Laboratorio de Procesamiento de Minerales I “
OPERACIÓN EN LA PLANTA CONCENTRADORA: CONCENTRADORA: FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE”
Laboratorio N° 12
INFORME Integrantes: HUAMÁN MAMANI, Paul MIRANDA RAMOS, Bryan POMAHUALCA POMAHUALCA HUARACA, Karina VELIZ CALDERÓN, CALDERÓN, Fabricio
Grupo: 01 Sección: C11 – 3 – C Profesor: Roque Huamán, Teobaldo Semana 12 Fecha de realización: 26 de mayo Fecha de presentación: 2 de junio
2014 – I
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
LABORATORIO N° 12 OPERACIÓN EN PLANTA CONCENTRADORA: FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE 1. OBJETIVOS 1.1 1.2 1.3
Realizar los procesos de flotación para un determinado porcentaje de mineral sulfurado en la planta piloto. Realizar la dosificación correcta de reactivos para las determinadas etapas de flotación. Conocer los procedimientos necesarios para la obtención de concentrados metálicos en circuitos continuos.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO Cinética de Flotación Ya que en la flotación estamos en presencia de fenómenos físico-químicos, conviene tener presente que tanto las reacciones de acondicionamiento (mineral versus reactivos colectores/modificadores) como las de flotación propiamente tales (superficies acondicionadas de mineral versus burbujas de aire) tienen cinética definida, por ejemplo requieren de un lapso de tiempo más o menos prolongado para llevarse a cabo.
Planta de Flotación de minerales
Página 2
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. En los dos casos, la cinética se expresa por la ley de acción de las masas (o principio de Gulderg y Waage). Que a su vez se basa en el concepto probabilístico de calcular la probabilidad de que una partícula de mineral se encuentre respectivamente con una molécula de reactivo colector, o con una burbuja de aire, según sea el caso. Para apreciar la eficiencia del proceso de flotación es necesario determinar su velocidad y selectividad, conque flotan las partículas minerales, o sea, es la recuperación de especies minerales en la espuma en relación con el tiempo. En el proceso de flotación dentro de un solo experimento que dura varios minutos participan normalmente centenares de millones de burbujas, básicamente vamos a explicar el proceso en el laboratorio metalúrgico.
Curva % de Recuperación vs. Tiempo de flotación.
Uno de los procesos más precisos está basado en la determinación de la velocidad de flotación de resultados de flotación parcial, en que las espumas producidas se captan luego de intervalos de tiempo iguales y se transfieren a vasos separados. Luego se pesan las porciones de espuma de cada vaso lo que permitirá calcular una serie de resultados. Los resultados de flotación fraccional se llevan a un gráfico de coordenadas que muestran los cambios de las cantidades de partículas que pasan a las espumas en cada intervalo de tiempo con relación a las partículas sujetas a la flotación, presentes en la pulpa al comienzo del proceso. Página 3
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
3. PROCEDIMIENTOS 3.1
Diagrama de flujo FLOTACIÓN ROUGHER
Alimentación
Relave
Concentrado 3.2
Preparación de la muestra Peso = 5kg G.E. = 1,3 %S = 37%
pH = 7.57
3.3
Dosificación de reactivos Acondicionamiento para la pulpa (10min) ZnSO4 al 5% = 12.5 cc pH = 8.75 NaCN al 10% = 5 cc Cal = 3.02g
3.4
Acondicionamiento para flotación (10min) A – 208 = 4 gotas A – 3014 = 4 gotas pH = 8.55 Z – 11 al 1% = 35cc MIBC = 22 gotas
Flotación de cobre (10min) Volumen de la celda = 22.848L pH = 9.02 Volumen de la pulpa = 13.824L Cal = 2g NO HUBO RECUPERACIÓN DE COBRE
Página 4
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. 3.5
Dosificación de reactivos para recuperar Zinc Activación del Zn CuSO4 al 10% = 13cc pH = 10.6 Cal = 9g
3.6
Acondicionamiento para flotación CuSO4 al 10% = 10cc MIBC = 5 gotas
pH = 10.36
Flotación de Zinc Muestra del concentrado Peso húmedo = 225.58g Peso en seco = 23.78g
3.7
Muestra de relave Peso húmedo = 410.54g Peso en seco = 80.3g
Análisis de muestras Muestra de alimentación G.E. =2.85 %S = 35.6% dp = 1.3 g/cc Análisis granulométrico
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO ALIMENTACIÓN Acum. Acum. Abertura Peso Peso Malla Retenido Pasante (μ) (gr) (%) (%) (%) 40 351 3.00 2.14 2.14 97.86 60 246 6.00 4.27 6.41 93.59 80 173 5.00 3.56 9.97 90.03 100 147 4.50 3.20 13.17 86.83 140 104 14.5 10.32 23.49 76.51 170 88 25.5 18.15 41.64 58.36 200 74 12.0 8.54 50.18 49.82 ciega 53 70.0 49.82 100 0 TOTAL 140.5 100 F80 = 118.54μ
Página 5
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
Muestra de concentrado G.E. = 4 %S = 22.2% dp = 1.2 g/cc Análisis granulométrico
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO CONCENTRADO Acum. Acum. Abertura Peso Peso Malla Retenido Pasante (gr) (%) (μ) (%) (%) 100 147 18.9 81.85 81.85 18.15 140 104 0.65 2.82 84.67 15.33 170 88 0.22 0.95 85.62 14.38 200 74 0.13 0.56 86.18 13.82 270 53 0.68 2.94 89.12 10.88 0.35 325 43 1.52 90.64 9.36 0.18 400 33 0.78 91.42 8.58 1.98 ciega 23 8.58 100 0 TOTAL 23.09 100
Muestra de relave G.E. = 2.5 %S= 16.52% dp = 1.11 g/cc Análisis granulométrico
Malla 100 140 170 200 270 325 400 ciega TOTAL
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RELAVE Acum. Abertura Peso Peso Retenido (gr) (%) (μ) (%) 147 104 88 74 53 43 33 23
11.33 7.46 5.63 6.57 14.57 11.65 5.28 14.97 77.46
Página 6
14.62 9.63 7.26 8.47 18.8 15.04 6.82 19.36 100
14.62 24.25 31.51 39.98 58.78 73.82 80.64 100
Acum. Pasante (%) 85.38 75.75 68.49 60.02 41.22 26.18 19.36 0
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
4. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Granulometría Alimentación 120
100
e t n 80 a s a p o d 60 a l u m u c A 40 % 20
0 0
50
10 0
1 50
20 0
25 0
30 0
35 0
40 0
Abertura (micras)
Granulometría Concentrado 20 18 16
e 14 t n a s a 12 p o d 10 a l u m u 8 c A % 6 4 2 0 0
20
40
60
80
10 0
Abertura (micras)
Página 7
12 0
14 0
16 0
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. Granulometría Relave 90 80 70
e t n 60 a s a p o 50 d a l u 40 m u c A30 % 20 10 0 0
20
40
60
80
10 0
12 0
14 0
16 0
Abertura (micras)
Circuito de Flotación en laboratorio:
FLOTACIÓN ROUGHER 2.85 35.6 1.3 Alimentación
Leyenda G.E. %S dp
2.5 16.52 1.11 Relave 4 22.2 1.2 Concentrado
Página 8
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
5. DISCUSIONES Y COMENTARIOS 5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
No se llegó a flotar cobre ya que el mineral tratado en el laboratorio contenía una mínima proporción del metal mencionado. Después de realizar el plateo en la descarga del concentrado, se observó una gran presencia de zinc. Por lo tanto, se tuvo que activar el zinc y no deprimirlo. De esta manera, el circuito de flotación tuvo como producto al mineral mencionado anteriormente. Para realizar el correcto balance metalúrgico en el laboratorio, se debió obtener las leyes del mineral (zinc, hierro, plata, oro, etc.). De esta manera, se obtendrá el contenido metálico, la recuperación en cada etapa (concentrado, relave) y el ratio de concentración. Para ello, se necesita un análisis químico, en el cual intervienen ciertos procesos a fin de detectar el porcentaje de cada mineral en una determinada muestra.
En el resultado final, no se consideró el tonelaje del mineral, ni del agua en el concentrado y relave. Ya que, se debió cuantificar la cantidad total de dichos productos, es decir, se debieron filtrar, secar y pesar a fin de hallar el peso final; para luego realizar el análisis, determinando el porcentaje de sólidos, gravedad específica y densidad de pulpa. Un método para determinar el tonelaje de los productos sin haber hallado su peso final (lo expresado anteriormente), es aplicar ecuaciones entre los valores de las muestras ya obtenidas. Es decir, si se obtuvieron muestras, se pudo hallar el porcentaje de sólidos. Además, se tiene como dato el tonelaje de alimentación tanto de mineral como agua. Por lo tanto, el tonelaje de agua del relave sumado con el concentrado resulta el tonelaje de agua de la alimentación. Y dichos tonelajes desconocidos están en función al tonelaje del mineral (F = C + R) y el porcentaje de agua. En conclusión, se pudo realizar el balance aplicando dicho método, sin embargo, los datos obtenidos en el análisis del concentrado y relave estuvieron incorrectos. Es decir, el porcentaje de sólidos era el inadecuado y ello se debe a que tanto la densidad de pulpa como la gravedad específica fueron incorrectas. Para evitar el error mencionado anteriormente, en lugar de analizar por el método de la probeta o picnómetro, es recomendable extraer muestras de aproximadamente un litro y colocarlas en el densímetro Marcy. Dichos valores son más efectivos y evitan los errores en cálculos a comparación de los métodos mencionados inicialmente. Los datos en los análisis granulométricos fueron buenos, ya que la mayoría de mineral tuvo una granulometría inferior a la malla 65. Eso implica una buena flotación del mineral deseado ya que hay una mayor liberación, por lo tanto, tanto los colectores como depresores, además de las burbujas de aire, realizarán un buen trabajo. Página 9
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
6. RECOMENDACIONES 6.1
6.2 6.3
6.4 6.5
Se recomienda regular el flujo del aire y la dosificación del espumante durante la etapa de la flotación. Ya que, si hay mucha presencia del aire y del espumante, hará que todas las partículas floten hacia la superficie, incluyendo las partículas innecesarias. Es por ello que, la llave del aire debe ser abierta poco a poco y regulando la formación de las burbujas. No se debe trabajar con mucha cantidad de agua en la celda, ya que ocasionará un rebalse de la pulpa al momento de agitarla y hará que el proceso no sea tan eficiente. Para la cuantificación de una gota (para reactivos añadidos en forma pura) se recomienda pesar 10 gotas sobre un vidrio de reloj de la sustancia requerida y posteriormente, dividirlas entre el mismo número. Así se obtendrá el peso para una gota del reactivo. Verificar el mineral a tratar antes del proceso de flotación. Se recomienda realizar un plateo a una muestra de la alimentación para determinar si existe el mineral al cual se desea flotar. Para determinar la densidad de pulpa y el porcentaje de sólidos, se recomienda extraer aproximadamente un litro de muestra (pulpa) y llevarlo al densímetro Marcy. De esa forma, el resultado será más eficiente.
Imagen referencial a la Planta de flotación de minerales
Página 10
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
7. RESOLUCIÓN AL CUESTIONARIO
Pregunta 1 Presentar el diagrama de flujo seguido en la planta para la flotación. FLOW SHEET DE LA PLANTA DE FLOTACIÓN F LOTACIÓN
Página 11
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. Pregunta 2 Presentar los cálculos del balance metalúrgico CIRCUITO DE FLOTACIÓN
CONT. ENSAYES METÁLICO RECUPERACIÓN RATIO DE % % CONCENTRACIÓN (TON)
ETAPA DE FLOTACIÓN
PESO (TON)
PESO %
Alimentación Rougher Concentrado Rougher Relave Rougher Alimentación Cleaner Concentrado Cleaner Relave Cleaner Cabeza Calculada
80.00
80.00
4.00%
3.20
48.04
25.53
25.35
25.48%
6.50 6 .50
97.67
74.47
74.47
0.21%
0.16
2.40
25.53
25.35
25.48%
6.50 6 .50
97.67
5.53
5.53
55.00%
3.04
45.64
20.00
20.00
17.32%
3.46 3 .46
51.95
100.00 100.00
6.66%
6.66
100
Página 12
6.67
4.62
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. Pregunta 3 Realizar los cálculos para los reactivos de flotación utilizados en la práctica. a) Preparación y cálculo de consumo a nivel ni vel de planta piloto. b) Puntos de adición en cada etapa.
1° Punto de adición: Acondicionamiento para pulpa
Cal = 3.02g
3.02g 5kg X 1000kg X = 604 g/Ton
ZnSO4 al 5% = 12.5cc 5% <> 5g/100cc x 12.5cc = 0.625g 0.625g 5kg X 1000kg X = 125 g/Ton
NaCN al 10% = 5cc 10% <> 10g/100cc x 5cc = 0.5g 0.5g 5kg X 1000kg X = 100g/Ton
2° Punto de adición: Acondicionamiento para flotación
A – 208 = 4 gotas 1 gota 0.01g 4 gotas 0.04g 0.04g 5kg X 1000kg X = 8 g/Ton A – 3014 = 4 gotas 1 gota 0.012g 4 gotas 0.048g 0.048g 5kg X 1000kg X = 9.6 g/Ton
Página 13
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
Z – 11 al 1% = 35cc 1% <> 1g/100cc x 35cc = 0.35g 0.35g 5kg X 1000kg X = 70 g/Ton
MIBC = 22 gotas 1 gota 0.012g 22 gotas 0.264g
0.264g 5kg X 1000kg X = 52.8 g/Ton 3° Punto de adición: Flotación de cobre Cal = 2g 2g 5kg X 1000kg X = 400g/Ton 4° Punto de adición: Activación del zinc Cal =9g 9g 5kg X 1000kg X = 1800 g/Ton
CuSO4 al 10% = 13cc 10% <> 10g/100cc x 13cc = 1.3g 1.3g 5kg X 1000kg X = 260 g/Ton 5° Punto de adición: Flotación de zinc MIBC = 5 gotas 1 gota 0.012g 5 gotas 0.06g
0.06g 5kg X 1000kg X = 12 g/Ton
CuSO4 al 10% = 10cc 10% <> 10g/100cc x 10cc = 1g 1g 5kg X 1000kg X = 200 g/Ton Página 14
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. Pregunta 4 Mencione 5 plantas concentradoras de cobre en el Perú 1. Planta concentradora de Cerro Verde. En la región de Arequipa. 120000TPD – 300000TPD Ampliación 2. Planta concentradora Toquepala. Situado en Moquegua. 40000TPD-100000TPD Ampliación 3. La Planta Concentradora Huaraucaca. Situado en Pasco. 7000TPD 4. Planta concentradora de cobre Cerrillos. Región de Atacama. 5. Planta concentradora Cuajone. Situado en Moquegua 87000 TPD. 6. Planta concentradora de Antapaccay (en proyecto).
Imagen referencial de Cerro Verde, Arequipa
Página 15
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R. Pregunta 5 Presentar un flowsheet de una planta concentradora peruana de mineral de Cobre ¿Qué cuidados deberá observar en la ejecución de la flotación en la planta piloto?
Los cuidados a tener son: La cantidad de colector, ya que puede hacer que flote la ganga. La cantidad de depresor. El aire debe ser controlado porque a mayor cantidad de aire, las burbujas pueden romperse. Asimismo la cantidad de espumante debe ser el apropiado. En el caso de la cal, este debe ser agregado hasta obtener el pH adecuado, es decir el pH donde el mineral a flotar tiene su mayor porcentaje de recuperación. Página 16
Laboratorio de Procesamiento de Minerales N° 12 TECSUP – P.F.R.
8. CONCLUSIONES 8.1
Se realizó el proceso de flotación de un mineral sulfurado de zinc, obteniéndose un buen concentrado y buena recuperación. Se dosificaron correctamente los reactivos para cada etapa de flotación, para ello se verificó la concentración de cada solución y se determinó el peso (en caso de sustancia pura). Se estudiaron los procedimientos para la flotación del zinc a través de un diagrama de flujo, determinando la importancia del proceso de molienda, rougher, scavenger y cleaner.
8.2 8.3
9. BIBLIOGRAFÍA
TECSUP (2004). Planta de Flotación de Minerales [en línea]. l ínea]. Recuperado el 30 de mayo, de: http://www.tecsup.edu.pe/home/procesos-quimicos-ymetalurgicos/infraestructura/planta-piloto-de-flotacion-de-minerales/ López Valdivieso, A. & Reyes Bahena, J. (2005). Flotación de calcopirita, pirita, molibdenita en minerales de cobre tipo pórfidos [en línea].
Recuperado el 30 de mayo, de: http://www.metso.com/miningandconstruction/mct_service.nsf/WebWI D/WTB-120118-22576-62301/$File/145.pdf
ALNICOLSA del Perú (2011). Mallas de Acero Inoxidable [en línea]. Recuperado el 30 de mayo, de: http://taninos.tripod.com/mallas.htm Perú INFOMINE (2008). Mina Cuajone [en línea]. Recuperado el 30 de mayo, de: http://peru.infomine.com/properties/listings/20817/CUAJONE.html SOUTHERN COPPER (2009). Mina Cuajone, Toquepala, Ilo [en línea]. lín ea]. Recuperado el 31 de mayo, de: http://www.southernperu.com/ENG/susdev/casestudy/Pages/default.as px FREEPORT – MCMORAN COPPER & GOLD (2011). Cerro Verde Mine [en línea]. Recuperado el 31 de mayo, de: http://www.fcx.com/operations/peru_arequipa.htm
Página 17