Guia de Concentracion de Minerales II

Universidad nacional

“José Faustino Sánchez Carrión”

Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Facultad de Ingeniería Química, Metalurgia y Ambiental E.A.P. Ingeniería Metalúrgica. “

”

–

INTRODUCCIÓN El objetivo que apremia este manual de prácticas es de servir de guía en el desarrollo práctico del estudiante que cursa la asignatura de Concentración de Minerales II. Para este fin es necesaria la comprensión de determinados conceptos teóricos imprescindibles imprescindibles en el manejo de los datos experimentales obtenidos durante el desarrollo de la práctica. Es muy importante la lectura previa y discernimiento de los fundamentos de cada práctica antes de iniciar la sesión en el laboratorio. Esto se logra con un poco de empeño por parte del estudiante, quién no solo debe conformarse con la lectura de los fundamentos, sino que debe consultar las fuentes bibliográficas pertinentes. De mucha ayuda resulta para esto última la realización de un protocolo de investigación que propone preguntas, solicita solicita la búsqueda de datos y pide que se elabore un diagrama de flujo del desarrollo de la práctica, con el fin de que el estudiante conozca el procedimiento procedimiento que debe seguir. El reporte escrito de la práctica debe incluir: a) Objetivos: deberá incluir tanto los propuestos como los que eventualmente dicte el profesor e inclusive algún objetivo que la inventiva del estudiante proponga con respecto al tema estudiado. b) Presentación de los resultados: tanto los datos como los resultados experimentales deberán presentarse utilizando tablas y gráficas debidamente intituladas. En secuencias repetitivas de cálculos se deberá ejemplificar la forma como se llevó a cabo el tratamiento de los datos experimentales incluyendo el análisis dimensional. c) Análisis de resultados: en esta sección del informe, el estudiante interpretará los resultados obtenidos experimentalmente dentro de un marco teórico-conceptual, en el apartado correspondiente de cada práctica se proponen ciertos lineamientos para llegar a este fin. Entiéndase que no son preguntas que hay que contestar secuencialmente, sino una guía. d) Conclusiones: éstas deberán ser congruentes con los objetivos, estar fundamentadas en el análisis de resultados y en las observaciones realizadas durante el trabajo práctico. Asimismo puede incluirse sugerencias que estén encaminadas a la obtención de datos más confiables y precisos. e) Bibliografía: se anotarán aquellas referencias bibliográficas que respalden tanto el análisis de resultados como a las conclusiones. Estas referencias deberán citarse correctamente a lo largo del texto. Este conjunto de prácticas es perfectible, por lo que se agradecen los comentarios y sugerencias tanto por parte de los estudiantes como de los profesores que hagan uso de este manual. Ing. Abarca Rodríguez, Joaquín José CIP N° 108833

Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–

Concentración de Minerales II

–

VI Ciclo

–

2013-I

2


”

–

INTRODUCCIÓN El objetivo que apremia este manual de prácticas es de servir de guía en el desarrollo práctico del estudiante que cursa la asignatura de Concentración de Minerales II. Para este fin es necesaria la comprensión de determinados conceptos teóricos imprescindibles imprescindibles en el manejo de los datos experimentales obtenidos durante el desarrollo de la práctica. Es muy importante la lectura previa y discernimiento de los fundamentos de cada práctica antes de iniciar la sesión en el laboratorio. Esto se logra con un poco de empeño por parte del estudiante, quién no solo debe conformarse con la lectura de los fundamentos, sino que debe consultar las fuentes bibliográficas pertinentes. De mucha ayuda resulta para esto última la realización de un protocolo de investigación que propone preguntas, solicita solicita la búsqueda de datos y pide que se elabore un diagrama de flujo del desarrollo de la práctica, con el fin de que el estudiante conozca el procedimiento procedimiento que debe seguir. El reporte escrito de la práctica debe incluir: a) Objetivos: deberá incluir tanto los propuestos como los que eventualmente dicte el profesor e inclusive algún objetivo que la inventiva del estudiante proponga con respecto al tema estudiado. b) Presentación de los resultados: tanto los datos como los resultados experimentales deberán presentarse utilizando tablas y gráficas debidamente intituladas. En secuencias repetitivas de cálculos se deberá ejemplificar la forma como se llevó a cabo el tratamiento de los datos experimentales incluyendo el análisis dimensional. c) Análisis de resultados: en esta sección del informe, el estudiante interpretará los resultados obtenidos experimentalmente dentro de un marco teórico-conceptual, en el apartado correspondiente de cada práctica se proponen ciertos lineamientos para llegar a este fin. Entiéndase que no son preguntas que hay que contestar secuencialmente, sino una guía. d) Conclusiones: éstas deberán ser congruentes con los objetivos, estar fundamentadas en el análisis de resultados y en las observaciones realizadas durante el trabajo práctico. Asimismo puede incluirse sugerencias que estén encaminadas a la obtención de datos más confiables y precisos. e) Bibliografía: se anotarán aquellas referencias bibliográficas que respalden tanto el análisis de resultados como a las conclusiones. Estas referencias deberán citarse correctamente a lo largo del texto. Este conjunto de prácticas es perfectible, por lo que se agradecen los comentarios y sugerencias tanto por parte de los estudiantes como de los profesores que hagan uso de este manual. Ing. Abarca Rodríguez, Joaquín José CIP N° 108833


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

2


”

–

ÍNDICE Caratula. Introducción. Índice.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

i ii Iii

Uso de equipos de seguridad seguridad en el área de flotación y separación sólido líquido Preparación de reactivos. Dosificación de reactivo pH Natural del mineral Flotación bulk de minerales polimetálicos. polimetálicos. Flotación de pirita aurífera flotación de bulk o en masa. Flotación de minerales polimetálicos polimetálicos Pb-Zn Flotación de minerales de zinc Flotación de minerales de cobre Flotación de minerales oxidados. Flotación de sulfuros y sulfosales de plata Flotación anionica de minerales no metálicos. Laboratorio de espesamiento. espesamiento. Laboratorio de filtración. Bibliografía.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

4 6 8 10 12 15 17 19 21 23 26 29 32 37 40

3


”

–

PRACTICA N° I USO DE EQUIPOS DE SEGURIDAD EN EL ÁREA DE FLOTACIÓN Y SEPARACIÓN SÓLIDO LÍQUIDO 1.1. OBJETIVO. 

Conocer el uso de equipos de seguridad para las diferentes etapas en el área de flotación y separación sólido líquido.

1.2. RESPONSABLES.  

Jefe de práctica (Coordinar y verificar trabajo a corde con procedimiento y uso de EPP). Alumno (Cumplir: con el procedimiento, con normas de calidad y de seguridad).

1.3. NORMAS DE SEGURIDAD. 



 

EPP básico (Traje protector (mandil), Mascarilla de media cara con filtro para polvo, Protector facial (mica aluminizado transparente), Lentes de seguridad, Guantes de cuero, Guantes quirúrgicos, Zapatos de seguridad, Protectores auditivos). Equipos (molino, celda de flotación, filtro prensa, estufa, Campanas de extracción: de polvo, vapores - humos metálicos, gases ácidos. Ducha y lavador de ojos. Botiquín de primeros auxilios). Conocimiento del MSDS. Conocimientos básicos sobre primeros auxilios en casos de accidente.

1.4. PROCEDIMIENTO. 1.4.1. RESUMEN. Acorde con los estándares de seguridad que se maneja, este procedimiento rige las normas de seguridad a tener en cuenta durante el trabajo en el área flotación y separación sólido líquido. 1.4.2. PROCEDIMIENTO. 1. Hacer una inspección de pre uso de los equipos de ventilación y los de protección personal antes de iniciar cualquier procedimiento. (Ver hoja de inspección 1). Tabla N° 1-1: Hoja de Inspección 1 DÍAS DEL MES EPP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Traje aluminizado Mascarilla media cara Mica aluminizada Lentes de seguridad Guantes de cuero Guantes aluminizados Guantes quirúrgicos Protectores auditivos Zapatos especiales

EQUIPOS Campana extractora polvo (Colado) Campana extractora polvo (Adición de Reactivos)


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

4


”

–

Ducha emergencia Lava ojos Alarma de ducha Botiquín

2. Precauciones en la parte de Pesado: a. Usar máscaras anti polvo y guantes quirúrgicos para evitar la contaminación con el polvo de las muestras. 3. Área de Molienda: a. Cerciorase del funcionamiento del equipo de molienda. b. Utilizar la mascarilla de media cara con filtros de polvo y vapor gases. c. Al encender el molino, utilice siempre el EPP. 4. Área de flotación: a. Cerciorarse del funcionamiento de la celda de flotación. b. Utilizar el EPP. 5. Área separación sólido líquido: a. Cerciorarse del funcionamiento del filtro prensa y comprensora. b. Los equipos de protección personal. 6. Área de Secado: a. Cerciorarse del funcionamiento de la estufa. b. Los equipos de protección personal. 1.5. CONTROL DE CALIDAD. B. Cualquier desperfecto en los equipos y demás instalaciones de seguridad deben de ser reportados inmediatamente a la jefatura del área. C. Todos los alumnos que realicen operaciones en el área de liberación y clasificación deberán acogerse a esta norma de seguridad, el incumplimiento por parte de estos debe ser reportado a la supervisión del área, quién determinará las acciones correctivas. 1.6. CUESTIONARIO. Realizar un resumen de la norma ISO 9001-2008, ISO 14001 y OSHAS 18001 2007.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

5


”

–

PRACTICA N° II PREPARACIÓN DE REACTIVOS. 2.1. OBJETIVO. 

Aprender a preparar reactivos al nivel laboratorio y nivel planta concentradora.

2.2. PERSONAL. 

Profesor.



Grupo de 4 alumnos.



Mameluco. Botas de jebe. Tapones de Oído.

2.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P).   

Respirador contra polvo y anti gas. Lentes contra impacto. Guantes de jebe.

 

2.4.EQUIPO - HERRAMIENTAS - MATERIALES.    

Potenciómetro pH. Mortero Bandejas Vaso de 150cm3.

   

Probeta de 100 cm 3. Fiola de 100 cm 3. Material de vidrios varios, pizetas, espátula. Balanza digital.

2.5. FUNDAMENTO TÉORICO. Los reactivos son compuestos o elementos que pueden actuar como: Colector, depresor, activador, promotor, modificador de pH, espumantes. Se inicia con la preparación de los reactivos, para luego almacenarlos en los tanques de alimentación, de donde son alimentados gradualmente de acuerdo a la dosificación requerida. Formación de tioarsenitos o tioarsenitatos As2O3 + 4Na2S + H2O  2Na2AsOS2 + 2NaOH Algunos reactivos usados en la planta concentradora de minerales por medio de flotación se describen a continuación: a) ZnSO4.- El sulfato de zinc deprime los sulfuros a)Carbón activado.- Es utilizado para de zinc. eliminar los remanentes de los colectores b) NaCN.- El cianuro de sodio deprime el sulfuro de usados en las etapas anteriores. fierro. b)Z-6.- El colector Xantato amílico de c) Z-11.- El colector Xantato isobutil propílico es potasio es usado para darles propiedades usado para darle a los sulfuros cualidades hidrofóbicas a los sulfuros. hidrofóbicas, es usado en diferentes puntos del c)A-208.- Es un tionocarbanato la finalidad Bulk y zinc. de aplicación de este reactivo es mejorar d) MIBC.- El Methyl Isobutil Carbinol es adicionado la recuperación de plata. en la cabeza de flotación Bulk, con la finalidad de d)R-404.- El colector secundario de óxidos formar espumas y cargar en ellas los sulfuros de plomo. colectados, también es utilizado en el circuito e)MT-4064.- Es un colector secundario de zinc. plata. e) CAL.- Es usado para variar el pH de la pulpa y f) MT-4074.- Es un colector secundario de dar las condiciones necesarias para la flotación. plata. f) Na2Cr 2O7.- El bicromato de sodio es un depresor g)Dextrina.- Depresor de manganeso. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

6


”

–

de sulfuro de plomo. h)Magnafloc 351.- Es un polímero utilizado g) Fosfato Monosódico.- Es un reactivo que se para ayudar a sedimentar las partículas utiliza en el circuito de separación con la finas. finalidad de deprimir el plomo. Leyenda: HT Altura total del tanque H2 Altura util D Diametro interior del tanque. Voluemen util del tanque 

   



Fig. N° 2-1: Tanque de preparación de reactivos

2.5.1. Fórmulas para el uso de Reactivos de Flotación. -

-

PARA REACTIVOS SECOS.

  gr .del .reactivo  1440 min      min  día      toneladas..métricas   Toneladas.métrica       día  gr ..de..reactivos

-

PARA REACTIVOS LÍQUIDOS.

  mL.del .reactivo   1440 min     x gr .esp.del .reactivo x   gr ..de..reactivos min   día      tonelada..métrica.de. min eral   Toneladas.métrica.de. min eral       día  

PARA REACTIVOS EN SOLUCIÓN.   mL.del .. solución   gr .de.reactivo   1440 min   ; Nota  x  x   min   Lt .de. sol .   día      tonelada..métrica.de. min eral   Toneladas.métricas.de. min eral  x4000      día   gr ..de..reactivos

1 gramo tonelada..métrica



0.002 Lb Tonelada..corta

2.6. PROCEDIMIENTO.     

Pesar 10.27 gr xantato isopropil de sodio. Transferir a una fiola de 100cm 3. Agregar agua hasta la medida. Cerrar y agitar hasta disolver el xantato. Transferir en un depósito etiquetar y aguardar.

2.7. CUESTIONARIO. a) Calcular las cantidades de reactivo y agua usado cuando se prepara al 5% de Z-11 en un talque de 5´x5´ si el factor de seguridad es de 20%. b) En una planta concentradora se pasa 200TM/D. de mineral, si se dosifica bisulfito de sodio al 10% a razón de 40cc/min. Cuantos gramos de reactivo se usa por tonelada de mineral. c) Realiza un circuito de dosificación de reactivo de cualquier planta concentradora indicando las dosificaciones de reactivo en el proceso de molienda y flotación.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

7


”

–

PRÁCTICA Nº III DOSIFICACIÓN DE REACTIVO 3.1. OBJETIVOS. 

Conocer la manera de dosificar los reactivos en circuito de flotación en la planta concentradora.

3.2. PERSONAL. 

Profesor.



4 alumnos por grupo.

3.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P)    

Respirador contra polvo. Lentes contra impacto. Guantes de jebe. Guantes de cuero.






Cronometro.

 

3.4. EQUIPO Y MATERIALES. 

Probeta de 100,150, 250 cm 3.

3.5. FUNDAMENTO TEORICO. La dosificación de los reactivos en la recuperación de los minerales polimetálicos son importante para su recuperación y separación, en ello se usan colectores, depresores, espumantes, etc. Su dosificación está de acuerdo a la ley de cabeza tanto de los minerales a recuperar y las impurezas a deprimir. Por ellos su dosificación debe ser sólida y líquida. En caso de los reactivos en solución su dosificación es mediante una bomba selenoide o de copas, y el control de esto es importante para poder mantener una calidad óptima de los concentrados y su recuperación, su control se realiza mediando el caudal en mL/ min.

Fig. Nº 3-1: Bombas Selenoide y de copas

Fig. N° 3-2: Celda de Flotación nivel laboratorio

Los Alimentadores de Reactivos: Son equipos que sirven para proporcionar exactamente la cantidad de reactivos que desea usar. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

8


”

–

Alimentador de disco y copas (Clarkson) Alimentador de reloj con válvula selenoide. Alimentador de válvula.

  

3.6. PROCEDIMIENTO. a) Cada grupo medirá la dosificación de reactivo de acuerdo lo indicado por el instructor. b) Hallar la densidad del reactivo. c) Relacionar el consumo de reactivo y el caudal dosificado. 3.7. CUESTIONARIO. a. Calcular el porcentaje de sólido si la densidad es 1010 g/Lt. de sulfato de cobre que ingresa al circuito de zinc. b. Calcular la densidad de reactivo si se desea preparar al 5% de Z-11, si se trata 200TM/D de mineral, si el consumo es de 1Kg/TM. Se desea saber cuál es la dosificación del reactivo mL/min. Tabla N° 3-1: Dosificación de reactivos. Cu

% Pb

Zn

Onz/TM Ag

0,48 3,55 4,38 0,48 3,55 4,36

3,25 2,82

0,48

3,035

3,55

4,37

Circuito Bulk Cu-Pb g/TM Sulfato de Zinc Cianuro de Sodio Xantato Z-6 Cal Bicromato de sodio Aerofloat 238 Aerofloat 208 MIBC Dp-1003

MINERAL A TRATAR

% Onz/TM Cu Pb Zn Ag 0,36 3,75 4,85 3,65

0,36

3,75

4,85

3,65

Circuito Zinc

60 21 9 597 68 7 7 35 4

Sulfato de cobre Xantato Z-11 Aerofloat 242 Aerofloat 404 Separan

g/TM 494 21 32 13 6

CUAJONE

REACTIVO A DOSIFICAR

Circuito Bulk Cu-Pb g/TM Sulfato de Zinc Cianuro de Sodio Xantato Z-6 Cal Bicromato de sodio Aerofloat 238 Aerofloat 208 MIBC Dp-1003

Circuito Zinc

63,4 22,2 9,51 631 71,8 5,25 8,42 37

Sulfato de cobre Xantato Z-11 Aerofloat 242 Aerofloat 404 Separan

Cu 0,74600

Mo 0,00023

Colector (Z-11) Espumante Cal

12,7 8,8 0,97

g/TM

Cu

Mo 1,492

g/TM g/TM Kg/TM

Colector (Z-11) Espumante Cal

Fe 3,362 42,78

Cu

0,06

25,40 g/TM 17,60 g/TM 25,40 Kg/TM

SOUTHERN PERU

548,3 23,31 35,51 14,43 6,659

% Mo 0,036 71,89

Cu 0,837 89,31

R.

Colector (Z-11) Espumante Cal D-2

Cap.= 200 TMSD g/TM

7 g/TM 4 g/TM 0,97 Kg/TM 3 g/TM

% Mo 1,492

Fe 0,06

Colector (Z-11) Espumante Cal D-2

3,7

12,48 g/TM g/TM 1,07 Kg/TM 5,35 ccc

% Porcentaje

Au

Ag

Cu

Pb

Zn

Fe

CuO

PbO

ZnO

5.56

578.06

1.30

9.47

8.77

15.21

0.52

0.08

0.05

Dos Naciones

1006.28

0.14

4.43

3.69

< 0.01

0.70

0.05

Morococha

1650.18

5.86

21.94

6.79

18.62

pH

NaCN

ZnSO4

Z-11

Carbon

Mezcla

F-70

CuSO4

Caudalosa

T ( min) Caudalosa

Dos Naciones

F Bulk F Zinc

6

7.5 11.5

181

229

52 40

33.83

93.33

126.4 34

1170

Bulk Zinc

5

8.7 11.6

181.4

228.4

63 106

6

30

64 24

1170

T ( min)

Morococha

Hinac SAC

Molienda Rougher bulk

% Cu 0,61

8'00'' 7

pH

ZnSO4

NaCN

150 8.28

% Pb 4,11

200 150

NaHSO3

Z-11

10

F-70

20

H-208

16

5

MT-4037

10

% Zn Ag Onz/Tc 9,45 15,52

Cap= 70 TMSD


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

9


”

–

PRÁCTICA Nº IV pH NATURAL DEL MINERAL 4.1. OBJETIVO. 

Identificar el pH de los minerales en forma natural.

4.2. PERSONAL. 

Profesor.



Grupo de 4 alumnos.

4.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P).   

Respirador contra polvo y anti gas. Lentes contra impacto. Guantes de jebe.

  


4.4. EQUIPO - HERRAMIENTAS - MATERIALES.    

Potenciómetro pH. Mortero Bandejas Vaso de 150cm3.

   

Probeta de 100 cm 3. Fiola de 100 cm3. Material de vidrios varios, pizetas, espátula. Balanza digital.

4.5. FUNDAMENTO TÉORICO. El pH indica el grado de alcalinidad o acidez de la pulpa. El pH se mide de 0 a 14 con un aparato llamado potenciómetro de 0 a 6.99 es ácido y de 7.1 a 14 es alcalino. El pH 7 es neutro (ni alcalino ni ácido) y corresponde al agua pura. El pH se regula con la cal si queremos que se ALCALINO o se regula con ácido si queremos que sea ACIDO. Para tener una idea de lo que estamos hablando vamos a poner el siguiente ejemplo: Los componentes químicos del agua son Hidrógeno y Oxígeno: H 2O (dos moléculas de hidrogeno y una molécula de oxigeno). En un vaso de agua se encuentran los iones H 2O = H+ + OH- en equilibrio.

+

H

O

O

H

+

1. Si la cantidad de iones H+ y OH – es igual en una solución decimos que la solución es neutra (Ph igual a 7). 2. Si hay mayor cantidad de iones H+ que los iones OH- decimos que la solución es ácida (Ph menor a 7, pero mayor a cero). 3. Si hay cantidad de iones OH- que de iones H+ decimos que la solución es básica (Ph mayor a 7 pero menor a 14).

Fig. N° 4-1: Separación se pirita esfalerita en función del pH

En el Bulk flotamos con un pH natural que es casi neutro y en el circuito de Zn operamos con un pH alcalino entre 10 a 11.5. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

10


”

–

4.6. PROCEDIMIENTO.      

Pesar 25 gr de mineral molido y seco. Colocar en un mortero y moler agregando 57 cm 3 de agua destilada. Medir el pH de la pulpa formada, que será el pH natural del mineral. Pesar 100 g de la misma muestra y colocar en un frasco con 300cm 3 de agua. Adicionar 0.05gr de cal y dejar agitar 5 minutos en los rodillos. Repetir esta operación 3 veces.

4.7. CUESTIONARIO. c. Calcular el volumen de agua y peso de cal para tener una densidad de 1200 g/Lt. En un tanque de 25m3(Gs=2.87). d. Calcular para 1 m 3 de solución de cal y volumen de agua que se forma con un 26.5% de sólidos (Gs=2.62). e. Registrar los punto para construir la curva (pH - Cal) en Excel y determinar la ecuación matemática que más se adjunta a los datos experimentales, Esboce cual sería la relación gráfica entre:  pH y Cal (gas). f. Qué porcentaje de solido (cal) se prepara en las plantas concentradoras detalla.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

11


”

–

PRÁCTICA Nº V FLOTACIÓN BULK DE MINERALES POLÍMETALICOS 5.1. OBJETIVOS. Al término de la práctica el alumno estará en capacidad de: Aprender a Clasificar los Reactivo de flotación y las técnica cualitativa de control de contenido de especie valiosa flotable en los productos de la flotación (plateo). Aplicar la técnica de flotación bulk, para la flotación de un mineral. 



5.2. PERSONAL. 

Profesor.

Profesor.





  


5.4. EQUIPO Y MATERIALES.       

Mineral polimetálico (-10m). Molino de bolas 8”x8” y celda de flotación. Balanza. Celdas de 0.5 y 1 Kg. pH metro y solución buffer alcalino. Bandeja enlozadas y baldes plásticos. Piseta, espátula y cucharas de fierro.

      

Reactivos de flotación y cal. Probeta de 1000,150, 250 cm 3. Vasos de 250 cm 3. Matraces de 250cc. Reporte de prueba experimental. Cronometro. Marcador (plumón).

5.5. FUNDAMENTO TEORICO. Flotación de minerales Es el tratamiento químico de una pulpa de mineral, a fin de crear condiciones favorables para la anexión de ciertas partículas minerales alas burbuja de aire. 5.5.1. Mecanismo del Proceso de Flotación. Comprende las siguientes etapas: a. Moler el mineral a un tamaño lo suficiente fino para separar los minerales valiosos uno de otro, así como de los minerales de ganga adherente. b. Preparar las condiciones favorables para la ADHERENCIA de los minerales deseados a las BURBUJAS DE ATRE. 1. REACTIVOS. Se clasifican en: Colectores, Espumantes y Modificadores o Reguladores . a. Colectores: Imparten al mineral las características HIDROFOBICAS por medio del grupo no polar. Los Colectores más usados son: Los Xantato: Fuertes, menos selectivos y de acción rápida. Los Ditiofosfatos: más selectivo, menos fuerte y de acción lenta. SE PUEDEN IDENTIFICAR: fácilmente por su OLOR característico (azufre - amino) y por su COLOR (fluctúan desde blanquecino hasta amarillo profunda). b. Espumantes. Sustancias orgánicas heteropolares, poco soluble en agua, que reducen la tensión  


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

12


”

–

superficial de esta Producen una espuma estable en la superficie de la pulpa del mineral, facilitando aún más la separación y remoción de las partículas a flotar con respecto a la pulpa del mineral. Se DISTINGUEN cualitativamente de los colectores por su OLOR (aromático - alcohol, inodoro), por su ESTADO (todos son líquidos) y por su COLOR (desde transparente a marrón. c. Reguladores de pH. Son reactivo que controlan la ACIDEZ 0 BASICIDAD (alcalinidad) de la pulpa. Se debe tener en cuenta el VALOR OPTIMO del pH para determinada combinaciones de reactivo y mineral. 5.5.2. Control Cualitativo de los Productos de la Flotación. Una técnica rápida y directa que se utiliza para estimar la calidad de concentrados y relaves es el PLATEO (PANNING). a. El Plateo: se basa en principio de concentración gravimétrica. PLATEO DE LA CABEZA: Se platea la alimentación para estimar la calidad y la ley del mineral, y así dosificar adecuadamente. PLATEO DEL CONCENTRAOO: En los concentrados se determina la proporción de ganga. PLA TEO DEL RELAVE: En los RELA VES si se detectan los metales valiosos, estos deben ser mínimos. 

 

5.5.3. Procedimiento del Plateo: a. EI producto a ensayar debe ser de una granulometría tina. b. Al usar el chorro de agua debe ser sin presión. c. Eliminar totalmente las LAMAS.

d. Aplicar el proceso específico para cada producto. e. Estimar la LEY requerida.

5.5.4. Flotación Bulk Flotación Colectiva o Flotación en MASA, consiste en flotar un concentrado con dos o más minerales valioso. Esto se da por la separa ción de minerales distintos como los sulfurados de los no sulfurados. 5.6. PROCEDIMIENTO. La sección se dividirá en 2 a 3 grupos, según lo indique el profesor de práctica. 5.6.1. Molienda. a) b) c) d) e) f)

Retirar las bolas de molino y lavar su interior. Pesar 1 Kg de mineral polimetálico. Moler durante el tiempo que se indique para cada grupo.   Dilución de molienda: D     . Agregar los reactivos que se indican en la hoja de reporte experimental. Medir el pH de la molienda. Separar la pulpa de las bolas, utilizando la menor cantidad de agua posible.

5.6.2. Flotación. a) Preparar la Pulpa, adicionar 2 Litros, de agua y agitar en un recipiente . Platear Cabeza. b) La pulpa homogenizada se vierte al vasa de la celda en un volumen tal que al rotar el impulsor el Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

13


”

–

nivel de esta queda 1 cm. por debajo del borde del rebose. Se pone en movimiento el impulsor (válvula de entrada de aire aireada). c) Verificar el pH, adicionar cal (regulador de pH). d) Agregar colector 0,5 cc. (solución 10%), se deja la maquina en movimiento durante un tiempo de 5 min. (acondicionamiento). e) Adicionar espumante, 1 gota. f) Se permite el acceso de aire al impulsor, lentamente. g) Flotar. Las espumas mineralizadas se remuevan manualmente con una paleta apropiada vertiéndose estas sobre una Bandeja. EI nivel de pulpa que disminuye se mantiene constante por la adición de agua en cantidades adecuadas. h) Muestrear. Platear Concentrado. i) La Flotación continua basta que se haya cumplido el tiempo de flotación establecido (+2min.), o extraer todas las Espumas. Platear relave. 5.7. CUESTIONARIO.    

Realizar el diagrama de flujo del proceso realizado en el laboratorio. Describa los pasos y lo que sucede durante el proceso de flotación bulk de plomo. Realizar el balance de carga y balance metalúrgico si la ley de cabeza del plomo es 15% y en el relave es de 0.7% en la prueba de flotación. En la pulpa que se alimenta a un circuito de flotación de una planta que trata 2000TMD de mineral de cobre se tiene los siguientes datos: Capacidad de celda 500 ft 3.; Densidad 1300 gr/L; Especie mineralógica Bornita (Cu 5FeS4) de 2 ,80 de peso específico.; Tanque de acondicionamiento de 8' diámetro 10' alto.; Tiempo de flotación 5 minutos.; Proporción de volumen (K) = 85%.; Ley de concentrado de cobre 32%; Ley de relave 0,30% cobre.; Consumo de Z-6, 300 litros al 5% por día.; Peso de concentrado = 200 TM. Peso relave 1800 TMD.

5.8. CALCULAR        

% de Sólidos de la pulpa de alimentación. Calculo del tiempo de acondicionamiento en minutos. Numero de celdas. Peso de concentrado en TM/h. Peso de Relave en TM/h. Radio de concentración. Consumo de reactivo en Kg/TM de mineral y en cc/TMS. Realizar el balance para el siguiente proceso de flotación: DENS

PRODUCTO

%

G.E.

PULPA SOLID. SOLID 3

TM/M

ENSAYOS % Cu

Fe

CONTENIDO METALICO

Ins TMS/Hr

g/cc

Cu

Fe

Ins

DISTRIBUCION, % 3

TM/Hr

M /Hr

GPM

GPM

PESO

PULPA

AGUA

AGUA

PULPA

%

Cu

Fe

Ins

100

100

100

100

ALIM. FRESCA

1,32 36,36

3,00 1,96 10,10 45,98 501,25 9,82 50,63 230,47 1378,44 877,19 3862,14 4598,29

CONC. FINAL

1,30 31,03

3,90 29,84 21,25 9,89

RLV. FINAL

1,23 28,70

2,81 0,26 9,42 48,18 472,44 1,23 44,50 227,62 1646,19 1173,75 5167,87 5907,71 94,25 12,50 87,91 98,76


–

28,81 8,60

6,12

2,85


92,82

–

64,02 281,86 314,41 5,75 87,50 12,09 1,24

VI Ciclo

–

2013-I

14


”

–

PRÁCTICA Nº VI FLOTACIÓN DE PIRITAS AURÍFERAS FLOTACIÓN DE BULK O EN MASA 6.1. OBJETIVOS.  Proporcionar al estudiante experiencia en la realización de pruebas de flotación Bulk también denominada flotación en masa, para la recuperación de oro y plata en un concentrado de piritas. 6.2. PERSONAL.  Profesor.  Grupo de 4 alumnos. 6.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P)  Respirador contra polvo.  Mameluco.  Botas de jebe.  Lentes contra impacto.  Guantes de jebe y cuero.  Tapones de Oído. 6.4. EQUIPO, MATERIALES Y REACTIVOS.  Balanza digital  Mineral (malla -10).  Balanza analítica  Malla Nº 10, 20.  Celda de Flotación Denver Sub A, D-20.  Plato.  Molino de acero DxL(8” x8”)  Estufa.  Bola de acero (11Kg).  Potenciómetro o papel medidor de pH.  Bandeja (cubetas, cucharón, fuentes,  Agitador magnético. cubetas, probeta, alimentador de  Xantato amilico de potasio Z-6 colector. reactivo).  Aeroprometer 404 colector  Filtro de vacío.  Teutón 100 espumante. 6.5. FUNDAMENTO TEORICO. Las especies minerales de oro y plata con frecuencia se encuentran asociadas a los sulfuros y metales básicos como el plomo, cobre, fierro y esporádicamente el zinc y el arsénico. El proceso de flotación por espuma es el más importante proceso de concentración primaria que se utiliza para obtener el cobre, el plomo, el zinc y el fierro en forma de sulfuros, la recuperación de este último es importante por ser portador de metales preciosos (oro y plata) en algunos yacimientos minerales. En otros tipos de yacimientos, con minerales de sulfuros de cobre, plomo y zinc las piritas son estériles en oro y plata y tienen que ser deprimidas (impedir su flotación), para obtener buena calidad de los concentrados de los metales básicos (se observara en prácticas siguientes). Mineral: La muestra de mineral es típica de vetas de cuarzo y feldespatos con valores de oro y plata que se localizan en yacimientos mineralizados Occidental. El oro se presenta como eletrum (aleación natural de oro y plata) y la plata en forma de sulfuros, estos valores están asociados a piritas y escasa galena calcopirita y estalerita. Los concentrados de flotación con los valores de oro y plata tradicionalmente se venden a fundiciones de plomo y de cobre. 6.6. PROCEDIMIENTO. 6.6.1. Preparación de reactivos.  El xantato amílico de potasio y el A-404 se preparan en soluciones de 1% de concentración en peso, es decir 1 gr en 100 mL de agua.  El espumante (teutón 100) es un líquido de baja viscosidad. y se agrega directamente (sin diluir), a través de un gotero o jeringa, cuya gota tiene que ser previamente pesada, (en nuestro caso cada gota pesa 20 mg). Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

15


”

–

6.6.2. Molienda del mineral.  Pesar 1 kg del mineral triturado a - 8 mallas y colocarlo en el interior del molino.  Adicionar 600 mL de agua para tener entre 62 y 65% de sólidos en la pulpa.  Agregar 3 mL de la solución de xantato y 3 mL de la solución aeroprometer 404  Accionar el molino y proporcionar un tiempo de molienda de 15 minutos para tener una molienda de mineral a 55% - 200 mallas, el tiempo de molienda se determina previamente. 6.6.3. Flotación.  Descargar el molino recuperando la pulpa de mineral molido en el recipiente de la celda de flotación con volumen útil de 4.3 L (para tener aproximadamente un 20% de sólidos de flotación).  Colocar la celda en la máquina de flotación Nota: El impulsor de la máquina para ésta capacidad de celda debe trabajar a 1300 rpm que equivale a 1275 pies por minuto de velocidad periférica.  Accionar la maquina con la válvula del aire cerrada y agitar por un minuto y luego medir el pH.  El valor del pH debe estar en el rango de 6.5 a 7.5, la pirita flota mejor a pH ligeramente ácidos (valores entre 6 y 7); en la industria se procura trabajar con pulpas de pH neutras o ligeramente alcalinas para evitar la corrosión del metal de los equipos.  Agregar 1 gota de espumante del frasco - gotero y agitar (acondicionar) por 2 minutos manteniendo la válvula de aire cerrada.  Flotación.- Abrir la válvula del aire, se observa la formación de una cama de espuma compuesta por burbujas de aire cargadas con los minerales que se quieren separar (concentrado).  Recoger el concentrado en una charola y utilizar el plato de tentaduras para observar la calidad del concentrado.  Se debe tomar el tiempo desde que inicia hasta que se agote o termine la flotación. 6.6.4. Filtrado y Secado de Productos.  Los productos obtenidos de la flotación: Concentrado, colas y medios en su caso, son filtrados en el filtro de vacío.  Si los productos presentan difícil asentamiento, es conveniente utilizar floculante y decantar el líquido claro antes de filtrar.  Cuando las colas (producto de mayor peso), presenten serios problemas de asentamiento, aun con floculante se puede tomar una muestra que contenga entre 50 y 100 gr de sólidos, cantidad suficiente para el análisis químico.  El peso de las colas se obtiene por diferencia con el peso del concentrado.  Los productos después de filtrados se colocan en charolas y se introducen a la estufa para secarlos a una temperatura máxima de 85°C 6.6.5. Peso de Productos y Preparación para Análisis Químicos.  Se pesan los productos, se disgregan y se colocan en bolsas debidamente identificadas para enviarlas a un laboratorio de análisis químico (si se requiere). Nota: Por lo general, el instructor proporciona para las prácticas muestras de mineral de composición química conocida, y en consecuencia el instructor proporciona también análisis aproximados de los productos. 6.7. RESULTADOS. El alumno debe desarrollar un breve reporte de la práctica que debe incluir:  Un balance metalúrgico a partir de los pesos de los productos y de los análisis químicos proporcionados por el instructor.  Comentarios y observaciones sobre el proceso en el laboratorio y si es posible relacionarlo con el proceso a nivel industrial. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

16


”

–

PRACTICA N° VII FLOT ACION DE MINERALES POLIMETALICOS Pb-Zn 7.1. OBJETIVOS. 



Ejecutar pruebas de flotación diferencial para minerales sulfurados polimetálicos Pb-Zn de acuerdo a los estándares de una planta convencional. Adquirir el adiestramiento necesario para la obtención de concentrados de plomo y zinc.

7.2. PERSONAL. 

Profesor.

Profesor.



7.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P)   

Respirador contra polvo. Lentes contra impacto. Guantes de jebe, y cuero.

  


7.4. EQUIPOS Y MATERIALES.  



Balanza (peso min. 50 Kg). Mineral de polimetálico con granulometría 100% menos 10 malla. Baldes de plástico.



 

Reactivos de flotación, xantatos, espumante MIBC, depresores, activador cal. Celdas de flotación a nivel laboratorio. Molino 8" x 8".

7.5. FUNDAMENTO. La flotación es un proceso de separación de minerales a partir de pulpas por medio de burbujas y en base a sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Las formas de separación pueden ser de flotación colectiva (bulk) con 2 0 más componentes y la flotación selectiva o diferencial con una especie en cada uno de los productos obtenidos par etapas. Cuando la parte estéril es una fracción menor en el material, la separación par flotación es de purificación a Limpieza. La flotación diferencial de minerales polimetálicos permite observar el efecto de los depresores en una flotación y en la que se logran obtener 2 concentrados en forma independiente Se destacan las siguientes variables:  Calidad y dosificaci6n de reactivos pH  Tamaño de particular  Aireación.  Densidad de pulpa y/o porcentaje de s6lidos  Tipo de celda.  Tiempo de flotación 7.6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. La sección se dividirá grupos. Cada grupo desarrollara cada parte en que consta la práctica de acuerdo a las indicaciones del profesor. Cada grupo trabajara en una celda de flotación con 1 kg de mineral. Preparar los siguientes reactivos:  ZnS04 = 100 CC al10%  Z-11 = 100cca110%  NaCN = 100 cc al 10 %  CuS04 = 100 cc al10 % Calcular y pesar 1 kg de mineral de cabeza a fin de ejecutar la prueba de flotación. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

17


”

–

En la molienda adicionar   Agua 500cc (67%). ZnS04 = 3 cc al10%  Cal = 0.4 gr  NaCN = 0.3 cc al 10 % Tiempo= 12 minutos; Transferir la pulpa a un balde con mínima dosis de agua. 7.6.1. Acondicionamiento. Transferir la pulpa a la celda de flotación con agitación pero sin inyección de aire adicionar los siguientes reactivos:  NaCN = 0.3 cc al 10 %  Colector Z-11 =0.8 cc  ZnS04 = 1.2 cc al 10 %  MIBC = 1 gota (7 mg) en forma pura, pH=7. 7.6.2. Flotación de Plomo. La flotación se inicia tan pronto se abra la llave de aire en la celda autoaspirante. Proceder a flotar mineral de galena retirando las espumas. Se consigue simular la flotaci6n rougher de plomo con depresi6n de Zinc, Tiempo igual a 6 minutos. AI cabo de los 6 minutos retirar la fuente de concentrado rougher de plomo y proceder a acondicionar para flotar el zinc deprimido. 7.6.3. Flotación de Zinc. En la etapa de acondicionamiento llevar el pH con cal hasta un valor pH= 8.5 – 11.5.  CuS04 = 6cc al10 %  MIBC = 1 gota (7 mg)  XantatoZ-11 =0.5cc al 10 %  Tiempo = 5 minutos. 7.6.4. Flotación Cleaner. Cada concentrado rougher de plomo y zinc debe ser llevado, a la etapa de limpieza. Concentrado de plomo: Adición de 2cc de solución de NaCN y 0.8cc al 10% de solución ZnS04 =1cc al 10% Tiempo = 4 minutos Concentrado de Zinc: S/R. 7.6.5. Tratamiento de Producto. Los concentrados serán secados y pesados EI relave será descartado y eliminado a la poza de relaves Limpiar y secar su área de trabajo 7.7. BALANCE METALÚRGICO. Con los pesos determinados de concentrados y relaves, y de acuerdo a leyes estimadas se procede a ejecutar el balance metalúrgico de la prueba. Tabla N° 7-1: Balance Metalúrgico Peso Zinc Plomo gr %P %Zn Zn(T) %Pb Pb(T) 110 11.43 1.8 1.98 62.5 68.75 4.2 0.44 0.8 0.03 2.3 0.10 95 9.87 52 49.40 1 0.95 50 5.20 15 7.50 0.75 0.38 703 73.06 0.5 3.52 0.4 2.81 1500 100 6.49 62.43 7.59 72.98

Producto Concentrado Pb Medios Pb Concentrado Zn Medios Zn Relave Cabeza


–


–

VI Ciclo

Recuperación Zn Pb 3.17 94.20 0.05 0.13 79.13 1.30 12.01 0.51 5.63 3.85 100.00 100.00

–

2013-I

18


”

–

PRACTICA N° VIII FLOTACIÓN DE MINERALES DE ZINC 8.1. OBJETIVOS. Estudiar las técnicas de flotación empleadas en las plantas concentradoras peruanas, para el beneficio de minerales Pb-Ag-Zn. Adiestrar al alumno en la metodología práctica que se sigue en la realización de flotación experimental a nivel laboratorio.

 

8.2. PERSONAL. 

Profesor.




8.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P)  

Respirador para gases. Guantes de jebe, y cuero.

 

Mameluco. Lentes contra impacto.

 

Botas de jebe. Tapones de Oído.

8.4. EQUIPO Y MATERIALES.   

Molino de bolas y celda de flotación. pH metro y solución buffer alcalino. Pizeta, espátula y cucharas de fierro.

     

Reactivos de flotación y cal. Probeta de 1000,150, 250 cm 3. Balanza. Bandeja enlozadas. Celdas de 0.5 y 1 Kg. Mineral polimetálico (-10m).

Vasos de 250 cc. Matraces de 250cc. Reporte de prueba experimental. Cronometro. Baldes plásticos

    

8.5. FUNDAMENTO TEORICO. En la concentración de minerales polimetálicos, se obtienen concentrados Pb-Ag-zn, los cuales pueden contener cantidades variables de Au, Fe, As, Sb y otros elementos. Los métodos de tratamiento son igualmente diversos en la secuencia de flotación. La flotación e minerales conteniendo Pb, Ag, Zn, y Fe por encima de 5% total como sulfuros, requieren separarse en concentrados Pb-Ag, Zn, utilizando inicialmente reactivos depresores de ZnS y FeS 2, y promotores de PbS en una primera etapa. Los depresores utilizados son el ZnSO 4 y NaCN en cantidades de 400 – 800 gr/TM, con una proporción de 4 a 10 partes de sulfato por una de cianuro. La depresión de los sulfuros de Zinc y fierro es posible por modificación de superficies que no permite la acción de los colectores, por acción de complejos: Zn + 2 CN-  Zn (CN)2Zn (CN)2- + 2 CN-  Zn (CN)4-2 La actividad del zinc en una segunda etapa ocurre variando el pH hasta 10-12, empleando el reactivo activador CuSO 4, y la acción de promotores y colectores; la separación del fierro (pirita) ocurre por su baja flotabilidad a pH alto. 8.6. PROCEDIMIENTO. La sección se dividirá en 2 a 3 grupos, según lo indique el profesor de práctica. 8.6.1. Molienda. a) Retirar las bolas de molino y lavar su interior. b) Pesar 1 Kg de mineral polimetálico. Moler Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–

d) Agregar los reactivos que se indican en la hoja de reporte experimental.


–

VI Ciclo

–

2013-I

19


”

–

durante el tiempo que se indique para cada grupo.   c) Dilución de molienda:     

e) Medir el pH de la molienda. f) Separar la pulpa de las bolas, utilizando la menor cantidad de agua posible.

8.6.2. Flotación de Plomo. a) Transferir la pulpa a la celda de flotación. d) Adicionar el colector (xantato) y continuar el b) Iniciar el acondicionamiento, controlando acondicionamiento, por 3 minutos más agregar el tiempo y pH. espumante 1 minuto antes de finalizar el c) Acondicionador por 3 minutos con los acondicionamiento. reactivos depresores de zinc y fierro, de e) Abrir la llave de aire e iniciar la flotación hasta el acuerdo a las dosificaciones que se le agotamiento de plomo y baja cantidad de Zn y Fe indique. en el plateo. 8.6.3. Flotación de Zinc. a) Acondicionar por 3 minutos a pH 10-12 con c) Agregar el colector (xantato), y el espumante cal. Pesar la cantidad de cal utilizada. 1 minuto para finalizar el acondicionamiento. b) Adicionar CuSO4 con la dosificación adecuada, d) Abrir la llave de aire y flotar hasta y continuar acondicionando acá 3 minutos. agotamiento del Zinc. 8.6.4. Flotación Cleaner Plomo y Zinc. a) Efectuar las etapas de limpieza de Plomo y Zinc en forma b) Desaguar todas las separada, agregando los reactivos que se le indique, si bandejas. Secar y pesar los fuera necesario. productos. 8.7. Balance Metalúrgico. Con los pesos obtenidos y las leyes estimadas, efectuar el Balance metalúrgico de la prueba, con la explicación que se hará en el aula de prácticas. 8.8. CUESTIONARIO. a. Presentar el diagrama de flujo seguido en el laboratorio, indicando las principales operaciones y condiciones. b. Presentar los cálculos del balance metalúrgico. - % peso de cada producto. - Distribución porcentual del contenido metálico - Contenidos metálicos y cabeza calculada en cada producto. de cada elemento. - Recuperación y ratio de concentración. c. Reactivos de flotación utilizados: - Calculo de consumo a nivel laboratorio. - Puntos de adición en cada etapa. - Describir brevemente la función de cada uno de los reactivos utilizados en la prueba. d. Mencione 10 plantas concentradoras de procesamiento de minerales polimetálicos Pb-Ag-Zn, indicando las de mayor producción. e. Presentar el flow sheet de una planta concentradora peruana de minerales polimetálico. f. En la flotación. - ¿Qué minerales ha observado en la flotación efectuada? - ¿Qué modificaciones efectuaría para mejorar la flotación de plomo y zinc efectuada? - ¿Qué ocurre con los medios en la flotación a nivel industrial? Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

20


”

–

PRACTICA N° IX FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE 9.1. OBJETIVOS.  Estudiar

la flotación de sulfuros de cobre a nivel batch.  Familiarizar al estudiante con los reactivos empleados, su dosificación y las condiciones para la obtención de concentrados de cobre .Adiestrar al alumno en la metodología practica que se sigue en la realización de flotación experimental nivel laboratorio. 9.2. PERSONAL. 

Docente.








Respirador gases. Lentes contra impacto. Guantes de jebe y guantes de cuero.

 

9.4. EQUIPO Y MATERIALES.       

Mineral de cobre sulfurado (-10m). Molino de bolas y celda de flotación. Balanza. Celdas de 0.5 y 1 Kg. pH metro y solución buffer alcalino. Bandeja enlozadas y baldes plásticos. Pizeta, espátula y cucharas de fierro.

      

Reactivos de flotación y cal. Probeta de 1000,100 cm 3. Vasos de 250 cc. Matraces de 250cc. Reporte de prueba experimental. Cronometro, luna de reloj. Gotero y jeringas descartables

9.5. FUNDAMENTO TEORICO. La flotación es un proceso de separación de minerales a partir de pulpas por medio de burbujas y en base a sus propiedades hidrofilicas e hidrofobicas. Las formas de separación pueden ser de flotación colectiva (bulk) con 2 o más componentes, y la flotación selectiva (diferencial) con una especie en cada uno de los productos obtenidos por etapas. Cuando la parte estéril es una fracción menor en el material, la separación por flotación es de purificación o limpieza. En laboratorio se efectúa en celdas de flotación experimental. Las variables del proceso de flotación son: a. Naturaleza del mineral d. Calidad y dosificación f. Calidad del agua. b. Tamaña de la partícula de reactivos. g. Tiempo de flotación. h. Temperatura de la pulpa (influencia de gruesos y lamas) e. densidad de pulpa y/o c. pH porcentaje de sólidos. i. Aireación. La flotación de los sulfuros de cobre, asociados a pirita ocurre par modificación de la alcalinidad (pH mayor a) empleando reactivos como cal, cianuro de sodio y espumante. 9.6. PROCEDIMIENTO. La sección se dividirá en 3 grupos, según lo indique el profesor de práctica. 9.6.1. Molienda. a) Previamente retirar las bolas de molino y lavar su interior. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

21


”

–

b) c) d) e) f)

Pesar 1 Kg de mineral cobre. Moler durante el tiempo que se indique para cada grupo.   Dilución de molienda: agua =500cc;     Agregar los reactivos que se indican en la hoja de reporte experimental. Medir el pH de la molienda y anotar. Separar la pulpa de las bolas, utilizando la menor cantidad de agua posible.

9.6.2. Flotación. a) b) c) d) e) f) g) h) i)

Transferir la pulpa a la celda de flotación. Iniciar el acondicionamiento, controlando tiempo y pH. Adicionar el colector (xantato), que se indique en el cuadro de dosificación Agregar el espumante un minuto antes de finalizar el acondicionamiento diluyendo la pulpa. Abrir la llave de aire e iniciar la flotación rougher. Flotear el concentrado y observar su composición. Desalojar el relave final y transferir el concentrado Rougher a una celda de menor capacidad. Efectuar la flotación cleaner (limpieza) agregando los reactivos necesarios. Filtrar, secar y pesar el concentrado obtenido.

9.7. BALANCE METALURGICO. Con los pesos obtenidos y las leyes estimadas, efectuar el Balance metalúrgico de la prueba, con la explicación que se hará en el aula de prácticas. 9.8. CUESTIONARIO. a) Presentar el diagrama de flujo seguido en el laboratorio, indicando las principales operaciones y condiciones. b) Presentar los cálculos del balance metalúrgico. - % peso de cada producto. - Contenidos metálicos y cabeza calculada de cada elemento. - Distribución porcentual del contenido metálico en cada producto. - Recuperación y ratio de concentración. c) Reactivos de flotación utilizados: - Calculo de consumo a nivel laboratorio. - Puntos de adición en cada etapa. - Describir brevemente la función de cada uno de los reactivos utilizados en la prueba. d) Mencione 10 plantas concentradoras de procesamiento de minerales cobre. e) Presentar el flow sheet de una planta concentradora peruana de minerales cobre. f) Según las formulas usuales de comercialización de concentrados de cobre y el precio actual del cobre. ¿Cuál es el valor en $ del concentrado obtenido en flotación del laboratorio? Utilizando el porcentaje seguido en el curso de cálculo metalúrgico.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

22


”

–

PRACTICA N° X FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE OXIDADO 10.1. OBJETIVOS.  Estudiar de la flotación de

minerales de cobre oxidado.  Familiarizar al estudiante con los reactivos empleados, su dosificación y las condiciones para la obtención de concentrados de cobre .Adiestrar al alumno en la metodología practica que se sigue en la realización de flotación experimental nivel laboratorio. 10.2. PERSONAL. 

Docente.








Respirador gases. Lentes contra impacto. Guantes de jebe y guantes de cuero.

 

10.4. EQUIPO Y MATERIALES.      

Mineral de cobre oxidado (-10m). Molino de bolas 8´x8´y celda de flotación. Balanza, Celdas de 0.5 y 1 Kg. pH metro y solución buffer alcalino. Bandeja enlozadas y baldes plásticos. Pizeta, espátula y cucharas de fierro.

    

Reactivos de flotación, cal, Cyprus-zz100 Petróleo, Z – 6, A – 404, D250, Na2S. Vasos de 250 cc. Matraces de 250cc. Cronometro, luna de reloj. Gotero y jeringas descartables

10.5. FUNDAMENTO TEORICO. 10.5.1. Flotación de Minerales Oxidados. En el caso de los oxi-minerales, la comprensión de los aspectos más fundamentales de los mecanismos operantes durante el proceso de la flotación se encuentra aún en una etapa menos avanzada que en el caso de los sulfuros y sus similares. Una de las razones que explican lo señalado anteriormente es que los oxi-minerales constituyen un universo mucho más amplio y diverso que el de los sulfuros. Las diferencias de composición química, estructura cristaloquímica y solubilidad en agua, están entre los aspectos con mayor grado de diversidad que presentan los minerales oxidados. También la gran variedad de colectores aniónicos y catiónicos, usados en la flotación de estos minerales, con grandes diferencias de propiedades químicas, presentan complejidades mucho mayor que los tio-compuestos usados para los minerales sulfurados; los tio-compuestos son una clase de compuestos bastante más uniformes e químicamente más simples que los colectores empleados en la flotación de los oxi-minerales. En relación a los mecanismos de flotación de los oxi-minerales, a pesar de los significativos progresos obtenidos, el panorama general aún no es claro. En general, se conocen mejor casos específicos de clases de colectores con grupos o minerales aislados.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

23


”

–

10.5.2. Teorías de flotación de oxi-minerales. Algunas teorías han sido propuestas para explicar los mecanismos de adsorción de colectores (catiónicos y aniónicos) en superficies minerales no-súlfuros (óxidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, nitratos, sulfatos, y otros). Dentro estas teorías se destacan las siguientes: Teoría de la adsorción iónica o de la formación de hemi-micelas. Teoría de la solubilidad. Teoría de la formación de complejos ionomoleculares.   

10.6. PROCEDIMIENTO. La sección se dividirá en 3 grupos, según lo indique el profesor de práctica. 10.6.1. Molienda. d) e) f) g)

Previamente retirar las bolas de molino y lavar su interior. Pesar 1 Kg de mineral cobre. Moler durante el tiempo que se indique para cada grupo. Dilución de molienda: agua =500cc; D=0.5. Agregar los reactivos que se indican. Tiempo (min.): 15 Gravedad Espec : 2.6 Mineral (gr): 1,000 Cal (gr): 3 % Sólidos : 60 Na2S (mL): 4 Malla : - 10 pH : 9 h) Medir el pH de la molienda y anotar. i) Separar la pulpa de las bolas, utilizando la menor cantidad de agua posible. 10.6.2. Acondicionamiento. Tiempo (minutos): % Sólidos : % Malla -200 (%):

5 25 69

pH : 9 Petróleo (mL): 1 Z - 6 (mL) : 1

10.6.3. Flotación. f) Transferir la pulpa a la celda de flotación. g) Iniciar el acondicionamiento, controlando tiempo y pH. h) Adicionar el colector (xantato), que se indique en el cuadro de dosificación i) Agregar el espumante un minuto antes de finalizar el acondicionamiento diluyendo la pulpa. j) Abrir la llave de aire e iniciar la flotación rougher. k) Platear el concentrado y observar su composición. l) Desalojar el relave final y transferir el concentrado Rougher a una celda de menor capacidad. m) Efectuar la flotación cleaner (limpieza) agregando los reactivos necesarios. n) Filtrar, secar y pesar el concentrado obtenido. Flotación Ro 1 =20 min Flotación Scavenger T=10min Tiempo : 10 min CyprusA - 404 : 0.3 cc zz100 : 12cc 3 Petróleo 1.5 cc D250: gotas Z-6 : 1.5 cc Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

24


”

–

10.6.4. Balance Metalúrgico. Con los pesos obtenidos y las leyes estimadas, efectuar el Balance metalúrgico de la prueba, con la explicación que se hará en el aula de prácticas. Balance Metalúrgico Leyes Peso Cont. % Producto % Cu Tot. % Cu Sol. gr Fino Recup Cabeza 6.00 1,000 90.000 100.00 Conc. Cu. 16.72 396.362 66.272 73.64 Relave 2.15 1,103.638 23.728 26.36 10.7.

CUESTIONARIO.

d) Presentar el diagrama de flujo seguido en el laboratorio, indicando las principales operaciones y condiciones. e) Presentar los cálculos del balance metalúrgico. - % peso de cada producto. - Contenidos metálicos y cabeza calculada de cada elemento. - Distribución porcentual del contenido metálico en cada producto. - Recuperación y ratio de concentración. f) Reactivos de flotación utilizados: - Calculo de consumo a nivel laboratorio. - Puntos de adición en cada etapa. - Describir brevemente la función de cada uno de los reactivos utilizados en la prueba. g) Mencione 10 plantas concentradoras de procesamiento de minerales cobre. h) Presentar el flow sheet de una planta concentradora peruana de minerales cobre. i) Según las formulas usuales de comercialización de concentrados de cobre y el precio actual del cobre. ¿Cuál es el valor en $ del concentrado obtenido en flotación del laboratorio? Utilizando el porcentaje seguido en el curso de cálculo metalúrgico.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

25


”

–

PRACTICA N° XI FLOTACIÓN DE SULFUROS Y SULFOSALES DE PLATA 11.1. OBJETIVOS.  Experimentar, observar y deducir el proceso de flotación aplicable al beneficio de minerales de sulfuros de plata (flotación Bulk). 11.2. PERSONAL.  Profesor.  Grupo de 4 alumnos. 11.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P)  Respirador contra polvo.  Mameluco.  Lentes contra impacto.  Botas de jebe.  Guantes de jebe, y cuero.  Tapones de Oído. 11.4. EQUIPO, MATERIALES Y REACTIVOS.  Balanza electrónica.  Malla Nº 10, 20.  Balanza analítica  Plato.  Celda de Flotación Denver.  Estufa.  Molino de acero DxL(8”x 8”)  Potenciómetro o papel medidor de pH.  Bola de acero (11Kg).  Agitador magnético.  Bandeja (cubetas, cucharón,fuentes,  Cal hidratada cubetas, probeta, alimentador de  Aerofloat 25 colector reactivo).  Xantato isopropilico de sodio (Z-6)  Filtro de vacio. colector.  Mineral (malla -10).  Teutón 100 espumante. 11.5. FUNDAMENTO TEORICO. Los principal productor de plata en el mundo, existen múltiples yacimientos minerales donde la plata es el elemento químico de mayor interés económico. Desde el punto de vista mineralógico la plata puede presentarse como sulfuros, sulfosales, cloruros e inclusive plata nativa, adicionalmente estas especies minerales pueden estar asociadas en diferentes proporciones con especies minerales de plomo, cobre, fierro y raramente con zinc. Para concretar la plata algunas empresas utilizan el proceso de flotación Bulk, es decir, una flotación masiva de sulfuros. Es aplicable cuando la cantidad de metales básicos (plomo - zinc) es baja. Cuando la cantidad de plomo y zinc es alta se emplea el proceso de flotación diferencial que consiste en obtener primeramente un concentrado de plomo con los valores de plata y enseguida un concentrado de zinc. Esta práctica ilustra criterios para determinar desde el punto de vista metalúrgico la conveniencia de aplicar una flotación Bulk o una flotación diferencial. Mineral: Muestra procedente de los yacimientos minerales son principalmente vetas de cuarzo con valores de plata, plomo, zinc y muy escaso oro y cobre, como mineral accesorio se encuentran piritas. 11.6. PROCEDIMIENTO. 11.6.1. Preparación de Reactivos.  El Xantato isopropilico de sodio se preparan por separado en una solución al 1% de concentración en peso (1 g en 100 mL. de agua).  El aerofloat 25 y el espumante se dosifican con gotero (1 gota aerofloat 25 igual a 25 mg) 1 gota de espumante igual a 20 mg Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

26


”

–

11.6.2. Molienda del Mineral.  Pesar 1 kg del mineral triturado a - 8 mallas y colocarlo en el interior del molino  Adicionar 600 mL de agua para tener entre 62 y 65% de sólidos en la pulpa  Agregar 1 gota de aerofloat 25 y 2 mL de solución de xantato.  Accionar el molino y proporcionar un tiempo de molienda de 15 minutos para tener una molienda de mineral a 55% - 200 mallas, el tiempo de molienda se determina previamente. 11.6.3. Flotación.  Descargar el molino recuperando la pulpa de mineral molido en el recipiente de la celda de flotación con volumen útil de 4.3 L (para tener aproximadamente un 20% de sólidos en la flotación).  Colocar una celda en la máquina de flotación. Nota: El impulsor debe de trabajar a 1300 rpm que equivale a 1275 pies por minuto de velocidad periférica. Accionar la máquina con la válvula del aire cerrada y agitar por un minuto y luego medir el pH. El rango de pH debe estar entre valores de 6.8 a 8.  Agregar 1 gota de espumante del frasco - gotero y agitar (acondicionar) por 2 minutos manteniendo la válvula de aire cerrada.  Flotación.- Abrir la válvula del aire, se observa la formación de una cama de espuma compuesta por burbujas de aire cargada por con los minerales que se quieren separar (concentrado). Recoger el concentrado en una charola y utilizar el plato de tentaduras para observar la calidad del concentrado. Se debe tomar el tiempo desde que inicia hasta que se agote o termine la flotación. 11.6.4. Filtrado y Secado de Productos.  Los productos obtenidos de la flotación: Concentrado, colas y medios en su caso, son filtrados en el filtro de vacío.  Si los productos presentan difícil asentamiento es conveniente utilizar floculante y decantar el líquido claro antes de filtrar.  Cuando las colas (producto de mayor peso), presenten serios problemas de asentamiento aun con floculante se puede tomar una muestra que contenga entre 50 y 100 gr de sólidos, cantidad suficiente para el análisis químico.  El peso de colas se obtiene por diferencia con el peso del concertado  Los productos después de filtrados se colocan en charolas y se introducen a la estufa para secarlos a una temperatura máxima de 85°C. 11.6.5. Peso de Productos y Preparación para Análisis Químicos:  Se pesan los productos, se disgregan y se colocan en bolsas debidamente identificadas para enviarlas a un laboratorio de análisis químico (si se requiere). Nota: Por lo general, el instructor proporciona para las prácticas muestras de mineral de composición química conocida, y en consecuencia el instructor, proporciona también análisis aproximados de los productos. 11.7. RESULTADOS. El alumno debe desarrollar un breve reporte de la práctica que debe incluir: - Un balance metalúrgico a partir de los pesos de los productos y de los análisis químicos proporcionados por el instructor. 


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

27


”

–

- Comentarios y observaciones sobre el proceso en el laboratorio y si es posible relacionarlo con el proceso a nivel industrial. 11.8. CUESTIONARIO. a) Presentar el diagrama de flujo seguido en el laboratorio, indicando las principales operaciones y condiciones. b) Presentar los cálculos del balance metalúrgico. Peso Cabeza Cnc. Final Cnc. Scavenger Con. Medios Cola Final

Gr 1500


–

% 100 0.5 0.8 2.5 96.1

gr/TM Ag 95.5 4482 411 558 57


Metal gr

–

VI Ciclo

Rec. %

–

2013-I

Rc

28


”

–

PRACTICA Nº XII FLOTACIÓN ANIÓNICA DE MINERALES NO METÁLICOS 12.1. OBJETIVOS. 

Observar y conocer los principales conceptos aplicables en la flotación de minerales no metálicos, tales como la barita, fluorita, fosfatos de calcio, óxidos de fierro, óxidos y carbonatos de manganeso, tungstatos de calcio y otros minerales, utilizando colectores tipo de ácido graso y sulfunatos de petróleo.

12.2. PERSONAL. 

Profesor.



Grupo de 4 alumnos.






 

12.4. EQUIPO, MATERIALES Y REACTIVOS.         

Balanza digital. Balanza analítica Celda de Flotación Denver.

 Estufa.  Potenciómetro o

papel medidor de pH.  Agitador magnético.  Carbonato de sodio (soda Ash). Molino de acero DxL(8”x8”) Bola de acero (8.94 Kg).  Flotapol 2r eqm-96352 (ácido graso) o Bandeja (cubetas, cucharón, fuentes, sulfonato de petróleo. cubetas, probeta, alimentador de reactivo).  Aceite diesel (si se requiere). Filtro de vacio.  Metil isobutil carbinol MIBC (si se requiere). Mineral (malla -10).  Mineral: Alternativas, Barita, Fluorita, Óxidos Malla Nº 10, 20.; Plato. de manganeso, Fosfatos de calcio (fosforita).

12.5. FUNDAMENTO TEORICO. La concentración por flotación de minerales no metálicos es más complicados que la de minerales metálicos (sulfuros); la dificultad se debe a que los sulfuros son cristales densos y bien definidos y de composición química también definida, los minerales no metálicos por otra parte son a menudo cristales porosos con impurezas incluidas y con grandes áreas de superficie que en consecuencia consumen mayor cantidad de reactivos, en muchas ocasiones es preferible eliminar, previo a la flotación, las partículas finas de mineral y ganga denominadas lamas, mediante clasificación con agua (deslamado), ésta operación reduce el consumo de reactivos y facilita la obtención de concentrados de buena calidad. La aplicación en el Estado de Chihuahua se puede observar en el proceso de beneficio de los minerales de fierro de Hércules, donde las impurezas constituidas principalmente por fosfato de calcio (apatita) son flotados, quedando en la cola el mineral de fierro como producto de buena calidad (a este proceso se le ha denominado flotación inversa). Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

29


”

–

Las otras aplicaciones importantes de esta tipo de flotación es con la fluorita y la barita, el aumento de temperatura de la pulpa de flotación juega un papel muy importante en la eficiencia del proceso, particularmente en la fluorita donde la especificación de los compradores de concentrados de fluorita grado ácido establecen un mínimo de 98% de fluorita (CaF 2). 12.6. PROCEDIMIENTO. 12.6.1. Preparación de Reactivos.    

Carbonato de sodio.- preparar una solución al 5% de concentración en peso (50 gr/L). Flotapol 2r (ácido graso). - dosificar con gotero. En caso de utilizar sulfonato de petróleo diluir 3 gr en 300 mL de agua y calentar con agitación a 60°C (solución al 1% en peso). El diesel y el espumante MIBC dosificarlos con gotero, si se requieren.

12.6.2. Molienda del Mineral.    

Pesar 1 kilo del mineral triturado a - 20 mallas y colocarlo en el interior del molino Adicionar 600 mL de agua para tener entre 62 y 65% de sólidos en la pulpa. Accionar el molino y proporcionar un tiempo de molienda de mineral a 55% - 200 malla, el tiempo de molienda se determina previamente. Moler el otro kilo de mineral en forma semejante.

12.6.3. Flotación. 

Descargar el molino recuperando la pulpa de mineral molido en el recipiente de la caída de flotación con volumen útil de 4.3 L.

12.6.4. Deslamado.  Colocar

la pulpa de los 2 kg de mineral molido en una bandeja de 10 a 12 L de capacidad y adicionar agua hasta tener un volumen de aproximadamente 8L, con minerales arcillosos, el peso de este producto tiene que obtenerse ya que forma parte del balance metalúrgico.

12.6.5. Acondicionamiento Para Flotación. 

  

Colocar el mineral deslamado en la celda de flotación con volumen útil de 4.3 L utilizando el agua indispensable para tener un volumen de pulpa de 2.5 L aproximadamente (en este tipo de flotación el acondicionamiento de los reactivos es recomendable realizando con un mínimo de 50% de sólidos en la pulpa), y recordar que el acondicionamiento se realiza con la válvula del aire cerrada. Agregar solución de carbonato de sodio hasta alcanzar un pH de 9.0 (medir el volumen de solución empleado). Agregar colector en la cantidad que el instructor especifique ya que depende del tipo y calidad del mineral con el que se practique. Proporcionar tiempo de acondicionamiento de 2 minutos.

12.6.6. Flotación 

Adicionar agua alcalinizada (pH=9) con carbonato de sodio al nivel de flotación y abrir la válvula del aire.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

30


”

–

  

Observar la espuma, en este momento se determina si es necesario agregar espumante y/o diesel, si es el caso, cerrar el aire y acondicionar por un tiempo de 2 minutos. Realizar la flotación tomando el tiempo. Con frecuencia es necesario realizar hasta cuatro adiciones para tener una buena recuperación; el número de adiciones se determina mediante observación de la tentadora de una muestra de la cola que toma introduciendo en la celda un pequeño recipiente.

12.6.7. Filtrado y Secado de Productos. 

Las lamas y los productos de la flotación se filtran y secan conforme a los procedimientos indicados en las prácticas anteriores

12.6.8. Peso de Productos  Con

el peso de los productos y los análisis aproximados que el instructor proporcione el alumno puede elaborar un balance metalúrgico.

12.7. RESULTADOS.  Además

del balance metalúrgico el alumno debe incluir en su reporte comentarios sobre el balance, el proceso y el cálculo de la cantidad de los recursos utilizados expresados en gramos por tonelada de mineral.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

31


”

–

PRACTICA N° XIII LABORATORIO DE ESPESAMIENTO (3 semanas) 13.1. OBJETIVO. 

El objetivo de este laboratorio es determinar los parámetros de espesamiento de un material y, con los resultados, diseñar un espesador y simular su comportamiento bajo distintas condiciones de operación.

13.2. PERSONAL. 

Profesor.



Grupo de 4 alumnos.

13.3. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P)  

Respirador contra polvo. Lentes contra impacto.

 

Mameluco. Guantes de jebe.

 

Botas de jebe. Tapones de Oído.

13.4. EQUIPO / HERRAMIENTAS / MATERIALES. Probeta graduada de 100 a 1000 ml.  Cronómetro. 

 Pipeta o jeringas.

 Balanza

 Solución de floculante al 0.01 %

 Calculadora.

13.5. MARCO TEORICO. 13.5.1. Parámetros de Sedimentación. La cuantificación de la sedimentación se hace a través de la concentración de la suspensión, medida como fracción volumétrica de sólidos, y por la densidad de flujo de sólidos, definida como el producto de la concentración y la velocidad de la suspensión. Se realiza pruebas de sedimentación batch a distintas concentraciones, midiendo la velocidad de asentamiento de la interface agua-suspensión con el tiempo. La tabla N°1 muestra un ejemplo de datos de suspensiones de carbonato de calcio. Para estos datos las curvas de sedimentación se muestran en la figura 1.

Fig. N° 9-1: Curva de sedimentación de carbonato de calcio a diferentes concentraciones (datos de la tabla 1). Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

32


”

–

Tabla N° 9-1: Datos de velocidad de sedimentación de carbonato de calcio FI=0,265

FI=0,103

Altura en m

Tiempo en s

0 1692 2304 3204 6804 10404 15804 23004 37404 51804 66204 80604 95004 109404 123804 138204 152604 167004 181404 195804 210204 v s= = f k=

Altura en m

Tiempo en s

0,338 0,336 0,335 0,331 0,329 0,326 0,319 0,312 0,301 0,291 0,277 0,274 0,264 0,257 0,252 0,247 0,243 0,238 0,235 0,232 0,230 -0,00000144 0,265 -3,816E-07

FI=0,044

0 1080 1368 1692 1980 2556 3132 6120 9720 15120 22320 36720 51120 65520 79920 94320 108720 123120 137520 151920 166320 -0,0000307 0,103 -3,1621E-06

0,338 0,292 0,284 0,274 0,265 0,247 0,230 0,172 0,162 0,150 0,139 0,127 0,122 0,118 0,117 0,115 0,115 0,115 0,113 0,113 0,113

Tiempo en s

FI=0,017

Altura en m

0 1080 1332 1620 1908 2520 3096 6120 9720 15120 22320 36720 51120 65520 79920 94320 108720 123120 137520 151920 166320 -0,0000797 0,044 -3,5068E-06

Tiempo en s

0,338 0,210 0,186 0,162 0,144 0,112 0,096 0,079 0,073 0,064 0,061 0,057 0,056 0,056 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054

Altura en m

0 468 720 1008 1908 2520 5508 9108 14508 21708 36108 50508 64908 79308 93708 108108 122508 136908 151308 165708 180108

0,338 0,128 0,076 0,051 0,044 0,041 0,037 0,030 0,029 0,029 0,028 0,028 0,027 0,027 0,027 0,026 0,026 0,025 0,025 0,025 0,025

0,000143 0,017 -0,000002431

0.330

0.150

FI=0.103

0.310

Serie1

=0.20

0.290

s 0.100 o r t e m n e a r u t l A0.050

Serie1

=0.017

s o r t e 0.270 m n e a 0.250 r u t l A

0.230 y = -1.43E-04x + 1.89E-01 2 R = 9.45E-01

y = -3.07E-05x + 3.26E-01 2 R = 1.00E+00

0.210

0.000

0.190 0

500

1000

1500

0

1000

Tiempo en segundos

2000

3000

4000

Tiempo en segundos

Fig. N° 9-2: Velocidades iniciales de sedimentación, a) y b) (datos de la tabla 1) 0.250

0.350

Serie1

0.200 s o r t e 0.150 m n e a r u 0.100 t l A

=0.044

Serie

s o r t e0.330 m n e a r u0.320 t l A

y = -7.97E-05x + 2.94E-01 2 R = 9.93E-01

0.050

y = -1.44E-06x + 3.38E-01 2 R = 9.01E-01

0.310

0.000 0

500

1000

=0.265

0.340

1500

2000

2500

0.300 0

2000

Tiempo en segundos

4000

6000

8000

10000

Tiempo en segundos

Fig. N° 9-3: Velocidades iniciales de sedimentación, c) y d) (datos de la tabla 8.1).


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

33


”

–

0 1.50E-04

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.00E+00 -5.00E-07 s / m-1.00E-06 s o d i -1.50E-06 l ó s e d -2.00E-06 o j u l f -2.50E-06 e d d a -3.00E-06 d i s n e -3.50E-06 D

1.00E-04

) 1 ( * d a d i c o l e V

y = 1.72E-04x1.56E+01 R² = 9.99E-01

5.00E-05

-4.00E-06 0.00E+00 0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

-4.50E-06 Fracción volumétrica de sólidos

Porosidad

a) Correlación de Richardson y Zaki.

b) Curva de densidad de flujo.

Fig. N°9-4: Parámetros de sedimentación: Velocidad de sedimentación versus porosidad y densidad de flujo de sólidos versus concentración (datos de la tabla 1).

El asentamiento inicial de las suspensiones permite calcular la velocidad inicial de sedimentación como la pendiente inicial de las curva de sedimentación de cada concentración, como aparece en detalle en las figuras 2 y 3. Graficando las velocidades iniciales de sedimentación en función de la porosidad se pueden obtener los parámetros de las ecuaciones de Richardson y Zaki y de la densidad de flujo de sólidos. Para el ejemplo resulta (Fig. 4): v s ()  1.72 *104 (1  )15.6

f k ()  1.72*104 (1  )15.6

13.5.2. Parámetros de Consolidación La consolidación se produce debido al peso que soportan las capas de sedimento. Cuando termina el proceso de espesamiento, el sedimento floculado soporta el peso del material que yace sobre él. Por ello, la ecuación constitutiva del esfuerzo efectivo del sólido se puede calcular midiendo las variables que influyen en el peso. Al final del espesamiento se cumple:  'e     

 g d dz

 g

dz d

t 

t 

Por lo tanto es necesario conocer el perfil de concentración de una prueba de sedimentación en un tiempo largo t   . La figura 5 muestra el perfil para la sedimentación de carbonato de calcio según datos de la Tabla N°2.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

34


”

–

Tabla Nº 9-2: Perfil de concentración.

Altura m

Fig. N°9.5: Perfiles de concentración (datos de la tabla 2)

Concentración

0.000 0.075 0.110 0.150 0.190 0.250 0.450 0.650 0.850

1 0.9

0.325 0.300 0.275 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000

Tiempo 9000 s

0.8 0.7

s o r t 0.6 e m 0.5 n e a r0.4 u t l 0.3 A

0.2

y = -56.206x3 + 10.788x2 - 0.5786x + 0.9502 R² = 0.9947

0.1 0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Fracción volumétrica de sólidos

Los esfuerzo efectivo del sólido en función de la concentración (datos de la tabla 9-2 y figura 9-5). 3.500E+05

3.500E+05

3.000E+05 y = 4.40E+01e2.20E+01x

3.000E+05

2.500E+05

y = 4.40E+01e2.20E+01x 2.500E+05

2.000E+05 



d / e

d / e

d

d1.500E+05

2.000E+05





1.500E+05

1.000E+05

1.000E+05

5.000E+04

5.000E+04

0.000E+00 0.200

0.000E+00 0.200

0.250

Fracción de sólidos0.450 0.300 volumétrica 0.350 0.400

0.250

0.300

0.350

0.400

0.450

0.500

Fracción volumétrica de sólidos

0.500

Fig. N° 9-6: Las gráficas muestra la derivada del esfuerzo efectivo del sólido .

Como e     44exp  22  el esfuerzo efectivo de sólidos para este caso será: '

e     2exp  22 

13.6. PROCEDIMIENTO. Se determinará los parámetros de espesamiento de un relave de flotación de cobre.

13.6.1.Parte 1.         

Determinar la densidad del sólido por picnometría. Determinar la densidad del agua de proceso por pignometría. Preparar 5 litros de un relave a 60% de sólidos en peso con agua de proceso. Calcular el volumen de pulpa necesaria para preparar 1000cm3 de las siguientes concentraciones como fracciones volumétricas de sólido: 0.01; 0.05; 0.10; 0.15 y 0.20. Introducir cada volumen de pulpa calculada en sucesivas probetas de un litro (o en los tubos del SEDIRACK. Agregar agua de proceso a cada probeta completando 1000cm3. Calcular para la cantidad de sólido contenida por cada probeta el volumen de floculante (al 1%) necesario para agregar 15 gpt. A cada probeta agregar 15 gpt de floculante y agitar por 15 segundos. Dejar sedimentar y medir la altura de la interfaz agua suspensión; al comienzo cada 15 segundos; luego cada 30 segundos; cada minuto, cada 15 minutos hasta dos horas.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

35


”

–

13.6.2.Parte 2           

13.7.

Introducir un volumen de pulpa de 60% de sólidos en la probeta larga para completar la mayor altura posible. Calcular el volumen de floculante para dar 15 gpt. Introducir el floculante y agitar por 15 segundos. Dejar sedimentar por 24 horas. Pesar los vasos de precipitado. Sacar una pequeña cantidad de muestras de sedimento por cada toma de muestra en vasos de precipitado. Pesar los vasos de precipitado con las muestras. Secar las muestras en la estufa. Pesar los vasos con las muestras secas. Calcular el peso del sólido y del agua en las muestras Calcular la concentración de las muestras.

CALCULARAR

13.7.1.De la parte 1. 1. 2. 3. 4.

Traspasar los datos de sedimentación a una planilla excel y graficar las curvas de sedimentación. Calcular la velocidad inicial de sedimentación. Hacer un gráfico de velocidad inicial versus porosidad y ajustar una curva potencial Con la información anterior, hacer un gráfico de la densidad de flujo de Kynch f bk versus  . Ajustar la siguiente expresión a los datos experimentales fbk    u (1   )c , y obtener los parámetros u y c .

5. Graficar los datos de sedimentación como  z  z  /  L  z   versus t, y calcular la concentración crítica.

13.7.2.De la parte 2 1. Graficar el perfil de concentración y ajustar una curva a los datos. 2. Calcular la derivada del perfil de concentración. 3. Determinar los parámetros de consolidación

13.8. 1. 2. 3. 4.

INFORMAR Los parámetros de espesamiento Diseñar el espesador: Calcular área unitaria, diámetro y altura. Simular el comportamiento del espesador con 25%, 50% y 100% de aumento de tonelaje. Analizar el procedimiento de laboratorio, sus resultados y de sus conclusiones.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

36


”

–

PRACTICA N° XIV LABORATORIO DE FILTRACIÓN 14.1.

OBJETIVO.

El objetivo de este laboratorio es obtener los parámetros: de filtración: (1) porosidad y (2) permeabilidad del queque, (3) resistencia específica de la tela de filtración, (4) permeabilidad relativa del filtrado y (5) permeabilidad relativa del aire. Además se debe obtener el tiempo de formación del queque y los tiempos de soplado. 14.2.

PERSONAL. 

14.3.   

14.4.



Grupo de 4 alumnos.

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (E.P.P) Respirador contra polvo. Lentes contra impacto. Guantes de jebe.

  


EQUIPO / HERRAMIENTAS / MATERIALES.    

14.5.

Profesor.

Probeta, vaso de 100 a 1000 ml. Cronómetro. Estufa. Solución de floculante al 0.01 por ciento.

   

Pipeta o jeringas. Balanza Calculadora. Filtro presión.

MARCO TEORICO.

14.5.1. Generalidades. La filtración, ya sea a vacío o a presión, se realiza en ciclos. El primer ciclo corresponde a la formación del queque y comprende aquella parte del tiempo en que la suspensión desaparece como tal y pasa a ser un queque saturado (cuyos poros están llenos de líquido) y un filtrado que ha salido del filtro. El segundo ciclo es la expresión, en que el queque saturado es sometido a una compresión que reduce su porosidad expulsando el correspondiente agua de su interior. Este ciclo es afectivo solamente para queques que son compresibles. El tercer ciclo es el soplado, en el que el queque saturado es sometido a una corriente de aire que desplaza paulatinamente al agua en el interior de los poros. Este aire se puede soplar a presión al queque o se puede succionar mediante vacío. El diseño y la simulación de la filtración requieren el conocimiento de los parámetros de filtración y los tiempos necesarios para los distintos ciclos de filtración. 14.5.2. Formación del Queque. Los parámetros que describen el ciclo de formación del queque son la porosidad y la permeabilidad del queque saturado y la resistencia específica del medio filtrante (tela). Estos parámetros se determinan de los datos de volumen de filtrado obtenido en el tiempo que son registrados por la balanza y traspasados al computador. La ecuación que describe esta etapa es:    0 t  f Rm     2 f  V f V f S pe  2 S  pe k   1   0    Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

37


”

–

Donde t es el tiempo de filtración; V f es el volumen de filtrado producido en el tiempo t;  f es la viscosidad de filtrado;  pe es la caída de presión total; Rm es la resistencia específica del medio filtrante; k   es la permeabilidad del queque;  0 es la concentración de la suspensión a filtrar, medida como fracción volumérica de sólidos y  es la porosidad del queque. Un gráfico de t V f versus V f da como resultado una línea recta con interceptación “a” y pendiente “b”



k     

1  pe 1  0    b

 f

 2S

2

 0

y

Rm

 S pe    a  f   

50 Datos Serie2 Lineal (Serie2)

45 40 35 30

3

t/Vf = 0.2422Vf + 4.9604

m c / s 25 f V / t

2

R = 0.9804

20 15 10 5 0 0

1

2

3

4

5

6

Volumen de filtrado cm

7

8

9

10

3

Fig. N° 13-1: Tiempo volumen filtrado.

14.5.3. Soplado. Una vez formado el queque, éste se encuentra saturado de agua y es necesario desplazar esta agua mediante una corriente de aire. El proceso involucra el flujo bi-fásico aire-agua en un medio poroso (queque). El proceso puede ser descrito mediante los parámetros permeabilidad del queque y permeabilidades relativas del filtrado y del aire. Estos parámetros se pueden obtener de la información sobre consumo de aire y producción de filtrado en el tiempo: 

  f Q f  t    S pe  k   

k f  t    

Donde

k f  t  y ka  t 

   a Qa  t    S pe  k   

ka t    

son las permeabilidades relativas y

y del aire respectivamente, aire respectivamente. 14.6.

es el espesor del queque y

 f

y

 a

las viscosidades del filtrado

Q f  t  y Qa  t 

son los flujos de filtrado y

PROCEDIMIENTO.

a. Preparar una pulpa de 60% de sólidos de un concentrado en un balde con agitación mecánica (1000 g de sólido y 666.6 g de agua) y agitar por 5 minutos. Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez

–


–

VI Ciclo

–

2013-I

38


”

–

b. Tomar una muestra de aproximadamente 500 g de la pulpa e introducirla en la filtro prensa o probeta filtratest. c. Con la válvula de paso del aire cerrada, ajustar la caída de presión requerida   pe  3 bares  para el ciclo de formación del queque. d. Abrir la llave de paso del aire y anotar el tiempo de inicio. e. Observar en el monitor el momento en que termina de formarse el queque (desaparece el agua en la superficie del queque) y registrar el instante en el computador. f. Ajustar la caída de presión al valor del ciclo de soplado   pe  5 bares  . g. Abrir la llave de paso del aire e iniciar el ciclo de soplado. Mantener el soplado por 120 segundos. h. Cortar la llave de paso del aire y cerrar la válvula de aire. i. Obtener del computador los datos extraídos de la prueba y determinar los parámetros correspondientes. j. El queque obtenido se toma 100 g y se seca en la estufa para hallar el porcentaje de humedad. 14.7. INFORME 



El informe debe contener una descripción del equipo FILTRATEST y de la experiencia realizada. Se debe incluir todos los gráficos para el cálculo de los parámetros y los tiempos necesarios para la formación del queque y el soplado. Para el soplado, se debe hacer un gráfico de tiempo de soplado versus humedad final del queque. Utilizando los parámetros obtenidos en el laboratorio, diseñar un filtro a presión que permita tratar 100 tph de un concentrado de cobre con un 9% de humedad.


–


–

VI Ciclo

–

2013-I

39

Guia de Concentracion de Minerales II

Recommend Documents