Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química
Lixiviación y Flotación
Nombre: Malcom Turpie Profesor: Gianfranco Debernardi Toledo Toledo 1
Introducción En el presente informe analizaremos dos procesos claves en la concentración de minerales. Flotación !i"iviación# teniendo $incapi% en el prometedor proceso de bioli"iviación. &eremos en profundidad cada uno# sus procesos# venta'as desventa'as. Para poder ver cu(l es el m(s barato# pr(ctico# de cin%tica menor sobre todo# menos contaminante.
FLOTACION )e denomina flotación al m%todo fisico*u+mico *ue consiste en la concentración de minerales finamente molidos. Este proceso comprende el tratamiento *u+mico de una pulpa de mineral *ue crea condiciones de ad$erencia de las part+culas minerales a las burbu'as de aire. Estas burbu'as emer,en con los minerales seleccionados a la superficie de la pulpa forman una espuma estabilizada# *ue es reco,ida mientras los otros minerales permanecen sumer,idos en la pulpa. El m%todo de recuperación de minerales por Flotación es actualmente el m(s eficaz el m(s e"tensamente usado en todo el mundo. )e distin,ue entre -Flotación olectiva/ 0separación de minerales distintos# como los sulfurados los nosulfurados -Flotación Diferencial/ 0separación de tipos similares de mineral# como la separación de sulfuros de obre# Plomo 2inc. En la flotación por espumas# la separación mineral tiene lu,ar utilizando las diferencias en las propiedades de superficie de los minerales. Dic$as propiedades son espec+ficas para cada especie mineral vienen determinadas por 3 su composición *u+mica tipo de enlace *u+mico. Por ello# la flotación ofrece una capacidad de separación mu selectiva. !a aplicación de esta t%cnica como m%todo de separación es la t%cnica m(s utilizada# esper(ndose# en el futuro el mantenimiento de esta tendencia. !a importancia de la flotación reside en su relativa eficiencia selectividad# su aplicabilidad a la maor parte de las especies minerales a sus altas capacidades por unidad de flotación. Este 4ltimo aspecto es el *ue permite5 con la utilización de la flotación5 el tratamiento de menas con lees mu ba'as *ue# de lo contrario# no $ubiesen podido ser e"plotadas. 6nicialmente desarrollada para el beneficio de los sulfuros de cobre# plomo cinc# su utilización se $a e"pandido a otras especies minerales# como la $ematita la casiterita en el campo de los ó"idos# e inclusive especies como carbonatos tipo mala*uita cerusita como e'emplo de fases o"idadas# e incluso# para menas no met(licas como la fluorita# los fosfatos o el carbón. !a importancia económica de la flotación puede evaluarse al tener en cuenta *ue se utiliza en un 789 de los minerales *ue se tratan mediante operaciones de concentración. El procedimiento se basa en el $ec$o de *ue ciertos minerales 0los t%rreos son $idrófilos# es decir# se ad$ieren al a,ua# mientras *ue otros 0los met(licos son $idrófobos# o sea# no tienen afinidad por el a,ua 0no son impre,nables o mo'ables por %sta o lo son en menor medida. Por el contrario# el comportamiento de estos minerales frente al aceite es totalmente opuesto# es decir# los t%rreos act4an de forma $idrófoba los met(licos $idrófilamente. De esta forma# si en un li*uido con ambos tipos de part+culas 0est%ril mena introducimos un li*uido olea,inoso creamos burbu'as# las part+culas met(licas se ad$erir(n# por afinidad# a las burbu'as aceitosas sobrenadar(n con %stas 0a *ue el
blo*ue formado tendr( menos densidad *ue el a,ua# debido a la presencia del aire contenido en la burbu'a# *ue ocupa muc$o volumen en relación con la masa. on ello# $abremos conse,uido la deseada operación de separación de las part+culas est%riles de las de inter%s económico. !os mecanismos de separación *ue operan en la flotación est(n fuertemente condicionados por el tama;o de las part+culas. Este debe ser suficientemente pe*ue;o como para *ue las fuerzas de superficie *ue sostienen a la part+cula ad$erida a la burbu'a no sean superadas por la fuerza de ,ravedad. )i esto ocurriese el material se separar+a de la burbu'a no tendr+a lu,ar el proceso de separación. El l+mite superior de tama;o de part+cula *ue permite llevar a cabo la flotación oscila alrededor de las <88 micras 08.< mm. El m%todo descrito se compone de los si,uientes procesos: colección= activación depresión# espumación otras modificaciones# adem(s $a *ue considerar el p$# las celdas de flotación las nuevas tecnolo,+as de columnas de flotación celdas >ameson. !os reactivos de flotación est(n en función del tipo de mena *ue se procesa# toman la denominación del proceso en *ue intervienen= la clasificación $abitual 0sin car(cter cient+fico# pero de utilidad pr(ctica distin,ue entre promotores o colectores 0procesos de colección# espumantes 0proceso de espumación modificadores 0procesos de activación# depresión# floculación# dispersión# sulfatación. Estabilización# 0re,ulación del p? etc..
COLECCIÓN : @n colector es una sustancia normalmente or,(nica *ue forma una superficie de tipo $idrocarbono sobre una part+cula mineral contenida en una pulpa acuosa. El car(cter $idrocarbonado viene condicionado por ser %stos los 4nicos *ue flotan. )e denomina adsorción a la acumulación de una sustancia disuelta en un sólido. )uele ser frecuente a;adir m(s de un colector al sistema de flotación# de tal forma *ue# en la cabeza del proceso# se introduce un colector selectivo cuo ob'etivo es flotar los minerales fuertemente $idrófobos# mientras *ue# posteriormente# se a;ade otro colector# m(s potente pero menos selectivo# con el fin de recuperar los minerales de flotación m(s lenta. E"isten multitud de productos *ue se utilizan como colectores# pudiendo citarse los "antatos# oleatos# etc.# si bien son los "antatos los de maor uso. )u naturaleza *u+mica es la de (cidos d%biles# bases o sales *u+micas $eteropolares 0con una parte iónica *ue se adsorbe sobre la superficie del mineral por acción *u+mica o por atracción f+sica electrost(tica. )e suelen clasificar en ,randes ,rupos:
COLECTORES ANIÓNICOS : A su vez de dos tipos: El colector T?6B! los colectores o"$idr+licos. •
•
I
B!ETBCE) T6PB T?6B!: En estos colectores el ,rupo polar contiene azufre bivalente# el *ue normalmente se utiliza para flotar sulfuros. Dentro de este tipo de colectores los m(s importantes son: los ANTATB) D6T6BFB)FATB). !e si,ue en importancia la T6BACAN6!6DA MECAPTBEN2BT6A2B!# usados en al,unos casos como colectores de refuerzo# lue,o est(n los de menor uso actual *ue son los ANTBGENADB) 0minerac. B!ETBCE) T6PB B?6DC!6B): )on usados ,eneralmente en la flotación de menas no sulfuros. Dentro de este tipo se tienen los ACB6!ATB)# )@!FATB) BCGN6B) H )@!FBNATB).
COLECTORES CATIÓNICOS : Estos colectores producen $idrofobocidad debido a la cadena $idrocarbonada al *ue se le asocia un ,rupo polar de car,a positiva. Entre estas se encuentran ,eneralmente las AM6NA) PC6MAC6A) H @AT ECNAC6A)# las *ue se obtienen por lo ,eneral de ,rasas naturales. on la finalidad de me'orar la solubilidad de los colectores aminas# estos se encuentran en forma de !BC@CB) B AETATB). Tambi%n e"isten colectores no5iónicos *ue permiten incrementar la $idrofobocidad lo,rada con los otros colectores previamente utilizados# debido a *ue f(cilmente se adsorben sobre dic$os colectores. Entre los m(s conocidos ba'o costo se encuentran el PETCJ!EB H KECB)ENE. !B) ANTATB): !a palabra antato proviene del vocablo ,rie,o -ANTB)/ *uesi,nifica amarillo. )on colectores mu poderosos fabricados a partir de I elementos: bisulfuro de carbono# un (lcali 0potasa o soda c(ustica un alco$ol 0metanol# etanol# etc.. !os m(s usados son el antato lsopropilico de )odio 0se emplea en la flotación de cobre# plomo zinc# en minerales sulfurosos como la calcopirita# calcocita# enar,ita# ,alena# esfalerita# marmatita# pirita pirrotita# el antato de Potasio 0am+lico o pentasol# mu potente# se usa para la flotación de sulfuros alterados u o"idados de cobre# minerales de plomo con Na)# para tratar la arsenopirita# sulfuros de cobalto# n+*uel $ierro# el antato de )odio 0et+lico# el antato de Potasio normal 0but+lico# el antato de potasio secundario# 0et+lico. Todos los "antatos son de color amarillo o anaran'ado claro# en forma de polvo o en pe*ue;os cristales altamente solubles en a,ua# no suelen ser e"plosivos# pero arden con la misma intensidad *ue el azufre. )e descomponen f(cilmente con el tiempo# en especial cuando est(n disueltos en a,ua. No son selectivos de un modo especial# a *ue promueven la flotación de todos los sulfuros indiferentemente# no obstante# en proporciones reducidas# $acen flotar primero los sulfuros m(s susceptibles# pero si se usa en e"ceso# flotar(n tambi%n los elementos indeseables# por ello# en la flotación diferencial o selectiva# los "antatos se usan selectivamente pudiendo traba'an en circuitos alcalinos o (cidos# siendo me'or su rendimiento a p? maor de L. THIOCARBANILIDA o DIFENILTHIO UREA :
Tiene mu poca acción sobre la pirita# razón por la cual se emplea para flotar ,alena con una mezcla de pirita 0s+ se usara "antato# sin un depresor de la pirita# flotar+an con'untamente la ,alena la pirita. EL AEROFLOAT LIQUIDO :
El (cido fosfocres+lico o dicrosildit$io fosfórico es un compuesto fabricado por la American anamid o. 0tec *ue se comercializa ba'o la denominación Aerofloat. !os aerofloats no e"i,en una dosificación tan e"acta como los "antatos# de manera *ue un li,ero e"ceso es per'udicial para la flotación. Adem(s tienen poca selectividad sobre la pirita se emplean para seleccionar otros sulfuros met(licos sin levantar la pirita. )e les suele utilizar con preferencia a la T?6BACAN6!6DA# e"cepto cuando el sulfuro a flotar es la ,alena. !os aerofloats pueden traba'ar en un circuito alcalino# pero son m(s efectivos en un circuito neutro. En caso de circuitos (cidos# son preferibles a los "antatos# pues %stos podr+an descomponerse en dic$o medio. El aerofloat l+*uido es mu corrosivo para los metales# adem(s produce cierta cantidad de espuma en la pulpa lo *ue puede ser per'udicial cuando $a *ue usarlo en una pulpa *ue a tiene espumante# provocando un e"ceso da;ino. EL AEROFLOAT SOLlDO :
Para evitar los inconvenientes del aerofloat l+*uido# se fabrica tambi%n el aerofloat de )odio# *ue es sólido soluble en el a,ua )u acción no es tan poderosa como# promotor# pero suele emplearse 'unto a los "antatos de etilo para la flotación de minerales *ue contienen piritas# cuando por al,una de las razones e"puestas#
el aerofloat li*uido no es conveniente. )e suelen comercializar variantes con selectividad especial para cada tipo de mineral.
AC TIVACIÓN Y DE PRESIÓN : Por re,la ,eneral# una alimentación por flotación contiene una mezcla de muc$os minerales# divisibles# al menos en parte# en ,rupos *ue est(n relacionados *u+micamente pero *ue son casi independientes entre s+ desde el punto de vista tecnoló,ico comercial 0e# incluso# en ocasiones# penalizables. !a solución del problema puede enfocarse de dos maneras: evitar *ue una de las dos especies relacionadas responda a la acción del colector 0 o provocar la susceptibilidad de una especie en un medio en el *ue# ,eneralmente# no responder+a a la acción del colector 0activación. !os productos utilizados tambi%n son mu variados # dependiendo esta variabilidad# ló,icamente# del tipo de mineral *ue se *uiera activar o deprimir. E'emplos de activantes depresores son: cales# sosa# cianuros# sulfatos varios# silicatos# etc. DEPRESORES :
CEFECEN6A A! 6AN@CB DE )BD6B# )@!FATB DE 26N# A! H 6CBMATB): En definitiva# los depresores son reactivos *ue impiden la flotación o deprimen al,unos de los sulfuros presentes en un mineral# mientras se $ace flotar otro u otros de ellos 0por eso se les llama tambi%n in$ibidores# los m(s usados son inor,(nicos 0cianuro de sodio# sulfato de zinc# cal bicromatos pero tambi%n $a depresores or,(nicos como la cola de carpintero# la ,elatina# el almidón la case+na. E! 6AN@CB DE )BD6B: Absorbe los iones de cobre e impide la formación de "antato de cobre# *ue es el *ue provoca la flotación de este metal. on la pirita# forma ferrocianuros# por lo *ue la deprime de manera casi permanente# necesit(ndose un reactivo en%r,ico 0(cido sulf4rico para *ue recobre su flotabilidad. A la blenda la deprime solo temporalmente# bastando la presencia de sulfato de cobre para *ue %sta vuelva a flotar. Por estas propiedades# el cianuro de sodio se emplea en la flotación de la ,alena# para deprimir la pirita la blenda# sin afectar a la flotabilidad de la a*uella. !a adición de sulfato de zinc al cianuro de sodio intensifica en ,eneral la acción depresora de %ste sobre la blenda la pirita. )@!FATB DE 26N: Esta sal sola o en unión del cianuro act4a como depresora de la blenda# # en menor medida de la pirita. A!: )e emplea en lu,ar del cianuro para impedir la flotación de la pirita en concentrados de otros minerales# como la calcopirita o la blenda. Es preferible al cianuro cuando se trata de deprimir solo la pirita no la blenda. !a acción de la cal es pro,resiva# al principio deprime solo a la pirita# pero si se incremente la dosis# comienza a deprimir a la blenda as+ sucesivamente a los dem(s sulfuros. 6CBMATB): Deprimen la pirita en presencia del (cido sulf4rico en la flotación de la blenda. Tambi%n deprimen a la ,alena# lo *ue permite separarla de la blenda de la calcopirita. ACTIVADORES :
CEFECEN6A A! )@!F@CB DE )BD6B H A! )@!FATB DE BCE: @n activador es un reactivo *ue es capaz de restablecer la flotabilidad de un sulfuro *ue $a sido deprimido. !os dos principales son el sulfuro de sodio el sulfato de cobre: E! )@!F@CB DE )BD6B: )e utiliza como activador para la flotación de la cerusita 0PbBI# a la *ue recubre de una pel+cula de sulfuro de plomo. Tiene el inconveniente *ue adem(s act4a como depresor sobre todos los otros minerales. E! )@!FATB DE BCE: Es universalmente empleado en la se etapa de las flotaciones diferenciales de sulfuros de plomo zinc. En la primera se flota la
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,alena# deprimiendo la blenda con el cianuro# con el sulfato de zinc o con ambos. !a blenda# una vez en las colas# es reactivada por el sulfato de cobre# volviendo a ser capaz de flotar. !a presencia de cal o de carbonato de sodio no impide la operación# por lo *ue frecuentemente se usan a la vez# para deprimir la pirita *ue pueda acompa;ar a la blenda. Por el contrario# el empleo del sulfato de cobre con los "antatos puede ser peli,roso por*ue se forma un "antato insoluble de cobre# *ue no tiene acción activadora. Para evitar ese efecto# los "antatos deben a,re,arse en el 4ltimo momento. @n e'emplo cl(sico de activación ser+a el uso del sulfato de cobre para activar la esfalerita. Este mineral no flota adecuadamente con los colectores usuales 0p.e. "antatos# pues el pr oducto formado# "antato de cinc# es poco soluble en a,ua# por lo *ue no se forma una buena pel+cula $idrófoba alrededor de la part+cula. !a flotabilidad podr+a incrementarse con el uso de ,randes cantidades de "antatos de cadena lar,a# pero una me'or solución reside en el uso del sulfato de cobre# r(pidamente soluble en a,ua. Esta disolución ,enera iones de cobre llev(ndose a cabo la actividad por la formación de mol%culas de sulfuros de cobre en la superficie del mineral# las cuales reaccionan con los "antatos para formar "antatos de cobre insolubles# *ue confieren a la esfalerita el car(cter $idrófobo. Por e"tensión# los sulfatos de cobre tambi%n me'oran la flotabilidad de otras fases minerales como la ,alena# pirita calcita.
ESPUMACIÓN : !os espumantes son l+*uidos or,(nicos poco solubles en a,ua# tienen por función ase,urar la separación de las part+culas $idrófobas e $idrófilas# !as burbu'as creadas# ,eneralmente por inección de aire u otro ,as o por a,itación# tienen una duración mu corta 0la duración de la vida de las burbu'as en el a,ua limpia es del orden de una cent%sima de se,undo# tendencia a unirse entre si# por lo *ue# para ase,urar la estabilidad de la espuma evitar *ue las part+culas captadas cai,an nuevamente en la pulpa# perdi%ndose la recuperación# se introducen unos compuestos espumantes# entre los cuales los m(s utilizados son el aceite de pino el cresol 0(cido cres+lico. Es importante *ue el espumante no se adsorba sobre la superficie del mineral# a *ue si act4a como colector# la selectividad del colector propiamente dic$o se ve disminuida. En los 4ltimos a;os se tiende a la b4s*ueda de espumantes sint%ticos 0entre otros el metil isobutil carbinol ó M6 el polipropileno ,licol %ter# pues sus composiciones *u+micas suelen ser m(s estables ase,uran un me'or control del proceso de flotación. 6dealmente los espumantes act4an directamente en la fase li*uida no interaccionan con la superficie de las part+culas. )in embar,o en la pr(ctica e"iste una interacción entre los espumantes los otros reactivos a;adidos al proceso de flotación por lo *ue la selección del espumante adecuado para cada mineralización suele $acerse despu%s de numerosas pruebas de laboratorio. En definitiva los espumantes reducen la tensión superficial del a,ua e incrementan el ,rosor de la pel+cula *ue rodea a las burbu'as# si bien e"iste un l+mite por encima del cual las burbu'as no podr+an reducir las part+culas del mineral ad$eridas a su superficie 0por ello no se usan solos el 'abón u otras substancias *ue producen efectos espumantes mu intensos# a *ue reducen demasiado la tensión superficial del a,ua de forma insuficiente para la flotación. El aceite de pino 0Ap# se obtiene de la destilación al vapor de la madera de ciertas especies de pinos es un espumante poderoso# *ue tiene la venta'a de emulsificarse disolverse sin necesidad de a,itación mu intensa. )in embar,o tiene el inconveniente *ue carece de selectividad# es decir# tiende a levantar todas las part+culas met(licas. El crisol o (cido cres+lico 0?I.?.B? es un producto de la destilación del al*uitr(n de
$ulla # a diferencia del aceite de pino# posee una cierta selectividad respecto de las especies m(s flotables de la pulpa.
OTROS MODIFICADORES : D6)PEC)ANTE)# F!B@!ADBCE)# )@!F@CANTE)# E)TA6!62ADBCE)# H# ANT6DBTB): En este ,rupo $a una ,ran variedad de reactivos# en su maor+a inor,(nicos# *ue se emplean en la flotación con fines mu diversos# pero cua función com4n es la de modificar en la forma *ue se desea con un fin determinado# al,una o al,unas de las condiciones en *ue se realiza el proceso de flotación. )e distin,ue entre:
CEG@!ADBCE) DE! p?: )e a,re,an con el fin de $acer la pulpa alcalina o (cida# se,4n conven,a al tratamiento.
F!B@!ADBCE) B AG!@T6NANTE): Oue tienen por ob'eto promover la formación de co(,ulos o ,rumos dentro de la masa de la pulpa# con determinados fines. D6)PEC)ANTE) B DEF!B@!ADBCE): )e usan para provocar el efecto contrario a los floculadores. !os reactivos dispersantes lo,ran *ue l as superficies minerales se vean libres de part+culas finas o lamas *ue pudieran estar recubri%ndolas entorpeciendo la flotación de al,unas especies minerales deseadas.
)@!F@CANTE): )e usan en la flotación de metales o"idados# con el ob'eto de provocar la formación de una pel+cula sulfurada en su superficie *ue permita su flotación.
E)TA6!62ADBCE) B BN)EC&ADBCE): )e utilizan para prote,er o impedir *ue al,unos de los reactivos usados para la flotación se descompon,an. Dado *ue la maor+a de las substancias modificadoras# pueden desempe;ar dos o m(s funciones# vamos a pasar revista a los principales reactivos *ue se usan como modificadores# indicando para cada uno las funciones *ue puede desempe;ar:
!A A!: Tiene un efecto depresor sobre las part+culas de ,an,a 0parte no valiosa del mineral reduciendo la posibilidad de *ue floten# pero antes de producir ese efecto# la cal neutraliza la acidez de la pulpa precipita las sales disueltas en el a,ua. !a cal impide *ue los minerales piritosos 0especialmente pirrotita marcasita eleven la acidez durante la molienda. Despu%s de neutralizar la pulpa precipitar los compuesto da;ino soluble# el resto de la cal comienza a actuar como depresor de las ,an,as# posteriormente de la pirita de $ierro# si si,ue aument(ndose la dosis# impide *ue flote el plomo puede tambi%n impedir *ue flote el oro. Adem(s la cal act4a como a,lomerante o floculador de las lamas mu finas # dado *ue es mu barata# $a tendencia a e"a,erar su uso.
E! ACBNATB DE )BD6B 0)BDA A)?: Tiene las mismas facultades *ue la cal# pero no todos sus inconvenientes# salvo su precio. Es un alcalinizador en%r,ico# precipita las sales solubles me'or *ue la cal tiene un efecto depresor sobre la ,an,a pero no sobre el oro los sulfuros met(licos 0e"cepto la blenda. Tampoco es floculante# teniendo m(s bien la tendencia contraria# es decir# la de dispersar las lamas finas.
L
E! )6!6ATB DE )BD6B: )e emplea como dispersor de la ,an,a *ue se encuentre finamente pulverizada# en los casos en *ue ten,a tendencia a flotar a ensuciar el concentrado. )u uso es com4n en las flotaciones de colas o relaves anti,uos# *ue contienen una elevada proporción de arcilla mu fina. Tambi%n se usa en las flotaciones de oro de molibdenita cuando la ,an,a cuarzosa est( mu pulverizada con tendencia a levantarse con la espuma.
E! A!M6DJN: Es un dispersor m(s en%r,ico *ue el silicato de sodio no tiene la tendencia a deprimir el oro. )in embar,o# al ser demasiado caro el almidón soluble# $a tendencia a utilizar ordinario# dilu%ndolo con sosa c(ustica. @n e"ceso de almidón puede provocar *ue act4e como depresor de los sulfuros o de metales nativos mu finos.
!A ECA: )e usa para impedir *ue floten las lamas o part+culas coloidales de sales de $ierro de ma,nesio.
E! EMENTB: )e emplea a veces en sustitución de la cal o del carbonato de soda. Es un fuerte dispersor# *ue tambi%n deprime la pirita la pirrotita.
E! )@!F@CB DE )BD6B: )e emplea muc$o por sus propiedades sulfurantes. Es un depresor en%r,ico de la maor parte de los metales 0si bien m(s de la blenda *ue de la ,alena# por lo *ue a veces se utiliza para separar los sulfuros de plomo los de zinc. Es un promotor de la bau"ita. Dado *ue ataca los aparatos de flotación# e"i,e revestimientos especiales.
E! )@!F@CB DE AC6B: )e emplea con los mismos finos *ue el sulfuro de sodio# con la venta'a de *ue es m(s estable.
E! )@!F6TB DE )BD6B: Posee propiedades deprimentes del zinc de la pirita molesta las flotaciones de casi todos los minerales.
E! )@!F6TB DE A!: Deprime la blenda# pero no a la pirita# lo *ue es de aplicación a las piritas aur+feras.
E! 6DB )@!FQC6B: )e emplea para la re,ulación del P?# para acidificar la pulpa. Adem(s es un fuerte promotor de las piritas de $ierro de al,unos sulfuros de cobre. )irve tambi%n para disolver las pel+culas de $idró"idos o sales b(sicas formadas en las superficies de los minerales sulfurados# por la acción del aire o del a,ua. )e emplean tambi%n para reactivar la pirita despu%s de *ue $aa sido deprimida por medio de cal o de cianuro. !a tendencia es a usar cada vez menos este reactivo.
pH DE FLOTACI ÓN : De las diferentes variables *ue operan de forma si,nificativa en la flotación# es probablemente el p? la *ue maor incidencia tiene en el adecuado comportamiento de los diferentes reactivos. !a flotación se real iza a un p? mu variado *ue depende de la naturaleza de las especies a flotar# prefiri%ndose los procesos en medio alcalino por la estabilidad de los colectores en dic$o medio. !a alcalinidad se controla con el uso de componentes tales como la cal# el carbonato sódico # en menor medida# el $idró"ido sódico. En ocasiones si es necesario disminuir el p?# se puede utilizar el (cido sulf4rico. 7
CELDAS DE F LOTACIÓN : El proceso de flotación se lleva a cabo en las denominadas celdas de flotación# *ue son e*uipos *ue consisten# esencialmente# en una cuba en la *ue entra la pulpa a,itador o turbina en su parte inferior *ue ori,ina o facilita la creación de las burbu'as. Estas# normalmente# se forman de dos maneras: bi en mediante el propio ,iro del rodete del a,itador# *ue crea un torbellino *ue introduce el aire a la parte inferior de la cuba# bien insuflando# adem(s# aire comprimido en %sta. !as celdas# por lo com4n# se montan en bancos de varias unidades # los bancos# en varias etapas en las *ue se realizan diferentes separaciones. Normalmente# un desbaste. !os aparatos *ue llevan a cabo el proceso de flotación pueden ser de dos tipos# en función del m%todo de a,itación de la pulpa: neum(ticos mec(nicos. !os primeros $an ido de'ando paso a los se,undos dado el e"cesivo coste económico en aire comprimido la e"cesiva turbulencia de las m(*uinas neum(ticas. E"isten variaciones entre los diversos aparatos no $abi%ndose demostrado *ue al,uno de ellos produzca un me'or rendimiento *ue el resto# por lo *ue la elección suele $acerse despu%s sucesivas pruebas en plantas piloto con la mineralización ob'eto del tratamiento.
Lixiviación En procesos de li"iviación de minerales de cobre en pilas las soluciones de li"iviación son continuamente recirculadas entre la etapa de e"tracción por solvente la etapa de ata*ue del mineral# por lo cual se produce una pro,resiva acumulación de iones disueltos# siendo en ,eneral su concentración en la operación a estado estacionario bastante alta. @na mu alta concentración de iones en la solución car,ada 0Pre,nant !eac$ )olution o P!) refino puede ser problem(tica para la operación en circuito cerrado: en bioli"iviación# al irri,ar la pila con soluciones de concentración de sulfato superiores a 188 ,Rl 0por e'emplo# se producen niveles cr+ticos de in$ibición en la actividad catal+tica o"idativa de los microor,anismos 0Espe'o# 1SSL= en li"iviación *u+mica# altos niveles de iones producen dificultades en la etapa de e"tracción por solventes al disminuir la cin%tica de e"tracción la velocidad de separación de fases. !a e"istencia de alta concentración de iones compuestos en la solución de li"iviación aumenta notoriamente la viscosidad de las soluciones contribue a la precipitación de compuestos al interior de los poros part+culas de mineral# disminuendo la difusión de o"+,eno# reactivos productos de las reacciones# la cin%tica del proceso 0rin$all and adsUort$# 1SLI= Monteale,re et. al.# 1SS<= Murr# 1S78. Todo lo anterior $ace pensar en la necesidad de un adecuado control de dic$as especies#mediante criterios b(sicos de dise;o# *ue se adecuen a lascaracter+sticas del mineral.!a concentración de especies disueltas en una solución de li"iviación depende de la composición del mineral# en particular su ,an,a# del p? de la solución li"iviante# de su temperatura del r%,imen deli"iviación utilizado 0aum# 1SS. !os factores enumerados deben necesariamente condicionar la solución li"iviante# al establecerse una relación# a sea de e*uilibrio o de balance din(mico# entre la alimentación del mineral la solución.
S
El ob'etivo de este estudio es desarrollar una metodolo,+a sistem(tica de apoo en el dise;o de circuitos de li"iviación bacteriana de sulfuros minerales mi"tos de cobre en pilas. Estas metodolo,+as permitir(n definir la viabilidad de un proceso de li"iviación bacteriana# ase,urando las condiciones para una actividad bacteriana suficiente. Es decir# evitando *ue la composición de la solución de li"iviación *ue es recirculada en el sistema pueda producir efectos de in$ibición por sulfato# como e"presión con'unta de diversos tipos de in$ibición *ue afectan en la cepa bacteriana 0 )al$e# 1SSS.
Defnición de biolii!i"ción !a bioli"iviación es un proceso en el cual se emplean microor,anismos para disolver los minerales# liberando un metal de valor presente en un mineral o en un concentrado# *ue con m%todos convencionales ser+a mu dif+cil de e"traer. !a bioli"iviación es el proceso convencional de li"iviación# catalizado bioló,icamente pero aplicado a los minerales sulfurados# ante la necesidad de aumentar la cin%tica de su disolución. De esta manera la bioli"iviación es un proceso *u+mico# mediado por el a,ua o"+,eno atmosf%rico un proceso bioló,ico# mediado por microor,anismos. !os metales base son los metales relativamente f(ciles de o"idar o corroer en el (rea industrial se refiere a los metales no5ferrosos# *ue inclue pr(cticamente a todos los metales a e"cepción del mismo $ierro su aleación# el acero. A escala comercial la bioli"iviación es aplicada para la recuperación de cobre uranio por li"iviación de oro mediante un pretratamiento de minerales refractarios# *ue recibe el nombre de bioo"idación. !a tecnolo,+a de bioli"iviación tambi%n $a sido probada en laboratorios para sulfuros de cobalto# ,alio# molibdeno# n+*uel# zinc plomo.
F"c#o$e% &'e "(ec#"n el de%"$$ollo b"c#e$i"no . El papel *ue 'ue,an los factores ambientales# bioló,icos fisico*u+micos# sobre el crecimiento desarrollo de las bacterias es fundamental en el rendimiento de la e"tracción de metales por bioli"iviación. El control de estos factores es mu importante para ase,urar las condiciones óptimas de p?# $umedad# temperatura# nutrientes# fuentes de ener,+a *ue deben e"istir 'unto con la ausencia de in$ibidores# *ue permitan obtener el m("imo rendimiento de cobre. !os factores *ue influen en la respuesta de los microor,anismos encar,ados de la bioli"iviación se,4n Prad$an et al. 0887 el 6TGE 01SS1 son:
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p?: )on bacterias acidófilas# es decir crecen en medios (cidos# siendo incapaces de desarrollarse a un p? maor de I.8. El p? define *ue especies de bacterias se desarrollar(n en el medio B"+,eno dió"ido de carbono: omo la maor+a de las bacterias li"iviantes en la naturaleza son aeróbicas# necesitan un ambiente con o"+,eno para sobrevivir. El aire aporta el o"i,eno 0B dió"ido de carbono 0B necesarios para la li"iviación# por lo *ue es importante ase,urar la aireación independiente de la tecnolo,+a utilizada. El o"i,eno es utilizado como o"idante por los microor,anismos en ambientes de
li"iviación. El dió"ido de carbono es utilizado como fuente de carbono para la fabricación de su ar*uitectura celular o ,eneración de biomasa. Nutrientes: como todos los seres vivos estos microor,anismos re*uieren de fuentes nutricionales para su óptimo desarrollo# *ue pueden obtener del mismo mineral# como amonio# fosfato# azufre# iones met(licos 0como M,V# etc. El ma,nesio# es necesario para la fi'ación de B el fósforo es re*uerido para el metabolismo ener,%tico. Fuente de Ener,+a: los microor,anismos utilizan como fuente primaria de ener,+a el ion ferroso el azufre inor,(nico. En la li"iviación de mineral el ión ferroso 0FeV es producido bioló,icamente# por ello no es necesario a;adirlo. !uz: la luz visible la no filtrada tienen un efecto in$ibitorio sobre al,unas especies de bacterias# pero el $ierro ofrece al,una protección a los raos visibles. Temperatura: !os microor,anismos se clasifican se,4n el ran,o de temperatura en el cual pueden sobrevivir. As+ las mesófilas sobreviven en un ran,o óptimo de I858W# las moderadamente termófilas a una temperatura cercana a los <8W# las e"tremadamente termófilas sobre los
Ven#")"% * de%!en#")"% de %' "plic"ción El uso de estas especies de bacterias a nivel industrial est( asociado directamente a su capacidad de crecimiento en medio (cido 0car(cter acidófilo# a los escasos re*uerimientos de nutrientes e infraestructura necesarios# debido a *ue no re*uieren fuentes or,(nicas de ener,+a ni mantenimiento de temperaturas elevadas. Btras venta'as de la tecnolo,+a microbiana sobre los m%todos convencionales son: 5 5
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Ce*uiere poca inversión de capital# a *ue las bacterias pueden ser aisladas a partir de a,uas (cidas de minas. Presenta ba'os costos en las operaciones bio5$idrometal4r,icas# en comparación con los procesos convencionales.
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No se emiten ,ases ni polvo# lo *ue produce un impacto ambiental varias veces inferior a la tecnolo,+a cl(sica de pirometalur,ia# *ue ,enera emisiones con altos contenidos de dió"ido de azufre 0)B ars%nico 0As# por el tratamiento de sulfuros en fundiciones. Permite a$orrar en tecnolo,+a de abatimiento# como sistemas o c$imeneas de alto costo# al ba'ar los +ndices de azufre ars%nico asociados a $ornos de fundición. Permite el tratamiento de los recursos reservas crecientes de minerales con ba'a le de cobre *ue no pueden ser económicamente procesados por los m%todos tradicionales.
5 )e pueden tratar concentrados *ue conten,an altos niveles de metales con efectos ne,ativos para la fundición de cobre como de zinc. 5 5
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!a acción de las bacterias permite li"iviar los minerales sulfurados a temperatura presión ambiente en la presencia de o"i,eno# obtenido del aire. Durante el proceso se ,enera parte del acido el calor re*ueridos en la li"iviación. El acido se ,enera como producto de las reacciones de o"idación el calor se libera por la o"idación de la pirita# a veces presente en la matriz de mineral# lo *ue aumenta cerca de LW la temperatura en el medio. !os microor,anismos crecen se reproducen sin la necesidad de adicionar una fuente de carbono# pues la obtienen del dió"ido de carbono del aire.
Entre las desventa'as propias de la tecnolo,+a aplicada son los impactos ambientales *ue esto ,enera# refle'ado en la alta producción de (cido por parte de las bacterias 0en particular contaminando fuentes de a,uas subterr(neas. Este $ec$o# 'unto con la b4s*ueda por $acer m(s eficientes los procesos de bioli"iviación# $a impulsado la b4s*ueda de soluciones a nivel ,en%tico de la bacteria. 5 A ba'as temperaturas la acción de las bacterias disminue con ello la recuperación de cobre. )er+a necesario invertir en un sistema *ue pueda aumentar la temperatura en la matriz de mineral# para ,arantizar recuperaciones maores de cobre. 5 !os tiempos para una recuperación si,nificativa de cobre# son m(s lar,os para metodolo,+as menos controladas# como la bioli"iviación en botaderos. 5 Es importante controlar variables como la temperatura# aireación# p?# tama;o de part+culas# para ase,urar las condiciones óptimas de funcionamiento de las bacterias# pero esto resulta dif+cil en metodolo,+as de maor enver,adura como los botaderos las pilas.
Discusión En el presente informe analizamos brevemente los procesos de flotación li"iviación de minerales# enfatizando la bioli"iviación como una tecnolo,+a *ue esta abarcando cada vez m(s terreno. 1
!a pre,unta es el por*u% analizar comparar estos dos procesos para la concentración de un mineral de inter%s. !os dos tienen un nivel final en el proceso *ue alcanza concentraciones similares# pero cada una de diferente forma para diferente tipos de minerales en su especialidad. !a flotación para sulfurados li"iviación para ó"idos. Pero mientras si,an avanzando las tecnolo,+as de bioli"iviación los nuevos desaf+os *ue se propone# %ste proceso ir( superando poco a poco la flotación debido a los si,uientes puntos. 5 5 5
!a bioli"iviación tiene un proceso cin%tica mas lar,o *ue la flotación. )i bien la bioli"iviación contamina por re*uerir niveles de p? demasiado (cidos se est( avanzando en cambiar ,en%ticamente a los microor,anismos para as+ re*uerir p? m(s elevados menos contaminantes. !a flotación en su especialidad de tratar minerales sulfurados re*uiere un procesos de fundición# lo cual ,enera ,astos para disminuir el impacto medioambiental propiamente tal de la pirometalur,ia.
Conclusión !os procesos vistos son similares en el re*uerimiento de tener un e"tremo cuidado en el p?# temperatura# tama;o de part+cula procesos posteriores de in$ibición de contaminantes. A4n as+ la bioli"iviación si,ue siendo un proceso para tener en cuenta# con el avance en las tecnolo,+as este proceso se,uir( abaratando sus costos en los e*uipos# aminorando los tiempos de para obtener un producto final teniendo a4n m(s una venta'a de ser un proceso poco contaminante 0un tema en bo,a $o en d+a.
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