, se le ha encontrado aplicación en la flotación de arena de vidrio, donde su principal función es la de estabilizar la espuma. B.

AEROFLOAT A-31

Solución de tiocarbanilida 6% en A-25. El A-31 combinado con el A-25, se emplea principalmente en la flotación de sulfuros de plomo y plata. Es también muy adecuado para la flotación de menas oxidadas de oro y menas de sulfuro de cobre argentífero. El A-31 Y A-242 son los mejores promotores para los minerales de plata. C.

AEROFLOAT A-33

Se usa principalmente en la flotación de galena. También se usa como colector de oro y cobre metálicos, así como sulfuro de cobre. Es ligeramente más fuerte y menos selectivo que el A-31. Promueve la flotación de partículas de minerales no liberados así como

- 34 -

Flotación de minerales partículas gruesas de sulfuros liberados. D.

AEROFLOAT A-208

Mezcla 1: 1 de dietilo y ditiofosfato dibutílico de sodio. La mayor aplicación de este promotor se encuentra en la flotación de menas de oro, plata y cobre. Es uno de los mejores promotores desarrollados para metálicos, tales como el oro, plata y cobre. Este reactivo, con frecuencia combinado con el Xantato z12, es un promotor ideal para menas de oro, y se emplea extensamente con este propósito. Es muy efectivo para flotar oro metálico fino liberado de sulfuros y ganga. En aquellos casos en que el oro se presenta en parte libre y en parte asociado con pirita y otros sulfuros, se usa extensamente la combinación del A-208 y z12, y en ocasiones también con el A-15 como promotor suplementario y como principal y único espumante. También es un colector muy eficaz para la chalcocita, bornita y covelita. E.

AEROFLOAT A-211

Sal sódica del ácido dialquilditiofosfórico. Este reactivo es similar pero más potente que el SODIUM DITIOFOSFA TO. Similarmente también se usa extensamente en la flotación de esfalerita y la flotación de marmatita, donde es importante la selectividad hacia la pirita. De las misma manera que en el sodium Ditiofosfato, puede ser útil el empleo de un xantato adicionándolo generalmente en la etapa agotativa de la flotación. Algunos investigadores y operadores manifiestan haber logrado mejor recuperación de esfalerita lamosa con el promotor A-211.

- 35 -

Flotación de minerales F.

DITIOFOSFATO A-238 O AR-1238

Dibutilditiofosfato de sodio. Este reactivo se asemeja al A-208 y por lo tanto es un colector eficaz para el oro y para menas con sulfuros de Ag, Cu y Zn. No es buen colector de galena y, al igual que los otros Ditiofosfatos o Areofloats tiene considerable selectividad con respecto a la pirita en circuito alealino. Este reactivo es un promotor excelente para sulfuro de cobre y especialmente útil en la flotación de chalcopirita en presencia de pirita cuando se desea selectividad. G.

AEROFLOAT A-242

Llamado también Ditiofosfato AR-1242 Aeroflat cresílico amoniacal. Es el más selectivo de los promotores Ditiofosfatos líquidos o Aerofloats líquidos y es una forma soluble en agua del promotor Ditiofosfato AR-131 o Aerofloat A-31. Es un promotor fuerte y ha encontrado gran aceptación particularmente en la flotación de Sulfuro de plomo y cobre, en la presencia de sulfuros de esfalerita y hierro, donde la selectividad hacia estos últimos sulfuros representa un problema serio. Es un promotor de acción rápida y muy adecuado para la alimentación por etapas en los circuitos de flotación. En algunos casos se ha usado como promotor en la flotación de sulfuros de zinc. Además en combinación con otros promotores, ha producido excelentes resultados en la flotación de menas de oro. En ningún caso deberá permitirse que la concentración de la solución descienda a menos del 10% antes de alimentarse al circuito. Nota: Al preparar soluciones acuosas de este reactivo, el procedimiento

- 36 -

Flotación de minerales adecuado es añadir agua al A-242. H.

PROMOTOR A-404 O AR-1404

Este promotor se desarrolló originalmente para la flotación de carbonato de plomo sin el empleo de un agente sulfurizante. Desde entonces, ha sido usado extensamente en la flotación de minerales oxidados de cobre después de sulfurización. Este promotor se usa también como colector secundario conjuntamente con xantatos y Aerofloats o ditiofosfatos, en la flotación de minerales sulfurosos de Cu, Pb y Zn. Recientemente, este promotor se ha usado con todo éxito en la flotación de pirita en circuitos ácidos con pH de 4 a 6, probando ser muy eficaz. Por lo tanto, este colector se considera como un promotor excelente para la flotación de pirita aurífera. Se recomienda el A-404 para operaciones de flotación en el tratamiento de menas de oro-plata, solo o en combinación con dos aerofloats A-242 o A-31. Este colector tiene bajas propiedades espumantes. I.

SODIUM DITIOFOSFATO O SODIUM AEROFLOAT Este promotor ha sido ampliamente aceptado en la flotación de zinc,

particularmente cuando se desea selectividad con respecto a la pirita u otros sulfuros de hierro. El sodium aerofloat es un colector muy eficaz y selectivo de zinc. También se emplea extensamente en la flotación de minerales sulfurosos de cobre, especialmente ante la presencia de pirita, a la que no promueve activamente. El Sodium Aerofloat no es colector de galena. ESPUMANTES

- 37 -

Flotación de minerales El propósito principal del espumante es la creación de una espuma estable, capaz de mantener las burbujas cargadas de mineral hasta que puedan ser removidas de la celda de flotación. Son sustancias tensoactivas heteropolares que pueden adsorberse en la superficie de separación agua-aire. A los espumantes corresponde la creación de una espuma y que por este hecho, permite la separación de las partículas hidrófobas o hidrófilas. 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 una entre sí (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 interfase aguaaire. La molécula de un espumante esta formado por: Una parte no polar formada por el radical orgánico. Otra polar compuesta por grupos polares: hidroxil OHC, carbonil COOH, carbonil=C=O, amino -Hz y sulfo -CHOz OH o SOz OH En la fase líquida de la pulpa de flotación su acción eleva la resistencia mecánica de las burbujas de aire, favorece su conservación en estado disperso, aumentando de esta forma la superficie de adherencia de las partículas e mineral flotante y la estabilidad de la espuma de flotación. La estabilidad de las espumas constituye la primera cualidad que un espumante debe conferir a una pulpa mineral. G.Brown, C. Thurman y Mac Bain han demostrado que la estabilidad de las espumas aumenta con una viscosidad creciente y la permeabilidad decreciente

- 38 -

Flotación de minerales de la película líquida. La práctica de la flotación muestra, en efecto que una espuma cargada de pequeñas partículas es mucho mas estable que una espuma vacía, en fin es necesario subrayar que la estabilidad de una espuma depende de la temperatura y también del Ph de la pulpa. La eficacia del empleo de algunos agentes espumantes depende en gran parte del Ph de la pulpa. Su capacidad para la formación de la espuma es máxima cuando el reactivo se halla en forma molecular. Por ejemplo, los fenoles en medios muy alcalinos se convierten en fenolatos, los que poseen en forma iónica un poder espumante ínfimo. ESPUMANTES USUALES En el mercado se tiene los siguientes espumantes mas usados: EL ACEITE DE PINO Es un espumante ampliamente usado, se obtiene por la doble destilación de la resina de pino, cuyo poder de espumación depende del contenido de terpineoles. C1O H17 CH. Una vez que se ha establecido un suministrador de este reactivo, se debe tener mucha preocupación en cambiarlo; puesto que no siempre es posible conseguir un producto de la misma composición que la estandarizada. EL CRESOL O ÁCIDO CRESÍLlCO CH3 C6 H4 OH; es obtenido en las fracciones ligeras procedentes de la destilación de los alquitranes de hulla y es un espumante bastante exigente. Es tóxico y quemante. EL FROTHER FROTHER 210, FROTHER 250 y FROTHER 700 (F-21 O, F-250Y F-700)

- 39 -

Flotación de minerales Estos espumantes presentan excelentes propiedades selectivas cuando se utiliza concentraciones óptimas, siendo uno de los mejores usos en la flotación diferencial de minerales complejos de Pb-Ag-Zn- y Cu-Pb Ag-Zn, con gangas de pirita y sílice. El consumo específico de estos espumantes varía entre 10 Y 70 gr/TM. Las cantidades en exceso producen efectos adversos a la flotación, siendo el F-250 el de menor consumo a su mayor poder de acción. El F- 700 es un espumante selectivo, siendo ésta su principal ventaja con relación al F-210 y F-250. F210D, F-250D, F-700D, F-800D y F-900D Sus principales ventajas radican en su alta selectividad, es decir ausencia de acción colectora, y su efectividad en pequeñas concentraciones. Para minerales sulfurosos de

Ag-Pb-Zn-Cu-Au. Producen espumas estables y a I

a vez lo suficientemente frágiles para ser removidas en las celdas de flotación. Son productos fáciles de dosificar aún a temperaturas muy bajas, no necesita ningún tratamiento especial para añadir a la pulpa en cualquier punto previo a la formación de espumas. EL DOWFROTH 200, DOWFROTH 250, DOWFROTH 1012 Es el propileno glicol amil ester es el Dowfroth. Se le compone de una mezcla de éteres monometálicos de polipropilenglicoJes. Como materia prima para la síntesis o producción de los Dowfroths sirven el óxido e propileno y el alcohol metílico. Es un líquido aceitoso castaño oscuro de olor débil y densidad de 0.968 a 0.980 gr/cc, se mezcla con agua en cualquier proporción. El 0-200, 0-250, 0-1012 fabrica la Dow-Chemical son espumantes para la flotación selectiva de minerales sulfurosos de Ag-Pb-Zn-Cu-Au.

- 40 -

Flotación de minerales EL METIL ISOBUTIL CARBINOL (MIBC) Es un excelente espumante para la flotación selectiva de sulfuros, también no metálicos. Produce una espuma frágil. ESPUMANTES PRINCIPALES COMERCIALES

Nombre químico Etermetílico de Prolipropilenglicol

Dow-Chemical

American Cyanamid

Hoechst

Shell

Dowfroth-250

Alcoholes Alifáticos

Andina F-250

Aero-froth 70

Montanol 300

Metil Isobutil Carbinol

F-700 MIBC

Alcoholes Terpénicos Xilenoles

Comercial

Flotol-1638 Acido Cresílico

F-250D F-210 F-321

MODIFICADORES O REGULADORES: Se usan en la flotación para controlar la acción de los colectores o las características de los minerales a fin de intensificar o reducir la adherencia del colector sobre el mineral. Estos reactivos (todos inorgánicos y que se emplean en dosificaciones sustancial mente más altas que los reactivos orgánicos). La función específica 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. Es decir cambia o modifica la superficie de lo sulfuros o de la ganga, para favorecer o impedir que los reactivos colectores actúen sobre ellos, evitando de seta manera que floten.

- 41 -

Flotación de minerales CLASIFICACION DE LOS REACTIVOS MODIFICADORES a) Reguladores de Ph b) Depresores. c) Activadores y reactivadores. d) Floculantes. e) Dispersantes. f) Sulfidizantes. REGULADORES DE PH Controlan la concentración iónica de las pulpas y sus reacciones a través de su acidez o alcalinidad Ejm. (Cal carbonato de calcio, ácido sulfúrico). Son los reactivos que controlan la acidez o alcalinidad de la pulpa. Es un reactivo que cambia la concentración del ión de hidrógeno 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 hidrógeno o ión hidroxilo en la pulpa. Uno de los principales objetivos de la investigación por flotación, es encontrar el Ph óptimo para cualquier combinación de reactivos y mineral. La mayoría de plantas de flotación, que tratan minerales sulfurados, operan con una pulpa alcalina para dar óptima metalurgia; así como mantener la corrosión al mínimo. Muy pocas plantas operan en circuito ácido; esto ocurre para el caso en que se estén flotando minerales contenidos en las colas de una lixiviación ácida. Los reguladores de alcalinidad mas ampliamente usados son: La cal (CaO) y la Sosa Calcinada (Na2 CO3 ). La sosa cáustica (NaOH) podría ser usado, pero es más caro. Considerando su disponibilidad y bajo costo, la cal se usa en todos los circuitos donde el ión calcio no muestre interferencia; entre estos se incluyen la mayoría de los circuitos de cobre y zinc. Algunos minerales, en

- 42 -

Flotación de minerales especial la pirita y la galena, tienen una notable tendencia para adsorber preferentemente iones de calcio en vez de un coector, y por lo tanto, no se puede flotar fácilmente en una pulpa de cal. Esta dificultad se supera mediante el uso de la soda ash, la que precipita los iones naturales de calcio que existen, y además, produce la alcalinidad necesaria. En forma general los principales reguladores de Ph que se usan son:

•

Cal.

•

Hidróxido de sodio (NaOH).

•

Ácido sulfúrico.

•

Ácido Fluorhídrico (HF).

A.

REACTIVOS DEPRESORES

Es usado para incrementar la selectividad en la flotación convirtiendo a ciertos minerales en hidrofílicos (afinidad por el agua) así impedir su flotación. Su función es deprimir algunos de los sulfures presentes en el mineral, mientras se hace flotar otro u otros de ellos. Son la base de la flotación diferencial. Dentro de ellos tenemos:

•

Cianuro de sodio (NaCN), depresor de sulfuro de Fe, Cu, Zn

•

Bisulfito de sodio (NaHS03), depresor de esfalerita. Sulfato de zinc (ZnS04).

•

Sulfato de hierro (FeS04).

•

Silicato de sodio.

•

Bicromatos : Bicromato de Potasio, Bicromato de Sodio.

•

Almidón (Cs H1o 05 ).

•

El tanino (ácido tánico).

•

La Dextrina

•

La albúmina, gelatina y goma arábiga

•

El complejo CIANURO DE ZINC.

- 43 -

Flotación de minerales B.

REACTIVOS ACTIVADORES y REACTIVADORES

Los reactivos activadores aumentan la flotabilidad de ciertos minerales, mejorando o ayudando a la adsorción de un colector. Los reactivos reactivadores, restablece la flotabilidad de un mineral oxidado o que ha sido deprimido. La función activante es contraria a la función depresora y los reactivos de este tipo sirven para aumentar la adsorción de los colectores sobre la superficie de los minerales o para fortalecer el enlace entre la superficie y el colector. Los iones de estos reactivos pasan a la red del mineral o forman compuestos superficiales, reduciendo su hidratación superficial y aumentando la cantidad de colector adherido al mineral. (Crea una "nueva" superficie en el mineral y lo hace susceptible a la flotación). Dentro de los activadores más usuales tenemos:

•

CATIONICOS:

Sulfato de Cobre (CUS04 ).

•

ANIÓNICOS:

Sulfuro de sodio (NaS) y el Sulfhidrato de sodio (NaHS) Sulfuro de sodio y sulfuro de bario El sulfato férrico Fe2 (S04).

C.

REACTIVOS DISPERSANTES

Son reactivos de variada estructura química que reducen las fuerzas que unen las partículas minerales o incrementan las fuerzas que repelen, produciendo agitación en la pulpa para separar estas partículas minerales, las cuales en forma aislada son fáciles de mojar y deprimir. Estos reactivos tiene por finalidad evitar que las lamas del mineral fino producido en la molienda se peguen a las burbujas de aire y floten a la

- 44 -

Flotación de minerales superficie de la pulpa, haciendo que dichas lamas, vayan por el relave. Dentro de los reactivos dispersantes mas usuales tenemos: •

Silicato de sodio

•

Almidón.

D.

REACTIVOS SULFIDIZANTES La sulfidización es un proceso en el cual se le cambian las propiedades

químicas a u mineral hidrofílico, para convertirlo en una sustancia con característica hidrofóbicas. Una vez así, el mineral puede ser considerado como sulfurado, comportándose como tal en un proceso de concentración de flotación por espuma. El fenómeno desde el punto "de vista químico, consiste en la formación de una delgada película de sulfuro, sobre los sitios oxidados del mineral. Los reactivos sulfidizantes o sulfurantes son usados en la flotación de óxidos y sulfuros metálicos no terrosos alterados, para formar una película sulfurada en los óxidos y recomponer la película de sulfuro en las superficies de los sulfuros metálicos oxidados. •

Dentro de los reactivos sulfidizantes más usuales tenemos:

•

Sulfuro de sodio (Na2 S). Sulfuro de Bario (BaS)

1.2.5 Mediciones y parámetros Las mediciones de las variables de flotación pueden realizarse por medio de métodos sencillos de muestreo y mediciones o análisis, así como también actualmente se dispone de gran cantidad de analizadores de distintos tipos, que pueden realizar estos procedimientos y darnos información en tiempo real del estado de nuestro proceso. Las mediciones son evaluadas en balances de masa o balances metalúrgicos del proceso llevado a cabo.

- 45 -


INFORMACIÓN EN TIEMPO REAL EN EL PROCESO DE FLOTACIÓN PULPAS Es una mezcla de partículas minerales más agua, la relación en peso líquido: sólido se conoce como DILUCIÓN (D), y la cantidad de sólido presente relativa al total significará el PORCENTAJE DE SÓLIDOS (P), la medición directa de una pulpa es su peso especifico expresada normalmente en gr/litro o DENSIDAD DE PULPA (W), las relaciones que involucran estos parámetros son:

- 46 -

Flotación de minerales K = Sg – 1/Sg

............................... ( 1 )

P = (W – 100)*100/WK

............................... ( 2 )

D = (1 – P) / P

............................... ( 3 )

donde: K

: constante de sólidos

Sg

: peso específico del sólido (gr/cm3)

P

: porcentaje de sólidos (%)

W

: densidad de pulpa (gr / lit)

D

: disolución o relación en peso líquido: sólido.

FORMULAS DE RECUPERACIÓN Estas fórmulas se usan para computarizar la producción de concentrados en un molino o en un circuito particular. Las fórmulas se basan en ensayes de muestras y los resultados de los cálculos son preciosos - tan preciosos como la toma de muestras y del mineral que se alimenta al molino - sobre el que éstos dependen. FORMULA DE 2 PRODUCTOS El caso más simple es aquél en el que se producen 2 productos de un alimento dado. SI F, C y T son 105 Tonelajes de alimentos, concentrado y relave respectivamente: f. c y t son los ensayes químicos del metal importante; K. el radio de concentración (Ton. de alimento para hacer una tonelada de concentrado): y A, la recuperación del metal ensayado; luego: C=F

(f – t) / (c - t)

ó

K=

(c – t) / (f – t)

R=

(100c) / Kf

R=

100c (f – t) / f(c-t)

f / K ó

F/C

- 47 -

Flotación de minerales FORMULAS DE TRES PRODUCTOS (BI-METALlCOS) Cuando un mineral conteniendo los metales I y Z, se divide en 3 productos; un concentrado rico en el metal I y otro en el metal Z, y un relave razonablemente bajo en I y Z, varias fórmulas, en términos de ensayes de estos 2 metales y tonelaje

de

alimentación.

pueden

usarse

para

obtener el

radio

de

concentración, los pesos de los 3 productos y la recuperación de I y Z en sus concentrados. Por simplificación, en la siguiente notación consideramos un mineral de Plomo - Zinc, del cual un concentrado de Plomo y uno de Zinc se producen:

Producto Pesos Cabea

Ensaye Ensaye Plomo Zinc

F

I1

Z1

Conc. Pb L

I2

Z2

Conc. Zn Z

I3

Z3

Relave

I4

Z4

T

RL Y Rz son las recuperaciones de Pb y Zinc respectivamente, en los correspondientes concentrados, y KL Y Kz los radios de concentración de los 2 concentrados. Luego:

- 48 -

Flotación de minerales FORMULAS PARA EL USO DE REACTIVOS DE FLOTACIÓN 1.

Para reactivos secos.

1.2.6 Tratamiento de minerales de cobre: Los minerales sulfurosos de cobre pueden ser clasificados de acuerdo a su composición de mineralógicas y a los distintos métodos de tratamiento recomendados para su beneficio por flotación con espuma. A. Minerales sulfurosos de pórfidos de cobre. Son los minerales de cobre tratados con mayor tonelaje. Los sulfuros de cobre que predominan son la calcopirita, bornita, calcocita y cove!íta. La pirita es usualmente. el principal mineral sulfuroso presente. La molibdenita puede estar presente en cantidades económicas y se encuentra deseminada a través de la ganga. Los minerales de óxido de cobre pueden estar presente en cantidades menores y generalmente no responden bien al proceso de flotación de sulfuroso

- 49 -


El uso de un circuito alcalino es prácticamente universal en la flotación de minerales de pórfidos de cobre. La alcalinidad con cal es generalmente mantenida en rangos de pH entre 8.5 o 12.0. Se prefiere el uso de la cal porque actúa como depresor para los sulfuros de hierro, los cuales virtualmente están siempre presentes. La alcalinidad con cal casi siempre influye en la estructura de la espuma y la flotabilidad de los minerales de cobre. Estas características se afectan adversa mente bajo algún valor mínimo de pH, el cual varía de mineral a mineral. Si está presente oro metálico libre, el uso de la cal debe controlarse con mucho cuidado, puesto que concentraciones excesivamente altas de cal tendrán un efecto depresor sobre el oro. En un número limitado de operaciones, la flotación se lleva a cabo a un pH natural sin ningún agente regulador de pH o en circuitos ácidos. La selección de colectores es amplia y pueden ser restablecidos solamente por experimentación. Los mejores resultados metalúrgicos se obtienen usualmente con combinaciones de dos o más colectores de los grupos de Ditiofosfatos, xantatos y colectores oleaginosos. Algunas de las combinaciones do colectores más exitosamente usados son el xantato isopropílico o amílico junto con los ditiofosfatos AR-1238 y AR- 1404. La experiencia ha demostrado que el uso combinado de xantatos y ditiofosfatos o formulaciones de ditiofosfatos, frecuentemente producen recuperaciones y velocidades de flotación mayores y una mejor selectividad comparados con el uso de cualquier colectores grasoso Algunas de las combinaciones de colectores más exitosamente usados son el xantato isopropílico o amilíco junto con los ditiofosfatos AR-1238 y AR-1404. En el caso de minerales de cobre ligeramente oxidados o de empañamiento rápido, se usa comercialmente el promotor ditiofosfato AR-1404, junto con xantatos. Los mejores resultados metalúrgicos se obtienen usualmente con su adición a la molienda, o a una etapa de ACONDICIONAMIENTO muy largo, en

- 50 -

Flotación de minerales cantidades de 5 g/t a 50 g/t.. B. Sulfuros de cobre en minerales masivos de sulfuros de hierro

Están

usualmente

diseminados

finamente

con

pirita

y

pirrotita.

Las

asociaciones minerales intimas requieren de molienda muy fina para una liberación adecuada a, los minerales de cobre. Debe preferirse la flotación selectiva en lugar de la flotación “bulk” de todos los sulfuros; el concentrado “rougher” puede aún requerir de remolienda para lograr una liberación y leyes de concentrado satisfactorias. La elección de colectores es similar él aquélla de los minerales de pórfidos de cobre, con la excepción de que se utilizan colectores más selectivos. Los ditiofosfatos con grupos alquilo corto son usados como el colector principal de minerales de esta naturaleza. Los promotores ditiofosfatos de sodio, AR-1211 y AR-1238 son los preferidos Si es necesario. pueden usar pequeñas cantidades de xantato etílico o isopropílico como un colector auxiliar. Las adiciones de los colectores pueden ser en etapas para lograr mayor selectividad. El control de la alcalinidad con cal, en rangos de pH entre 8 - 12, es típico para la depresión de sulfuros de hierro. En algunos casos puede lograr un incremento en la selectividad con el uso de dióxido de cobre, sulfitos alcalinos o permanganatos. Se espera que los tiempos de flotación pueden ser mayores que aquellos de los minerales de pórfidos de cobre. C. Sulfuros de cobre en depósitos tipo vetas o filoneanos. Están en su mayoría mineralizados gruesa mente y, por lo tanto, fáciles de liberar con la molienda. Estos responden bien a cualquier de los colectores solubles de agua.

- 51 -

Flotación de minerales MINERALES DE OXIDO DE COBRE Y COBRE METÁLICO Los carbonatos de cobre, malaquita y azurita y en una menor cantidad, la cuprita, son usualmente tratado por flotación. El enlamado de estos minerales durante la molienda es un problema y usualmente es la principal razón para las pérdidas de cobre. La flotación con ácidos grasos ha sido abandonada hace tiempo y se ha favorecido la sulfuración de los minerales de óxidos de cobre, seguido por la flotación convencional. El Ditiofosfato AR-1404 ha mostrado ser un colector efectivo en las plantas que tratan minerales de óxido de cobre. Si estuvieran presente minerales de sulfuros de cobre se recomienda el uso complementario de un Xantato. El cobre metálico responde rápidamente a la flotación, preferentemente en circuito de baja alcalinidad. Los colectores recomendables son los ditiofosfatos AR-1208, AR-1238, AR-1242 Y AR-1404. MINERALES DE COBRE - MOLlBDENO Muchas plantas en operaciones, donde pequeñas cantidades de molibdenita ocurren junta a los sulfuros de cobre, están recuperando la molibdenita del concentrado de cobre mediante diferentes procesos de separación. Los principales procesos usados, se describen a continuación: 1. Reactivo Anamol D, llamado también Asmol, es una mezcla de sulfuros de sodio y trióxido arsénico, que contiene arsenitos, tioarsenitos e ión sulfhidrato. La formación de estos compuestos se debe a mecanismos muy complejos que pueden ser simplificados en las siguientes reacciones: Formación de tioarsenitos o tioarsenitatos: AS2O3 + 4 Na2S + H2O = 2 Na3AsOS2 + 2 NaOH

- 52 -

Flotación de minerales Descomposición de arseniatos en medio básico: Na3AsOS2 + NaOH - NaAsO3S + NaHS Hidrólisis del sulfuro de sodio: NaHS = Na+ + HS2. El hidrosulfuro de sodio, sulfuro de sodio, o sulfuro de amonio, se usan para deprimir los sulfuros de cobre, mientras la molibdenita se flota con un hidrocarburo. La galena flota rápidamente en la presencia de cianuro, y éste es requerido actualmente en algunos casos para activar la galena, probablemente debido a su acción limpiadora sobre las superficies de las partículas 'de galena. El cianuro se utiliza para efectuar una flotación de galena más selectiva en presencia de minerales de sulfuros de zinc y hierro. Las mejores condiciones de flotación se obtienen en circuitos naturales o ligeramente alcalinos hasta un pH de 8.5. Es preferible el control de pH con Na2CO3 y raramente con sosa cáustica. Sin embargo, en muchas operaciones se usa cal sin detrimento en la recuperación de galena. MINERALES DE COBRE -PLOMO - ZINC El tratamiento de estos minerales sigue una metodología que es muy similar a las de los minerales de plomo-zinc. Si la relación de leyes en Pb/Cu es menor a 10 en el mineral de cabeza, justifica desde un punto de vista económico, la producción de concentrados separados de cobre, plomo, y zinc. Por lo tanto, la importancia de una flotación selectiva se hace evidente. La práctica estándar en el tratamiento de estos minerales complejos es la depresión inicial selectiva de los minerales de zinc, usando uno de los métodos conocidos y flotar un concentrado "bulk" de cobre - plomo. Después de la' flotación del concentrado de "bulk", los minerales de zinc son activados y flotados en la manera usual. El concentrado "bulk" de cobre - plomo, el cual puede requerir remolienda es luego separado en un concentrado de cobre y un

- 53 -

Flotación de minerales concentrado de plomo en un circuito de separación. En la etapa de flotación "bulk" de cobre - plomo, el uso de colectores muy selectivo es de gran importancia. Los ditiofosfatos AR-131 y AR-1242 son los colectores principalmente recomendados, algunas veces usados con xantatos etílico para máxima recuperación; así también, se recomienda el uso de pequeñas cantidades de ditiofosfato AR-1404. SEPARACIÓN DE COBRE - PLOMO La separación del cobre del plomo en un concentrado "bulk" con varias etapas de limpieza se efectúa por depresión del plomo y flotación del cobre o viceversa. La selección depende de la respuesta de los minerales ha ser separados, el tipo de los minerales de cobre y la abundancia relativa de los minerales de cobre y plomo. DEPRESIÓN DE LOS MINERALES DE PLOMO Este procedimiento se prefiere usualmente cuando la cantidad de plomo en el concentrado «bulk» es más del doble que la cantidad de cobre. Para la depresión de la galena, el uso de dicromato de sodío o potásio (usualmente cerca de 100 glt del concentrado "bulk"), agregándose justo antes del circuito de separación o a una etapa de acondicionamiento según se requiera. Pequeñas cantidades de un colector específico de cobre pueden necesitarse. El concentrado de cobre producidos se limpia, según se requiera, con pequeñas cantidades de dicromato de potasio. Un segundo método para la depresión de galena es el tratamiento de la pulpa del concentrado «bulk» con S02 gaseoso en una torre de absorción o agregado a

un

acondicionador

de

acero

inoxidable

para

dar

un

tiempo

de

acondicionamiento de hasta 5 minutos con un pH de cerca de 5. Pequeñas cantidades de almidón cáustico pueden ayudar a la depresión de la galena. Normalmente, pudiera requerirse un colector específico para cobre. Un tercer método, rara vez usado para la depresión de galena, es la combinación de sulfato ferroso y almidón cáustico.

- 54 -


DEPRESIÓN DE LOS MINERALES DE COBRE Cuando hay menos de dos partes de plomo por una parte de cobre en el concentrado “bulk”, puede ser preferible deprimir los minerales de cobre con el objeto de hacer su separación de los minerales de plomo. Para la depresión de minerales de cobre, se usa el cianuro (usualmente de 250.500 g/t del concentrado “bulk”) o el complejo zinc -cianuro. En este proceso se prefiere una acondicionamiento corto con cianuro y puede ser ventajosa la adición por etapas del cianuro. El concentrado de plomo usualmente se limpia cuando menos una vez con pequeñas cantidades de cianuro. Es deseable controlar el rango de pH entre 7.5 a 9.5 y se determina por experimentación. Cuando se utiliza-' una separación directa con cianuro, pérdidas de metales preciosos y minerales de cobre secundarios pueden ocurrir por disolución. Estas pérdidas son grandemente eliminadas con el uso de complejo zinc cianuro. Este complejo puede ser preparado en la planta mezclando los siguientes ingredientes en el tanque lleno a la mitad de su profundidad. 1. 100 Kg. de sulfato de zinc grado técnico (ZnSO4 - H20 contenido 365 de Zn) ó 45 kg de óxido de zinc puro. 2. 55 Kg. de cianuro de sodio. 3. 660 - 650 Kg. (litros) de agua fría. Se disuelve el sulfato de zinc, o se prepara la pulpa de óxido de zinc con agua. Si se usa sulfato de zinc, el pH de la solución debe ser elevado a cuando menos pH 8 usando cal, antes de efectuarse cualquier otra etapa. El cianuro es luego agregado al tanque (bajo agitación) y mezclado hasta que se disuelva. Si se ha usado el óxido de zinc. el tanque requerirá una agitación moderada para mantener 105 finos de óxido de zinc en suspensión. Durante la preparación de este reactivo, se debe tener una adecuada ventilación. Algunos minerales de plomo con flotación lenta pueden permanecer en la colas de circuito “bulk" de cobre-plomo, llegando a flotar en el concentrado de zinc

- 55 -

Flotación de minerales del “cleaner” deprimiendo el zinc con 100 a 2000 g. de cianuro y sulfato de zinc por tonelada de concentración de zinc. El control de la alcalinidad será muy importante. Este tratamiento puede requerirse para producir concentrados de zinc apropiado para la fundición. Los métodos de separación indicados es obvio que no puede recomendarse como práctica estándar. Para cada operación debe hacerse una evaluación de la mineralogía, de la efectividad y economía de diversos métodos de separación basados en estudios de laboratorio efectuados con mucho cuidado sobre muestras representativas.

1.2.7 Tipos de flotación La flotación diferencial se restringe a aquellas operaciones que comprenden la separación de tipos similares de mineral. Cuando se procesan los minerales polimetálicos, por ejemplo los que contienen sulfures de cobre, de molibdeno y de zinc, primero se flotan juntos los sulfuros de cobre y de molibdeno , deprimiendo al sulfuro de zinc. En la siguiente secuencia, se activa el sulfuro de zinc y se flota. La flotación bulk es la recuperación de dos o más especies valiosas en un solo producto llamado concentrado bulk.

- 56 -


Tipos de flotación

1.2.8 Etapas de flotación Los circuitos para la flotación de minerales generalmente están constituidos de varias etapas, ya que no es posible recuperar el mineral valioso y desechar la ganga en una sola etapa. LA ETAPA ROUGHER Es la que recibe la alimentación fresca de la molienda y en la que se recupera una alta proporción de partículas valiosas aun a costa de su selectividad utilizando las mayores concentraciones de reactivos colectores y depresores. El concentrado de esta etapa no es un producto final y debe pasar, como ya se indicó, a la etapa de limpieza para incrementar su pureza.

Etapa primaria Rougher

ETAPA SCAVENGER Esta etapa recibe las colas de la etapa rougher y, prácticamente, es la etapa final o la ultima oportunidad para lograr la máxima extracción o recuperación del mineral valioso.

- 57 -


Las colas de este circuito constituyen por lo general el relave general de la planta.

Etapa Scavenger

ETAPA CLEANER O LIMPIEZA En esta etapa se limpia el concentrado proveniente de la etapa rougher y prácticamente es la etapa final de la cual depende la calidad del concentrado. Trabaja con características de operación diferentes a la etapas anteriores de rougher y scavenger. Por ejemplo, manejan un nivel de pH más alto; así mismo trabajan con una columna de espuma mucho mayor, donde se verifica la limpieza propiamente una columna de espuma mucho mayor, donde se verifica la limpieza propiamente dicha.

Etapa de limpieza Cleaner

- 58 -

Flotación de minerales CIRCUITOS DE FLOTACIÓN Los circuitos simples, que corresponden a un modo de operación que necesita solamente de la flotación para lograr la separación de los minerales valiosos de los no valiosos. Los circuitos complejos correspondientes a otras formas de operación que necesita la flotación y otros procedimientos diferentes de los de flotación, tales como la remolienda, el deslamado, la tostación, el calentamiento de la pulpa, la lixiviación, la precipitación, como es el caso del proceso LPF (Leaching, Precipitation, Flotation), etc. El objetivo fundamental de una celda de flotación es separar en forma satisfactoria de una cabeza de mineral, un concentrado y un producto de relave.

1.2.9 MAQUINAS DE FLOTACION ( Celdas de Flotación) Los equipos en los cuales de realizan los procesos de flotación se denominan celdas de flotación y son construidas de modo que favorezcan la realización del proceso mediante los siguientes funciones: 1) Mantener en suspensión las partículas de la pulpa que ingresa a la celda de flotación evitando la segregación de los sólidas por el tamaño o por la densidad. 2) Formar y diseminar pequeñas burbujas de aire por toda la celda, los volúmenes de aire requeridas dependerán del peso de material alimentado. 3) Promover los choques entre partículas minerales y las burbujas de aire con el 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.

- 59 -

Flotación de minerales 4) Mantener condiciones de quietud den la culmina de espumas para favorecer su estabilidad, también permitir una adecuada evacuación tanto de relaves como de concentrados, así como la fácil regulación del nivel de pulpa en las celdas de su aereación y del grado de agitación. De acuerdo a lo anterior las celdas de flotación deberán tener zonas especificas Zona de mezcla Aquella en la cual las partículas minerales toman contacto con las burbujas de aire. Zona de separación : Las burbujas de aire se condensan una con otra y eliminan partículas indeseables que pudieran haber sido arrastradas por atrapamientos u otros motivo. Zona de espumas : En la que las espumas mineralizadas deberán tener estabilidad y ser removidas de la celda conteniendo el concentrado.

- 60 -

Flotación de minerales TIPOS DE CELDAS DE FLOTACION Se clasificara a las celdas en dos tipos: mecánicos y neumáticas Celdas mecánicas: Se utiliza en forma generalizada en nuestro medio se caracterizan por tener un agitador mecánico que mantiene la pulpa en suspensión, dispersa el aire dentro de ella, A este tipo pertenecen las celdas Agitair,

Denver,

Morococha(ws), Outokumpu, Wenco etc. Pueden operar individualmente como las

Morococha,

en

bancos

de

flujo

abierto

o

divididos

en

varios

compartimientos. Los bancos divididos en celdas por paredes intermedias como el caso de las celdas Denver sub A, son utilizados especialmente en plantas pequeñas, sonde se requiere que el impulsor actúe como una bomba o en etapas de limpieza donde es necesario una control estricto de niveles de pulpa agitación etc. Los bancos

de

flujo

libre

proporcionan

ventajas

por

su

construcción

y

mantenimiento más simple y mejor suspensión de la partícula gruesas al eliminarse las paredes intermedias.

La aereación en las celdas mecánicas puede realizarse por insuflación forzada de aire o por la acción succionante del impulsor, la utilización generalizada de este tipo de maquinas frente a las neumáticas puede ser atribuida a dos ventajas que ofrecen.

- 61 -


Mantienen adecuadamente las salidas en suspensión Es posible arrancar con relativa facilidad cuando se encuentran cargados. Las nuevas tendencias en la construcción de celdas mecánicas se orientan a maquinas de gran tamaño, con lo que se lograra una reducción en el

ARBOLSISTEMA ACCIONAMIE NTO

MOTOR

TUBERIA DE AIRE A BAJA PRESION

LABIO DE LA CELDA CANAL DE ESPUMAS

EJE CENTRAL

LA CAJA EL DIFUSOR ROMPE OLAS FORROS LATERALES FORROS DE FONDO

TUBERIA DE ALIMENTACION O SUCCION

EL IMPULSOR

- 62 -


Celdas Outokumpu OK Características de las celdas de gran volumen 1.-Dispersión de aire 2.-suspensión de sólidos 3.-Consumo de energía : al crecer el tamaño de la celda disminuye el consumo de energía de una máquina de flotación calculado por unidad de volumen de celda. 4.-profundidad de la maquina de flotación :ha sido posible planear las máquinas de flotación profundas gracias al mecanismo eficaz , así se han obtenido ventajas. 5.-Área de piso requerido se disminuye. Zonas Funcionales en las celdas Outokumpu.- se puede decir que la flotación se realiza en cuatro zonas .

- 63 -


El corazón De Las Maquinas De Flotación Outokumpu .El singular diseño del rotor-estator produce una aireación y una agitación máxima con un consumo mínimo de energía ,el éxito de la operación de un dispositivo de flotación depende totalmente de la operación de su mecanismo, básicamente debe cumplir 2 tareas . 1.-la dispersión del aire en finas burbujas. 2.-El mantenimiento de la pulpa en perfecta suspensión Celdas Denver Sub A : Pueden ser bancos de flujo abierto o divididos en celdas individuales , de estas últimas las Sub A son ampliamente usadas principalmente por su versatilidad para modificar circuitos debido a las características de su impulsor que al actuar como succionador no solo produce una autoaereación

sino que hace

innecesario el uso de bombas para el manipuleo de concentrados y relaves , estas celdas se consideran por los motivos expuestos ideales para etapas de limpieza o separaciones diferenciales

- 64 -


Celdas de Flotación WS Morococha : son celdas tipo tanque diseñadas en 1966, pueden trabajar indistintamente en circuitos continuos o intermitentes

, se trata de máquinas de flotación

cilíndricas .

Celdas Wenco : Los beneficios de estas celdas de gran volumen son los mismos , ya expuestos en las celdas outokumpo, se convierten mas significativos al incrementarse el tonelaje de la planta .Adicionalmente , a la simplicidad de los controles con menos celdas de flotación , la máquina de mayor tamaño

- 65 -

Flotación de minerales muestra un menor requerimiento de espacio edificado y potencia instalada en la sección flotación . El desarrollo reciente y la evaluación satisfactoria en planta , de la máquina de flotación

WENCO de 1000 pies 3 de capacidad

otorga los medios

para

obtener mayores ventajas económicas y operativas que pueden ser aplicadas a los diseños d e plantas de gran tonelaje en el futuro si se tiene en cuenta los siguientes factores: a) El reducido número de celdas que resulta en mejor control de las máquinas y su mantenimiento. b) Reducción del espacio construido . c) Reducción de la potencia requerida . Adicionalmente , el flujo de pulpa a un banco de celdas grandes representa una porción muy significativa del total de producción de una planta y consecuentemente ,

el impacto de cualquier pérdida de tiempo debido a

paradas para reajustes en la máquina se vuelve mucho más importante (costosa) en las máquinas de flotación de gran tamaño.

CELDA WENCO

- 66 -


CELDAS NEUMÁTICAS Son máquinas de flotación que no tienen impulsor mecánico,

la pulpa es

agitada por aire comprimido .Estas celdas originalmente son tanques rectangulares con tuberías de difusión de aire instalados en el fondo de la celda . La celda columna se considera también como celda neumática; estas celdas funcionan

con sistemas de flujos en contracorriente; se tiene un flujo

ascendente de burbujas generales en forma continua, desde el fondo descendente de partículas sólidas en la pulpa. Celda Columna. En la flotación columnar, como en las celdas convencionales, las partículas de mineral hidrofóbicas son adheridas a las burbujas, las cuales ascienden y son movidas como concentrado;

pero a diferencia de las celdas de flotación

convencional, las celdas columna no usan sistema de agitación mecánico para suspender las partículas y dispersar el aire esto las hace más eficientes enérgicamente y también en mantenimiento mecánico.

- 67 -

Flotación de minerales La pulpa de alimentación entra a una corta distancia de la parte superior de la celda .

la pulpa dentro encuentra una corriente de aire ascendente y una

corriente descendente del agua de lavado. El concentrado rebosa por la parte superior de la celda , mientras que la cola es descargada por el fondo El aire es introducido por la parte inferior de la celda columna mediante generadores. Estos generadores pueden ser hechos de varios tipos de material y diferentes diseños con el objeto de produciir pequeñas burbujas de aire. El aguia de lavado es alimentada mediante ducha colocada en la parte superior de la celda . Variables de Operación. a) Flujo de alimentación. b) Flujo de aire. c) Porcentaje de sólidos. d) Flujo de agua de lavado. e) El nivel de espuma. f) dosificación de reactivos. Zona de flotación Comprendida entre el punto de ingreso de aire y el punto de alimentación de pulpa. Zona de lavado Comprendida entre el nivel de alimentación de pulpa y el punto de descarga de concentrado . El mecanismo de agua de lavado o ducha , puede estar sobre el nivel de espuma o sumergido en la zona de lavado . El control de la operación de las celdas columna puede estar basado en la relación entre los flujos de alimentación a la columna y el de descarga de colas (vías),

también por el material sólido que ingresa a la columna o en los

resultados de un analizador continuo en línea.

- 68 -


Salida de colas

- 69 -

Flotación de minerales CELDAS DE LABORATORIO: LA MÁQUINA DE FLOTACION DENVER DE LABORATORIO MODELO D12 La máquina de flotación D-12 DENVER de Laboratorio está disponible con 250, 500, 1000, 2000, gramos con tanques de acero inoxidable y un tanque del acrílico de 1000 gramos dos impulsores intercambiables y las partes del difusor con collares plásticos transparentes de recirculación está abastecido a fin de que el mecanismo grande pueda servir para cantidades grandes tanto para las pruebas rougher de flotación. El mecanismo pequeño puede servir para limpiar y la relimpieza usando los tanques más pequeños. Así sólo una máquina puede realizar todos los requisitos de flotación del laboratorio. La máquina produce su propio aire así

no es necesario

alimentar aire, sin

embargo, el aire insuflado puede agregarse si se desea. La máquina modelo de flotación del laboratorio DENVER D-12 es una unidad multiuso diseñada para incorporar los mismos principios básicos de operación que ha hecho la máquina de flotación del laboratorio Denver tan popular en el pasado.

- 70 -


1.2.9.1 EQUIPOS DE SUMINISTRO DE AIRE. En la flotación se usa sopladores para insuflar aire en las celdas de flotación como ejemplo se tiene se tiene el soplador airtec serie Turbo R fabricado especialmente para obtener muy altas presiones se utiliza en celdas de flotación .

1.2.9.2Selección de Celdas de Flotación. Establecidas las etapas de flotación y su disposición dentro del circuito el siguiente paso es seleccionar las máquinas de flotación adecuadas para posteriormente dimensionarlas, es decir especificar sus tamaños. La selección debe considerar aspectos tales como la performance metalúrgica de las celdas, el consumo de energía, la facilidad de su mantenimiento, el equipo auxiliar que requiere y su costo de capital; solo un adecuado estudio de alternativas permitirá seleccionar la alternativa adecuada. Algunos aspectos que pueden considerarse como guías generales son los siguientes: 1) Deberá preferirse celdas mecánicas si las partículas a flotar son gruesas y/o pesadas. Las celdas neumáticas podrían ser consideradas para partículas finas, principalmente por los problemas de arenado que son mucho más serios que en las mecánicas. 2) La geometría de las celdas deberá ser adecuada para la operación, así la flotación rougher requerirá de la formación de espumas menos profundas y un flujo rápido de pulpa, de otro lado, las flotaciones de limpieza necesitaran espumas de nivel profundo y una mayor flexibilidad en el circuito; las celdas Denver Sub-A se utilizan en forma generalizada. Un aspecto que en la actualidad es de gran importancia en la selección de celdas es su tamaño; existe una tendencia a escoger celdas de gran tamaño.

- 71 -

Flotación de minerales Si comparamos el tamaño de celda y número de unidades, área, longitud y costo podemos hacer estas observaciones. 1) el número total de celdas se reduce notablemente al usar celdas mayor tamaño para un mismo flujo de pulpa. 2) La reducción de área ocupada por las celdas y la longitud se reduce también drásticamente con la consiguiente reducción de costos de construcción. 3) La reducción de costo es notable Existe cierto criterio para utilizar celdas de determinado volumen que depende de la capacidad total de la planta. -Celdas de 1,000 pies 3 ó mas para circuitos rougher de plantas de 50,000 TPD ó mas. -Celdas de 500 pies 3 para plantas de 20,000 a 50,000 TPD. -Celdas de 100 pies 3 para plantas de menos de 10,000 TPD.

1.2.9.3Dimensionamiento de Celdas de Flotación. Tradicionalmente el dimensionamiento de celdas ser ha realizado calculando el volumen necesario de celdas par retener la pulpa alimentada durante un tiempo t los pasos seguidos son: 1) Determinación del caudal de pulpa Q que se alimentará al banco de celdas considerando recirculaciones de productos intermedios. 2) Calculo del volumen neto necesario multiplicando Q x t , donde el valor de t será igual al valor del tiempo de retención determinado en un pilotaje o al tiempo determinado en laboratorio en pruebas Batch multiplicado por un factor “f “ mayor a 1. 3) Cálculo del número de celdas.

- 72 -


1.2.9.4Aspectos Relevantes en el diseño de sistemas de Flotación : Volumen de Flotación Requerido: V

=

Q (m3 / min.) x t (min.) 60 x Ca

Q = Flujo volumétrico de pulpa. t = tiempo de retención Ca = factor de aereación (o.85) V = volumen de flotación 1.2.10 ASPECTOS MECÁNICOS EN LA FLOTACIÓN DE MINERALES Controles Metalúrgicos en el circuito de Flotación Es muy importante un control adecuado en este circuito porque la calidad del mineral (ley de cabeza ) proveniente de la mina cambia continuamente haciendo de la flotación un proceso dinámico que requiere un seguimiento continuo.

a) Recuperación y radio de Concentración: Son indicadores de la efectividad y selectividad del proceso de

flotación

respectivamente. La recuperación es la cantidad expresada en porcentaje, de mineral valioso extraído en el concentrado. Técnicamente no conviene llevar la concentración a un grado de enriquecimiento máximo, porque más ricos son los concentrados, menor es la recuperación. Las pérdidas crecen en proporción aritmética a la riqueza del concentrado hasta un cierto límite, pasando este crecen en proporción geométrica.

- 73 -

Flotación de minerales Económicamente, este limite puede determinarse comparando, por un lado, el valor de un concentrado más rico y por otro lado, el costo de operación y las pérdidas de mineral valioso para elevar la ley del concentrado. El control se realiza en la planta mediante el “ plateo “ y en el laboratorio mediante el análisis químico para reportar los balances metalúrgicos en la actualidad se usan analizadores en continuo. Analizador continuo Courier 6 SL El analizador tiene un alto rendimiento en análisis de flujos de proceso de pulpa en tiempo real ofrece la mejor sensibilidad y un tiempo de ciclo reducido para la administración monitoreo y control de proceso de plantas procesadoras de mineral de todos los tamaños. -El muestreo y análisis se llevan a cabo en forma automática y consistente las 24 horas del dia. -La recuperación mejora a medida que se detectan y corrigen rápidamente las perturbaciones del proceso. -La calidad del concentrado es controlable y se minimizan las variaciones no deseadas. -la precisión de las mediciones es comparable a la de un laboratorio que analiza muestras manuales de alta calidad utilizan la misma tecnología de análisis de fluorescencia de rayos x por dispersión de longitud de onda. -Los resultados de las pruebas y modificaciones de proceso están disponibles enseguida, lo que motiva y acelera el desarrollo del proceso.

- 74 -


Especificaciones a) Método de Análisis.-metodo de fluorescencia de rayos x por dispersión de longitud de onda que utiliza irradiación a partir de un tubo de rayos x . No se utilizan fuentes de isótopos radioactivos, minimizándose así los riesgos de contaminación y de disposición de residuos. b) Numero de flujos de muestra.- es capaz de medir hasta 24 flujos de muestra. c) Rango de Elementos.-Calcio al Uranio, número atómicos del 20 al 92. d) Tiempo de Medición .-el tiempo típico es de 15 a 30 segundos. e) Exactitud .-se basa en la medición de muestras de pulpa en flujo, utilizándose tiempos de medición de aplicaciones reales. La exactitud de la medición es una función de los parámetros de la muestra, tales como mineralización y tamaño de la partícula. f) Mantenimiento.-

esta

diseñado

mantenimiento

- 75 -

para

requerir

un

mínimo

de


Froth Master Los operadores de flotación siempre usaron

la visión para referirse a la

apariencia de la espuma para luego tomar decisiones operativas la valoración del aspecto de las espumas en base a la vision y la toma de decisiones en base a una serie de opiniones personales causa la inestabilidad y resultados no óptimos en el circuito de flotación, el Froth Master es un instrumento para el análisis de la superficie de espuma en tiempo real, es capaz de medir varias propiedades esenciales de aspecto de la espuma. -Las lecturas de las propiedades de la espuma junto con los datos de un analizador de leyes Courier pueden ser usados para el control óptimo del circuito de flotación. -Principio de operación .-emite 4 señales de proceso (velocidad de espuma, tamaño de la burbuja, estabilidad de la espuma, color de espuma) y una señal de video. -Se ha encontrado que la velocidad de la espuma es uno de los factores que más afecta a la recuperación y a la ley. La velocidad indica que tanto se esta jalando en la celda. Desde un punto de vista de control, lo ´optimo es mantener un valor determinado de velocidad de espuma que sea adecuado para la ley y recuperación deseados, en términos prácticos esto significa que es necesario ajustar el caudal de aire para llegar a un valor determinado de velocidad de espuma. -Análisis de color .-En ciertos procesos de flotación, el color de la espuma indica la presencia de un determinado mineral en la espuma y esta información puede ser usada como un indicativo del contenido de mineral valioso o de la presencia de ganga o contaminante.

- 76 -


B.-Granulometría del Mineral Es el tamaño de liberación en el que una partícula es Mena o ganga. El tamaño optimo es aquel en el que se obtiene buenos concentrados con una recuperación excelente, esta expresado en porcentaje negativo de la malla 200, se determina en el laboratorio. El control se realiza mediante el análisis granulométrico de muestras tomadas en la pulpa que se alimenta al circuito de flotación, o/f de ciclones C.-Densidad de la pulpa.El control de la densidad de pulpa se realiza pesando en el densímetro un litro de pulpa, determinando así su gravedad específica

en gr/lt, que luego se

convierten a porcentaje de sólidos mediante formulas o mediante la lectura directa en el mismo densímetro. Una densidad demasiado alta, produce mayor tiempo de flotación, baja calidad de concentrados, bajas recuperaciones, obstrucción y desgaste de celdas y menor consumo de reactivos. Una densidad demasiado baja produce menor tiempo de flotación, buena calidad de concentrados, baja recuperación, operación y desgaste normal de las celdas y mayor consumo de reactivos.

- 77 -


D.-Alcalinidad el control se realiza en los acondicionadores y celdas de flotación mediante equipos instalados en planta ó el potenciómetro, el papel indicador de Ph. E.-Reactivos: el control se realiza mediante una probeta y un cronómetro, se expresa en ml/min. o cc/min. La dosificación adecuada de reactivos se controla por el plateo (lavado en plato) o resultados de un analizador de flujo continuo. -El control de concentrados; para determinar la calidad de estos, y así controlar la dosificación determinada. -Los relaves, para determinar la pérdida de valores en cada circuito, asi controlar y corregir la dosificación de reactivos. -Una espuma pequeña y cargada indica demasiada dosificación o alto poder del colector usado que origina la flotación de la ganga. -Una espuma descargada señala una dosificación deficiente. -Una espuma viscosa indica una dosificación de xantatos en exceso o demasiado espumante. -Una espuma frágil indica dosificación deficiente de espumante, exceso de cal. -Una buena espuma esta formada de burbujas de aire mineralizadas de tamaño pequeño y homogéneo y sin excesiva viscosidad. Causas de las Pérdidas de Valores Metálicos en los Relaves Las más importantes son las siguientes. -Deficiencia de la molienda (falta de liberación ). -Reactivos inadecuados. -Falta de control de Ph. -Flow sheet inadecuado. -Falta de tiempo de acondicionamiento.

- 78 -

Flotación de minerales -Insuficiencia del volumen de celdas de flotación. -Muestreo incorrecto. -Análisis químicos errados. -Mal estado mecánico de equipos. La primera es, de lejos, la causa N0 1de las pérdidas de valores en los relaves, el análisis granulométrico y químico de las fracciones es un auxiliar importante para determinar en que tamaños ocurren las mayores pérdidas y tomar las medidas correctivas que procedan. Los alimentadores de reactivos : Son aparatos que sirven para proporcionar exactamente la cantidad de reactivo que deseamos usar, los más comunes son: a) alimentador de disco y copas (Clarkson). b) alimentadores de reloj con válvula selenoide. c) alimentador de válvula. a) alimentador clarkson : partes principales. -tanque o depósito -las copas -la válvula de regulación de reactivos. -el disco vertical. -el flotador. -tuberías -el sistema de movimiento constituido por el motor y el eje principal. Funcionamiento El motor por medio del eje hace girar el disco con sus copas sumergiéndolo en el reactivo contenido en el tanque. Las copas

suben llenas de reactivo

contenido en el canal de salida, si la platina móvil del regulador esta baja dejará

- 79 -

Flotación de minerales pasar menos reactivo y si esta levantada, entrara mas reactivo al canal de salida, la dosificación se mide con una probeta, con el objeto de mantener el tanque siempre lleno de reactivo se ha ideado el sistema de flotador hermético, cuando el tanque esta bajo de nivel, el flotador también baja, la bolita no tapa la entrada y permite que entre más reactivo. Cuando se llena el flotador sube y la bolita tapa la entrada del tubo y no deja pasar más reactivo. Cuidados principales -tener limpio el alimentador. -chequear que el disco y las copas estén bien ajustadas. -ver el buen funcionamiento del flotador. -verificar la temperatura del motor -buen funcionamiento del flotador (boya)

1.2.10.1

Celdas de Flotación

Cuidados principales en las celdas y bancos de flotación. -limpieza de los labios de las celdas de cada banco. -que los canales de espumas no presenten huecos. -Revisar la temperatura de motores. -chequear las fajas “ v “ que estén completas derechas y tengan la tensión correcta. en mantenimiento -cojinetes del eje central bien lubricado. -que los chisguetes de agua a presión no estén atorados. -evitar rebalse de espumas -que las paredes de las celdas no tengan huecos -todas las celdas deben usar las respectivas guardas en la parte de fajas

- 80 -

Flotación de minerales Bombas -Evitar que los cajones de las bombas derramen la pulpa esto puede ocurrir porque la bomba esta atorada o en malas condiciones. -evitar que el cedazo del cajón de la bomba tenga huecos grandes que dejen pasar bolas gastadas y otros cuerpos extraños que pueden atorar la bomba y los ciclones. -al comenzar la guardia revisar si las bombas de repuesto trabajan bien y en caso que no están en buenas condiciones de funcionamiento avisar al supervisor o jefe de guardia -verificar el agua del gland de la bomba -revisar el nivel de aceite en el cilindro -las fajas V deben tener la tensión correcta, deben estar completas y derechas. -chequear la temperatura del cilindro. -escuchar si hay ruidos extraños dentro de la caja de la bomba cuando esta trabajando. -que la bomba no presente ningún escape de carga. -tener los cajones de alimentación de bombas sin carga. -la válvula de agua a presión debe estar completamente abierta cuando esta funcionando. -controlar la temperatura del motor de la bomba. ¿Por qué no jalan las bombas? -impulsor gastado -presencia de cuerpos extraños en el cajón o en la bomba -fajas del motor están demasiado flojas. -tubería atorada. -carga gruesa. -exceso de carga PROBLEMAS QUE SE PRESENTAN EN LAS BOMBAS Y MEDIDAS QUE SE DEBEN TOMAR EN LA OPERACIÓN.-

- 81 -


a) Rebalse.- las causas son: por sobrecarga, exceso de agua, defectos en la molienda y fajas flojas, esto generalmente se debe por falta de regulación del disco o porque existe un desgaste del impulsor o del disco, o porque en la descarga de los molinos se presentan bolas gastadas las cuales son arrastradas junto con la pulpa hacia los cedazos de las bombas ocurriendo como consecuencia rebalses continuos y atoros en los ciclones. Para evitar estos defectos en la operación, es necesario que el operador al empezar la guardia se percate perfectamente que no exista ninguno de los desperfectos mencionados anteriormente y si hubieran es necesario hacer la reparación inmediata ya sea el mismo o llamando a los mecánicos y electricistas de guardia, avisar al jefe de guardia. b) Atoros se presenta por presencia de carga gruesa, falta de agua (densidad alta) y algunas veces cuando se atora los ciclones. Para evitar este problema, la solución inmediata que podría dar el operador, es observar el grado de chancado, revisar la balanza cerciorarse de la dureza del mineral en la operación, controlar la densidad en la descarga de los molinos, recién proceder a bajar el tonelaje de alimentación a los molinos previo permiso del jefe de guardia. c) Paradas sorpresivas .-esta se puede presentar debido a muchos factores ,podemos mencionar : por ruptura del impulsor el cual puede ser causado por introducirse bolas pedazos de barras u otros objetos, que hacen que el impulsor se esfuerce demasiado, ocurriendo una parada sorpresiva debido a que el relay salte por el esfuerzo o también por la destrucción del eje. En caso de ocurrir estos problemas el operador tiene que investigar las causas, para poder explicar a los supervisores, lo primero que debe de hacer, es revisar el amperaje que gasta la bomba si es alto cambiar de bomba y posteriormente cerciorarse de las causas verdaderas si fuera por la introducción de pedazos de bolas, limpiar la malla del cajón y ver si tiene hueco para proceder a su reparación.

- 82 -

Flotación de minerales d) Quemada de fajas .-estos problemas se presentan por fajas flojas, mojadas, por demasiada fuerza de la polea de la bomba; lo cual traería como consecuencia del derrame sorpresivo de la pulpa del mineral. Para evitar esto, el operador al comenzar la guardia debe hacer su revisión y evitar responsabilidades y comunicar inmediatamente a los supervisores o Jefe de Guardia. e) Salida o escape de carga .- Este problema suele presentarse a menudo y siempre hay escape de cargas, ya sea por la empaquetadura de la caja, por la descarga o por el Check válvula, Etc. En el caso de las bombas Wilfley, se revisa para cerciorarse se hay o no problemas graves y al mismo tiempo se es necesario se hace los respectivos ajustes. En el caso de las bombas Denver SRL, la carga tiende a escapar, generalmente por la empaquetadura del Gland, cuando estas se gastan o exista atoros de la tubería de agua y trae como consecuencia el desgaste de la bocina; así como en el anterior caso, se procede a los ajustes necesarios, pero si continuara estos derrames, es recomendable cambiar de inmediato de bomba, para lo cual hay que cerciorarse que la bomba de repuesto se encuentra en perfectas condiciones de trabajo; posteriormente hacerlo reparar cambiando empaquetadura y si necesita cambiar también bocina. EQUIPOS DE SUMINISTRO DE AIRE

-

Controlar la temperatura del motor

-

En el caso de mal funcionamiento controlar el sonido del soplador.

-

En el caso de mal funcionamiento, avisar al Jefe de Guardia.

1.2.11 Seguridad en la flotación de minerales 1.- Verificar el estado de la fajas de transmisión de los motores, observar también el alineamiento y centrado de las fajas, para evitar la rotura de la fajas que pueden causar accidentes o averías del motor.

- 83 -

Flotación de minerales 2.- Bajar la llave principal cuando se detiene el agitador de la celda de flotación, colocar lock out en la botonera de arranque y también en la sub estación que suministra la energía, ningún trabajo de reparación, limpieza se debe hace sin quitar la corriente porque puede causar grandes accidentes. 3.- Verificar que las fajas de accionamiento de celdas se encuentran cubiertas con las guardas protectoras de seguridad. 4.- Verificar la buena iluminación en toda la sección de flotación para el trabajo nocturno. EN EL AREA DE REACTIVOS 1.- Al preparar los reactivos, use sus anteojos y respiradores para protegerse los ojos de posibles salpicaduras de sustancias ácidas y evitar inhalar vapores venenosos. 2.- Tener cuidado con el cianuro de sodio al cargar lo los tanques de preparación pueden salpicar a los ojos o la cara o a la ropa recuerden que el cianuro es venenoso. 3.- Después de trabajar con reactivos lavarse bien las manos con agua y jabón. 4.- Nunca echar agua sobre el ácido sobre todo el ácido sulfúrico sobre el agua y agitar durante el vaciado, si es posible vaciar el ácido poco a poco por la pared del recipiente. 5.- Usar ventilación adecuada, evitando respirar los vapores emanados por la descomposición de los ácidos porque son perjudiciales. EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL Según el reglamento de seguridad minera “ queda terminantemente prohibido el ingreso de personas a las instalaciones de la actividad minera y efectuar trabajos sin tener en uso sus dispositivos y equipos de protección personal que cumplan con las especificaciones técnicas de seguridad locales o con las aprobadas internacionalmente” ( art 63)

- 84 -

Flotación de minerales El ultimo reglamento de seguridad e higiene minera, nos expone en el sub capitulo 7 artículos desde el 63 hasta 76 sobre el equipo de protección personal. SEGURIDAD EN PREPARACION DE REACTIVOS Art 277 “ En todo lugar donde existan sustancias químicas tóxicas, tales como laboratorios, dosificadores de reactivos, depósitos, entre otros deberán contar con botiquines que contengan los antídotos necesarios para neutralizar los efectos de dichos tóxicos, además de contar con las hojas de datos de seguridad de materiales” (MSDS) El personal que se dedique a preparar reactivos de flotación tiene que usar en forma obligatoria su equipo de protección personal y conocer su procedimiento de trabajo. HOJAS MSDS Son hojas de datos de seguridad, significa lo siguiente: M= Material S= Safety D= Data S= Sheet - Son hojas que están a disposición de los trabajadores para que estos se familiaricen con la información que contienen para cada material que manipulan. - En todo lugar donde existan sustancias químicas toxicas tales como laboratorios, dosificadores de reactivos, cuentan con botiquines que contengan los antídotos necesarios para neutralizar los efectos de dichos tóxicos, además de contar con las hojas de datos de seguridad de materiales, de cada sustancia en lugares visibles. - Ejemplos de hoja MSDS

- 85 -


- 86 -

Flotación de minerales CHECK LIST Son hojas de control que se tienen que llenar al ingreso de operación en planta concentradora, en donde se anota información sobre equipos y operación. PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO ¿Qué es un procedimiento? Es el cómo hacer, es la secuencia de pasos o método específico para llevar a cabo una tarea con resultados satisfactorios (eficiencia, calidad y seguridad). Para trabajar con seguridad los procedimientos deben: Estar disponibles: Dicho en otras palabras, deben desarrollarse y ponerse a disposición de cada uno de los trabajadores que lo necesiten. Ser los adecuados: Significa que sena actualizados, los apropiados para cada trabajo, que tomen en cuenta todos los riesgos que el trabajo implique. Ser conocidos: Esto significa que los trabajadores deben ser informados y entrenados en los procedimientos a practicarse en el área de trabajo. Ser entendidos: Quiere decir que los procedimientos has de ser explicados y escritos con palabras sencillas y concretas. Ser cumplidos: Para trabajar con seguridad, además de conocer y entender los procedimientos, es necesario que los pongamos en práctica.

- 87 -


BALANCE GENERAL DEL CIRCUITO DE FLOTACIÓN muestreo (17/07/2000) MUESTRA

DESCRIPCIÓN

LEY DE LEY DE LEY DE Pb PLATA oz/Tm Zn % %

GRAVEDAD ESPECÍFICA

DENSIDAD g/litro

CONSTANTE DE SOLIDOS

% SÓLIDOS

DILUSIÓN

TONELAJE TMSH

FLUJO AGUA m3/h

FLUJO m3/h

1 CABEZA DE FLOTACIÓN

15.410

0.270

0.120

2.616

1196.700

0.618

26.607

2.758

45.565

125.687

143.104

2 CABEZA ROUGHER BANCO -1

21.630

0.310

0.180

2.577

1110.000

0.612

16.195

5.175

25.198

130.396

140.175

3 CABEZA ROUGHER BANCO -2 4 CONCENTRADO ROUGHER BANCO-1

32.810

0.380

0.270

2.809

1040.000

0.644

5.973

15.742

24.407

384.224

392.915

236.650

3.230

1.580

3.488

1106.700

0.713

13.516

6.398

1.428

9.137

9.546

5 CONCENTRADO ROUGHER BANCO-2

220.660

2.930

1.310

3.220

1110.000

0.689

14.375

5.957

1.370

8.161

8.586

6 CONCENTRADO CLEANER-1 BANCO 1

174.290

1.610

0.990

3.165

1430.000

0.684

43.961

1.275

0.824

1.050

1.311


175.890

1.760

0.850

2.899

1373.300

0.655

41.501

1.410

0.824

1.162

1.446


418.940

4.910

3.280

4.101

1506.700

0.756

44.476

1.248

0.000

0.000


145.510

1.540

0.790

2.869

1406.700

0.651

44.380

1.253

0.000

0.000


332.590

4.030

2.630

3.914

1336.700

0.744

33.834

1.956

0.824

1.611

1.822


380.560

4.980

3.090

4.096

1243.300

0.756

25.890

2.862

0.824

2.359

2.560

12 CONCENTRADO FINAL

1.648

356.580

4.690

3.090

3.999

1316.700

0.750

32.073

2.118

3.490

3.902

13 RELAVE CLEANER-3 BANCO-2

67.210

0.490

0.370

2.880

1333.300

0.653

38.295

1.611

0.000

0.000


63.530

0.240

0.320

2.519

1196.700

0.603

27.258

2.669

0.000

0.000


110.010

1.490

0.660

3.078

1383.300

0.675

41.046

1.436

0.000

0.000


74.900

0.420

0.380

2.723

1263.300

0.633

32.942

2.036

0.000

0.000

17 RELAVE ROUGHER BANCO-2

4.150

0.110

0.020

2.736

1140.000

0.634

19.356

4.166

23.087

96.188

104.627

18 RELAVE ROUGHER BANCO-1

4.110

0.020

0.030

2.740

1163.300

0.635

22.106

3.524

23.770

83.759

92.434

19 CONCENTRADO SCAVENGER BANCO 1

21.430

0.430

0.130

2.574

1056.700

0.612

8.774

10.397

1.810

18.818

19.521

20 CONCENTRADO SCAVENGER BANCO 2

29.590

0.530

0.180

2.769

1066.700

0.639

9.787

9.217

1.130

10.415

10.823

21 RELAVE SCAVENGER BANCO 2

2.840

0.080

0.020

2.561

1163.300

0.609

23.032

3.342

21.930

73.284

81.848

22 RELAVE SCAVENGER BANCO 1

2.680

0.080

0.020

2.672

1170.000

0.626

23.223

3.306

21.957

72.593

80.812

23 RELAVE FINAL

2.610

0.080

0.030

2.660

1193.300

0.624

25.959

2.852

43.917

125.262

141.774


4.023

5.040

0.300

2.783

1030.000

0.641

4.546

20.995

0.604

12.681

12.898


52.160

0.390

0.330

2.745

1026.700

0.636

4.091

23.442

0.546

12.799

12.998

26 RETORNO A LA CABEZA DE FLOTACIÓN

26.680

0.370

0.190

2.843

1053.300

0.648

7.806

11.811

4.040

47.715

49.136

- 88 -

Flotación de Minerales Tecsup

Recommend Documents