“UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GORHMANN ”
FACULTAD DE INGENIERIA METALURGIA Escuela profesional de ingeniería metalúrgica
PROCESO DE LA INVESTIGACION METALURGIA
Tema:
INFLUENCIA DEL TIEMPO DE MOLIENDA EN LA FLOTACION DE MINERALES SULFURADOS Pb - Zn
Integrado por:
MARCOS HUAMAN RODRIGUEZ
04-25588
PEDRO NINA QUISPE
05-27466
TOMMY SIÑA
05-27428
ORLANDO CATACORA
05-27471
TACNA – PERU 2010
1
RESUMEN La flotación selectiva de sulfuros de plomo-zinc ha sido practicada por muchos años. Desafortunadamente, esta práctica no es siempre aplicable con facilidad a minerales cobre-zinc debido a la similar flotabilidad de los sulfuros de cobre y zinc. La flotación bulk seguida por la separación de cobre, plomo, y zinc es comúnmente empleada. La flotación selectiva en tres etapas fue un tratamiento inicial de minerales cobre-plomo-zinc . Actualmente esta práctica es muy rara vez empleada, la técnica preferente es selectivamente flotar un concentrado bulk cobre-plomo con la depresión del zinc, y del hierro (esfalerita, pirita); segu seguid ida a por por la refl reflot otac ació ión n de las las cola colass cobr cobree-pl plom omo o para para la sele select ctiv iva a recuperación de zinc del hierro y otros minerales. Cuando el mineral es muy complicado, puede ser posible flotar un concentrado bulk cobre-plomo-zincpirita seguido por la flotación cobre-plomo con la depresión del sulfuro de zinc. por esta razón es necesario estudiar las propiedades de flotación para estos mine minera rale les, s, las prin princi cipa pale less son: son: solu solubi bililida dad, d, físi físico co-q -quí uímic mica a de supe superf rfic icie ie,, termodinámica, contenido de finos y otros. En esta estass mena menass comp comple leja jass de Cu-P Cu-Pbb-Zn Zn,, los los mine minera rale less de cobr cobre e que que se encuentran con mayor frecuencia son: Chalcopirita (CuFeS2), calcosita (Cu2S), cov covelit elita a (CuS (CuS), ), born bornit ita a (Cu5 (Cu5Fe FeS4 S4), ), Enar Enargi gita ta (Cu3 (Cu3As AsS4 S4)) y tetr tetrae aedr drit ita a (3Cu2S.Sb2S3). El principal mineral de plomo (Pb) es la galena (PbS), a veces acompañada de pequeñas cantidades de cerusita (PbCO3) y anglesita (PbSO4). El principal mineral de zinc (Zn) es la esfalerita (ZnS) y la marmatita con un variable contenido de Fe (ZnS(FeS)x).
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RESUMEN La flotación selectiva de sulfuros de plomo-zinc ha sido practicada por muchos años. Desafortunadamente, esta práctica no es siempre aplicable con facilidad a minerales cobre-zinc debido a la similar flotabilidad de los sulfuros de cobre y zinc. La flotación bulk seguida por la separación de cobre, plomo, y zinc es comúnmente empleada. La flotación selectiva en tres etapas fue un tratamiento inicial de minerales cobre-plomo-zinc . Actualmente esta práctica es muy rara vez empleada, la técnica preferente es selectivamente flotar un concentrado bulk cobre-plomo con la depresión del zinc, y del hierro (esfalerita, pirita); segu seguid ida a por por la refl reflot otac ació ión n de las las cola colass cobr cobree-pl plom omo o para para la sele select ctiv iva a recuperación de zinc del hierro y otros minerales. Cuando el mineral es muy complicado, puede ser posible flotar un concentrado bulk cobre-plomo-zincpirita seguido por la flotación cobre-plomo con la depresión del sulfuro de zinc. por esta razón es necesario estudiar las propiedades de flotación para estos mine minera rale les, s, las prin princi cipa pale less son: son: solu solubi bililida dad, d, físi físico co-q -quí uímic mica a de supe superf rfic icie ie,, termodinámica, contenido de finos y otros. En esta estass mena menass comp comple leja jass de Cu-P Cu-Pbb-Zn Zn,, los los mine minera rale less de cobr cobre e que que se encuentran con mayor frecuencia son: Chalcopirita (CuFeS2), calcosita (Cu2S), cov covelit elita a (CuS (CuS), ), born bornit ita a (Cu5 (Cu5Fe FeS4 S4), ), Enar Enargi gita ta (Cu3 (Cu3As AsS4 S4)) y tetr tetrae aedr drit ita a (3Cu2S.Sb2S3). El principal mineral de plomo (Pb) es la galena (PbS), a veces acompañada de pequeñas cantidades de cerusita (PbCO3) y anglesita (PbSO4). El principal mineral de zinc (Zn) es la esfalerita (ZnS) y la marmatita con un variable contenido de Fe (ZnS(FeS)x).
2
INDICE DE CONTENIDO INTRODUCCION
4
CAPITULO I PLANTEAMIENTO METODOLOGICO 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8. 9.
EL PROBLEMA DE INVESTIGACION DEFINICION Y IDENTIFCACION DEL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DELIMITACIONJ DEL PROBLEMA JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 6.1. OBJETIVOS GENERALES 6.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS HIPOTESIS GENERAL Y SECUNDARIA VARIABLES INDICADORES Y OPERIALIZACION DE VARIABLES
5 5 6 6 7 7 8 8 9
CAPITULO II MARCO REFERENCIAL MARCO HISTORICO MARCO TEORICO / CIENTIFICO MARCO TEGNOLOGICO 4. MARCO CONCEPTUAL
1. 2. 3.
CAPITULO III PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS 1. PROC PROCED EDIM IMIE IENT NTOS OS 2. RESUL ESULT TADOS ADOS CAPITULO IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 3. CONC CONCLU LUSI SION ONES ES 4. RECO RECOME MEND NDAC ACIO IONE NES S CAPITULO V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. BIBL BIBLIO IOGR GRAF AFIA IA
3
10 12 18 22
INTRODUCCION La flotación de minerales plomo-cobre-zinc es uno de los problemas más complicados en la metalurgia de los metales base. El problema es aún más difícil cuando el contenido de cobre, plomo, y el de zinc es suficiente como para justificar la obtención de tres concentrados. Estos minerales suelen referirse como sulfuros complejos. Los problemas de flotación son por lo general de origen geológico. Las características de un depósito tienen influencia en el tratamiento metalúrgico. Así, alguna alteración en la superficie del mineral es de gran importancia, pues la flotación es un fenómeno superficial. La flotación selectiva de sulfuros de plomo-zinc ha sido practicada por muchos años. Desafortunadamente, esta práctica no es siempre aplicable con facilidad a minerales cobre-zinc debido a la similar flotabilidad de los sulfuros de cobre y zinc. Esto es especialmente cierto cuando la oxidación ha causado la disolución de algo de cobre. La flotación bulk seguida por la separación de cobre, plomo, y zinc es comúnmente empleada. La flotación selectiva en tres etapas fue un tratamiento inicial de minerales cobre-plomo-zinc [19]. Actualmente esta práctica es muy rara vez empleada, la técnica preferente es selectivamente flotar un concentrado bulk cobre-plomo con la depresión del zinc, y del hierro (esfalerita, pirita); seguida por la reflotación de las colas cobreplomo para la selectiva recuperación de zinc del hierro y otros minerales. Cuando el mineral es muy complicado, puede ser posible flotar un concentrado bulk cobre-plomo-zinc-pirita seguido por la flotación cobre-plomo con la depresión del sulfuro de zinc. El sulfuro de sodio puede ser usado en concentración de minerales polimetálicos cobre-zinc como un desorbente. Un consumo alto de Na2S es indeseable por razones ambientales y económicas. Algunas veces, es requerido un consumo alto para la desorción del colector, pero muchas veces se puede incrementar la perdida de metales en diferentes concentrados. Ante esta situación, el nitrógeno es una alternativa interesante.
4
CAPITULO I PLANTEAMINETO METODOLOGICO 1. EL PROBLEMA DE INVESTIGACION En la flotación de minerales sulfurados de plomo – zinc (flotación diferencial), tratamos de encontrar el tiempo optimo de liberación de mineral, aplicando para ello una serie de pruebas a distintos tiempos de moliendabilidad, determinando así el tiempo de molienda mas adecuado en donde tendremos mayor liberación de mineral que a su vez proporcionara una mayor recuperación en el concentrado, cabe resaltar los demás factores que influirán para que este proceso sea realizado de la manera mas adecuada por lo que es necesario hallar el tiempo optimo de molienda, la dosificación de reactivos, el pH y los demás parámetros para este proceso.
2.
DEFINICION E IDENTIFICACION DEL PROBLEMA Este trabajo de investigación es una propuesta para evaluar y analizar a que tiempo es necesario tratar la molienda de un mineral sulfurado de Pb – Zn , procedente de las zonas altas de palca para tamizarlo en malla -200 encontrado así una mayor liberación de mineral que conllevara a obtener una mayor recuperación en el concentrado. El proyecto de investigación incluye distintas pruebas y a distintos tiempos al momento de efectuar la molienda, a una mena polimetálica de Pb –Zn de características particulares ya que este mineral viene hacer una variedad de la esfalerita, está compuesta por sulfuro de Zinc. Es la principal mena de zinc. El sulfuro de zinc es incoloro, pero la blenda contiene siempre sulfuro ferroso, que la oscurece.
5
Si su contenido en hierro es alto se le llama marmatita, pero si ese contenido es bajo se le llama blenda acaramelada. Su origen es magmático (líquido en pegmatitas), Aparece combinado con: Galena, pirita, calcopirita y arsenopirita.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Uno de los problemas que acoge este proceso es el inadecuado tiempo de molienda que se le da al mineral triturado, conllevando a tener una liberación de mineral en malla -200 por debajo de lo establecido y consecuentemente un bajo porcentaje en el ratio de concentración. También influye la mala utilización de los reactivos ya que demasiado reactivo puede provocar un rebose en la celda conllevando a una perdida de mineral concentrado. Este trabajo busca encontrar en tiempo mas optimo para la liberación de mineral lo que conllevaría a obtener un mayor porcentaje en la recuperación del concentrado. ¿El tiempo óptimo de molienda a determinarse permitirá mejorar la recuperación en el proceso de flotación?
4. DELIMITACION DEL PROBLEMA El estudio que se llevará a cabo en este trabajo se hace en referencia a pruebas realizadas en el laboratorio y tomando como guías trabajos ya realizados anteriormente y que se relacionan con el tiempo optimo de molienda y grado de liberación como dos variables importantes que afectan la recuperación.
6
5. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA Uno de los principales problemas que acoge este proceso es el inadecuado tiempo de molienda que se le da al mineral triturado Debido de que en algunos casos buscan minimizar costos en energía, no dándose cuenta de que la liberación de mineral que obtienen a malla -200 es delimitada, pudiéndose obtener aun mejores liberaciones de mineral si se optimizara el tiempo adecuado a la molienda del mineral. Este trabajo busca encontrar ese tiempo óptimo en donde se pueda liberar mayor cantidad de mineral luego de tamizar por malla -200 obteniendo así resultados proporcionales en la flotación, ya si tenemos mayor cantidad de mineral liberado mayor será el porcentaje de concentrado a obtener.
6. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
6.1. OBJETIVOS GENERALES •
Determinar el tiempo óptimo de moliendabilidad para obtener la máxima liberación de mineral para la flotación de minerales sulfurados de Pb – Zn.
6.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS •
Determinar las variaciones en el grado de liberación expresado en gramos del mineral valioso a distintos tiempos de molienda
y comparar las recuperaciones en el
concentrado. •
Determinar el volumen adecuado de ingreso de reactivos.
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7. HIPOTESIS GENERAL Y SECUNDARIA 7.1. HIPÓTESIS GENERAL •
El tiempo óptimo de molienda nos permitirá obtener una
mejor liberación de mineral valioso, lo cual se verificara con una mayor recuperación.
7.2. HIPÓTESIS SECUNDARIA •
Un mayor porcentaje en el grado de liberación comparado
con los demás ensayos, nos permitirá obtener una mejor recuperación en el concentrado.
•
Una adecuada dosificación de reactivos permitirá alcanzar
mejores ratios de recuperación de mineral valioso. el proceso.)
8. VARIABLES 8.1. VARIABLES DEPENDIENTES •
Recuperación
8.2. VARIABLES INDEPENDIENTES •
Ley de cabeza a flotación.
•
Tiempo optimo de molienda del mineral.
•
Granulometría.
•
Dosificación de reactivos
8
(optimizar
9. INDICADORES Y OPERIALIZACION DE VARIABLES Recuperación de concentrado de Pb – Zn (Cu) Tiempo de molienda
Porcentaje % minutos
Dosificación y concentración de reactivos
9
Porcentaje%
CAPITULO II MARCO REFERENCIAL 1. MARCO HISTORICO El proceso de flotación de espumas podemos decir, que es de origen relativamente reciente y por tanto, considerarlo como un proceso moderno,
cuyos
fundamentos
teóricos
y
tecnológicos
fueron
desarrollados sólo en el siglo XIX. Sin embargo, como todos los grandes descubrimientos, este proceso tiene antecedentes históricos que se pueden remontar hasta varios siglos atrás. Así tenemos: 1. Herodotus 500 años A.C. relata la separación de granos de oro de las arenas utilizando plumas de ganso engrasadas. 2. En 1491, los árabes separaban la azurita con resinas fundidas que impregnaban al mineral. 3. En 1731 se conoce la adhesión de un sólido de aire, a partir de una pulpa. 4. En 1860, Haynes descubre las diferencias en la humectabilidad de los minerales por el agua y el aceite. No se usó por el gran consumo de aceite en relación de 1:9 a 1:5 aceite/agua. 5. En 1885-86 el americano Everson usó agua acidificada para producir las burbujas (ácido sulfúrico- carbonato de calcio). Este hecho marcó el comienzo de la flotación industrial. 6. En 1901-02 Potter en Australia y Fromet en Italia utilizaron un gas como medio flotante.
10
7. En 1905-06 se logra un importante avance cuando Ballot y Sulman y Picard reducen el consumo de aceite al introducir aire a la pulpa para producir las burbujas por agitación. 8. En 1912 se estableció que el bicromato deprime a la galena (PbS) y que el SO2 deprime a la blenda o esfalerita (ZnS). 9. En 1913, Bradfor descubre que el CuSO4 activa a la esfalerita, lo que permitió la separación selectiva del PbS y ZnS. También se aplicó el principio de sub-aireación y el concepto de flotación reversa o inversa. 10. En 1917 se patentó el primer colector no basado en aceites, - La xnaftilamina- por Coliss. También Sheridan y Griswold utilizaron el cianuro como depresor de esfalerita y pirita, del mismo modo el sulfato de zinc como depresor de la esfalerita. 11. En 1924 Sulman y Edser patentaron los jabones del ácido graso. 12. En 1925, Keller patentó a los xantogenatos alcalinos - Xantatoscomo colectores. También este año se propuso el uso de colectores catiónicos para la flotación de silicatos, siendo en ellos el catión una amina primaria como grupo activo. 13. En 1926, Whitworth patentó como colector al ácido dithiofosfórico -Aerofloats-. 14. En 1952, Tveter descubre al espumante soluble en agua -Dow froth. 15. En 1954, Harris y Fischback descubrió al dialkil-tionocarbamato bajo como colectores. 16. En 1978, R. Klimpel Introduce los modelos matemáticos de la cinética de flotación.
11
2.
MARCO TEORICO / CIENTIFICO (FUNDAMENTOS DEL PROCESO)
2.1. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS Con minerales de sulfuros se usan los xantatos, nombre genérico para los aquiléteres de un ácido tio-carboxílico (der.), o los diésteres como los alquil-ditiofosfatos (izq.). Los grupos alquilos R varian desde etil hasta octil, y aún dodecil.
No se sabe muy bien cual es el mecanismo fundamental, pero existe aparentemente una quimisorción del xantato por interacción del ión sulfuro y del metal, que reemplaza un enlace roto durante la molienda; ya que es una quimisorción, se trata de un enlace muy fuerte, y por lo tanto el equilibrio de adsorción está muy desplazado. Se puede también usar sales de ácido carboxílicos, típicamente jabones oléicos, para flotar minerales oxidados que contienen calcio, hierro o cromo, ya que la insolubilidad de los jabones de estos metales promueve la adsorción.
2.2.
FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE FLOTACIÓN La definición tradicional de flotación dice que es una técnica de
concentración de minerales en húmedo, en la que se aprovechan las propiedades físico-químicas superficiales de las partículas para efectuar la selección. En otras palabras, se trata de un proceso de separación de materias de distinto origen que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas.
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Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida está representada por las materias a separar, la fase líquida es el agua y la fase gas es el aire. Los sólidos finos y liberados y el agua, antes de la aplicación del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de sólidos variables pero normalmente no superior a 40% de sólidos. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas. Para lograr una buena concentración se requiere que las especies que constituyen la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas previas de chancado y molienda. Para la mayoría de los minerales, se logra un adecuado grado de liberación moliendo a tamaños cercanos a los 100 micrones (0,1 mm). Al aumentar el tamaño de la partícula, crecen las posibilidades de mala adherencia a la burbuja; en tanto que las partículas muy finas no tienen el suficiente impulso para producir un encuentro efectivo partícula burbuja. En un proceso de concentración de minerales ideal, la mena mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente útil y una cola con los minerales que componen la ganga. Por su parte, la estabilidad de la burbuja dependerá del espumante agregado.
REACTIVOS USADOS EN LA FLOTACIÓN
Los reactivos de flotación corresponden a sustancias orgánicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del proceso.
Colectores: Son sustancias orgánicas que se adsorben en la superficie del mineral, confiriéndole características de repelencia al agua (hidrofobicidad). 13
Espumantes: Son agentes tensoactivos que se adicionan a objeto de: 1. Estabilizar la espuma 2. Disminuir la tensión superficial del agua 3. Mejorar la cinética de interacción burbuja - partícula 4. Disminuir el fenómeno de unión de dos o más burbujas(coalescencia)
Modificadores: Estos reactivos, tales como activadores, depresores o modificadores de pH, se usan para intensificar o reducir la acción de los colectores sobre la superficie del material.
MECANISMOS DE FLOTACIÓN Para estudiar el mecanismo de la flotación es necesario conocer lo que sucede con la partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unión estable. El proceso de flotación está basado sobre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los sólidos. Los metales nativos, súlfuros de metales o especies tales como grafito, carbón bituminoso, talco y otros, son poco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofóbicos. Por otra parte, los minerales que son óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros son hidrofílicos, o sea, mojables por el agua. Se puede observar además que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, es decir, tienen gran afinidad por las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofílicos son aerofóbicos, o sea, no se adhieren normalmente a ellas.
14
En resumen, es necesario incrementar la propiedad hidrófoba en las partículas minerales de una pulpa para facilitar la flotabilidad. Esto se efectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgánicos de carácter heteropolar, o sea, una parte de la molécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con las propiedades iónicas, es decir, con carga eléctrica definida. La partícula queda cubierta por el colector que se adhiere a su superficie por medio de su parte polar, proporcionándole con la parte polar propiedades hidrofóbicas. El agregado de espumantes, como se ha dicho, permite la formación de burbujas de tamaño y calidad adecuada para el proceso. Pues bien, el contacto entre las partículas y las burbujas requiere que las primeras estén en constante agitación, la cual la otorga el rotor de la máquina de flotación, de modo que para realizar la unión con las burbujas son necesarios: a) su encuentro y b) condiciones favorables para formar el agregado.
VARIABLES OPERACIONALES RELEVANTES EN EL PROCESO Granulometría: Adquiere gran importancia dado que la flotación requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de liberación adecuado para su concentración.
Para que un mineral pueda ser concentrado y separado debe cumplir las siguientes condiciones:
15
•
La
partícula
debe
representar
una
sola
especie
mineralógica. •
Punto adecuado de liberación.
•
Tamaño y peso para ser transportado por la espuma.
•
Evitar la sobre-molienda - el efecto de las lamas es
negativo - consume reactivos y causa depresión natural de las especies valiosas. •
Evitar
producción
de
partículas
mixtas -
Baja la
recuperación o baja la ley del concentrado.
El efecto que causa la producción de lamas es: •
Las partículas de tamaño pequeño flotan mal.
•
Las lamas perjudican la flotación de las partículas de
tamaño adecuado. •
Aumenta la adsorción y por ende el consumo de reactivos.
•
Facilita la oxidación.
•
Aumenta la viscosidad de la pulpa.
•
Recubre a la espuma con una película estable.
•
Las lamas funcionan como depresor de las especies
flotables debido a su carga eléctrica que poseen. •
Se consideran lamas a partículas menores a 5 a 10
micrones. En lo común este factor o variable operacional del proceso de flotación es muy importante porque evita aquellas perdidas en el concentrado así como en los reactivos y por ende mayores gastos en una empresa, por lo cual es necesario controlar el tiempo optimo en la molienda para obtener una liberación de mineral adecuada.
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Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores, espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso dependerá de la selección de la mejor fórmula de reactivos.
Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el proceso dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance económico desprendido de la evaluación de los consumos.
Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos.
Aireación: La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación en beneficio de la recuperación o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotación, junto con el mineral y el agua.
Regulación del pH: La flotación es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmula de reactivos tiene un pH óptimo ambiente en el cual se obtendría el mejor resultado operacional.
Tiempo de Residencia: El tiempo de residencia dependerá de la cinética de flotación de los minerales de la cinética de acción de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de sólidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes.
Calidad del Agua: En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema.
Normalmente se utiliza el agua de recirculación de
espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y sólidos 17
en suspensión, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculación.
3. MARCO TEGNOLOGICO El proceso trata de deprimir los minerales de Zn, Pb, Fe, y otros como As, Sb, etc. Así, como depresores del zinc (ZnS) tenemos al cianuro de sodio (NaCN), sulfato de zinc (ZnSO 4), bisulfito de sodio (NaHSO3), sulfuro de sodio (Na2S), Anhídrido sulfuroso (SO2) y el sulfato ferroso (FeSO4). Está claramente establecido que la esfalerita limpia y pura no adsorbe los xantatos de cadena corta hasta que su superficie sea activada por los iones de cobre (Cu++),de acuerdo a la reacción: ZnS + Cu
++
⇒
CuS + Zn
++
Estos iones de Cu en menas de Pb-Cu-Zn de una u otra manera van ha estar presentes; entonces podemos asegurar que el cianuro es depresor de Cu, Zn, Fe y otros debido a que disuelve a los xantatos de estos metales, más no así al xantato de plomo lo cual permite la flotación selectiva. La depresión de zinc por cianuro cuando no hay presencia de iones cobre, puede estar representada por las siguientes reacciones: ZnS + Zn
++
→ Zn
+
2CN
Zn ( CN ) 2
+
++
−
+
S
−−
⇔ Zn
2CN
18
−
( CN ) 2
⇔ Zn
−−
(CN ) 4
El radical
−− Zn (CN ) 4
forma luego el complejo insoluble con otros
cationes, previniendo de este modo, la adsorción del colector; las mismas reacciones ocurren con el Fe. El sulfato de zinc (ZnSO4) también puede prevenir la activación de la esfalerita don el ion Zn++ es el que llega a ser desplazado durante la activación. Así, la reacción para la activación puede escribirse: ( ZnS )
Zn
++
+ Cu
++
⇔
( ZnS )
Cu
++
+ Zn
++
Donde la reacción se invierte incrementando la concentración de Zn ++ hacia la izquierda, para evitar la activación. Se presentan también otras reacciones más complejas para auxiliar la depresión del sulfuro de zinc y se considera que el cianuro reacciona con el sulfato de zinc para forma cianuro de zinc, el cual es relativamente insoluble y se deposita sobre la superficie de la esfalerita, volviéndola hidrofílica y evitando la adsorción del colector. Una reacción puede ser: ZnSO 4
+
2 NaCN
⇔ Zn
(CN ) 2
+ Na 2 SO 4
Del mismo modo, en una pulpa alcalina, también se forma hidróxido de zinc (Zn(OH) 2) el cual adsorbe los iones de cobre y se deposita sobre la superficie de la esfalerita, impidiendo la adsorción del colector. El uso del sulfato de zinc reduce de este modo el consumo de cianuro y algunas veces se logra la depresión de la esfalerita sólo utilizando ZnSO4. También los sulfitos de sodio (NaSO 3), tiosulfito (Na2S2O3), el bisulfito (NaHSO3) y el hidróxido de amonio deprimen a los sulfuros de zinc en forma similar que el cianuro. En estas circunstancias el control del pH es extremadamente 19
importante y la alcalinidad en este caso se controla mediante la adición de cal, hidróxido de sodio, carbonato de sodio; etc.. La cal (CaO) por su bajo precio, es el que más se utiliza para regular el pH de la pulpa y se emplea en forma de lechada de cal, o sea una suspensión de partículas de hidróxido de calcio (Ca(OH) 2) en una solución saturada. El empleo de cal evita los efectos adversos de las sales solubles sobre la flotación, precipitándolas como hidróxidos metálicos, también actúa como depresor de la pirita y arsenopirita. Como en el caso del cobre, el ion hidróxido (OH -) y el ion calcio (Ca++) participan en el efecto depresivo de la cal sobre la pirita formando películas mezcladas de Fe(OH), Fe(OH)2, Fe(OH)3, sulfato de calcio (CaSO4) y carbonato de calcio (CaCO 3) sobre su superficie, reduciendo o evitando de este modo la adsorción del xantato. La cal no tiene efecto depresivo sobre los sulfuros de cobre, pero sí en cierto grado deprime a la galena, plata y oro, por lo que en la práctica común, en la flotación de galena (PbS) para el control de pH se utiliza el carbonato de sodio para deprimir al Fe o pirita. El mecanismo de colección de la galena es por quimisorción del xantato, que en este caso puede ser el xantato isopropílico de sodio (Z11) o el xantato amílico de potasio (Z-6) de acuerdo a la reacción
PbS
2 X
−
+
PbS ( s )
1 2
O2
+
+
2 X
−
2 H
+
+
1 2
O2
+
2 H
+
⇔ PbX 2 +
S + H 2 O
⇔ X 2 + H 2 O
+ NaX ⇔ PbS ( s ) X ( adsorbido ) + Na
+
+
−
S x O 4
Para mejorar la recuperación de plata se suele adicionar el ditiofosfato aerofloat 31 o el 242 o el tiocarbanilida aero 130.
20
La selección del espumante adecuado también depende de la complejidad de las menas tratadas y varía desde espumantes naturales como el aceite de pino y el ácido cresílico, espumantes tipo alcohol y espumante sintéticos hidrosolubles. Los espumantes más empleados son el Dow250 o Dow1012, el MIBC (metil isobutil carbinol), el montanol 300, etc.
Esquema general del proceso de Flotación de sulfuros complejos de Cu-Pb-Zn. A l im e n t o
R o u g h e r P b -C u
F lo ta c ió n d e Z n
S c v .P b - C u
A c o n d i c io n a d o r Z n Cleaner Pb-Cu
b P u C k l u B n ó i c a t o l F
R ougher Zn
R e la v e final
R e - c le a n e r P b - C u
Cleaner Zn A c o n d i c io n a d o r d e s e p a r a c ió n C u - P b R e c le a n e r Z n
R ougher C u
b P u C n ó i c a r a p e s e d n ó i c a t o l F
Cleaner Cu
S cv. Z n
S cv. C u
Conc . Zn
Conc.Pb
R e - cle a n e r C u
Conc. Cu
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4. MARCO CONCEPTUAL
REACIVOS MÁS UTILIZADOS Colector SF - 323 (Isopropil Etil Tionocarbamato)
El SF-323 es un reactivo relativamente estable en medios ácidos, a pH alcalino.
Presenta una buena estabilidad en los rangos normales usados en los procesos de flotación. El SF-323 es un colector fuerte, más selectivo que los Xantatos y ampliamente usado en la flotación de minerales sulfurados de cobre en medio alcalino o neutro. Su uso de debe normalmente debido a que su selectividad lo hace adecuado para la flotación de sulfuros de cobre en presencia de pirita y oro libre a pH alto; 10 a 11.5. Las dosificaciones normales de SF-323 varían de 10 a 40 g/t de mena alimentada al circuito.
Colector XAP ó xantato amílico de potasio Es un producto que se aplica generalmente en aquellas operaciones que requieren el más alto grado de poder colector. Se usa en la flotación de minerales sulfurosos de cobre. Los xantatos tienden a descomponerse en soluciones con un pH inferior a 6.0. 22
Espumante MIBC (Metil-isobutil carbinol) El MIBC, es usado ampliamente como espumante en la flotación de minerales sulfurados de cobre y en la flotación de oro y plata. Se utiliza también una mezcla con otros espumantes cuando se requiere de una espumación más resistentes. La velocidad de espumación del MIBC es mayor que la obtenida con otros espumantes. La práctica usual recomienda una dosificación entre 30 y 70 g/ton de mineral alimentado al circuito.
Aplicaciones de la Cal en Flotación Las plantas de procesamiento de minerales, usan cal como modificador de pH. El objeto de adicionar la cal en los procesos de flotación es para ajustar el pH, cambiando las propiedades electroquímicas de la pulpa, y así lograr una mejor acción de los reactivos espumantes y colectores, mejorando la interacción del colector con la superficie de mineral útil.
23
CAPITULO III PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS 1.- PROCEDIMIENTO 1.1. PROCESO DE GRANULOMETRÍA Y MOLIENDA
•
Determinamos la caracterización del mineral.
•
seguidamente hallamos el volumen y total de bolas a
cargar en el molino de bolas (collar de bolas) para eso dimensionamos el molino. •
Pesamos 1 kg. De mineral retenido en la malla # -6 .y lo
llevamos a molienda durante distintos tiempos 6, 8, 12 y 16 min. .. (1 kg. Para cada molienda) •
En seguida armamos una columna de tamices en el
siguiente orden: malla # 10 – 30 – 50 – 70 – 140 – 200 – ciega.
nº malla 10 30 50 70 140 200 -200
24
1.2. PROCESO DE FLOTACION: Para el Pb:
•
Llevamos el mineral molido a la celda de flotación y
agregamos 2800 ml de agua. •
Pesamos 0.5 g. de ZnSO4 en 10 ml de agua destilada y lo
utilizamos para deprimir el Zn y así flotar el Pb. •
Tomamos la medida del pH inicial = 7 y agregamos 1 g. de
cal para subir el pH a 9. •
Le añadimos el espumante Dow Flor en una cantidad de
0.5 ml. Luego 0.512 g. de Z6. •
Paleteamos durante 5 min.
Para el Zn:
•
Después de haber paleteado todo la espuma cargada con
plomo agregamos 4 ml de CuSO4 para activar el Zn más 500 ml de agua para aumentar el colchón de espumas. •
Nuevamente 1g. de cal para subir el pH a 9 y 0.5 ml de
espumante Dow Flor, paleteamos y obtenemos concentrado de Zn.
25
2. RESULTADOS 2.1.
Caracterización del mineral: Mineral polimetálico de sulfuros metálicos en los que podemos identificar:
MINERALES Galena (PbS) pirita calcopirita arsenopirita Marmatita (Zn,
METAL plomo fierro cobre arsénico zinc
Fe)S
Esfalerita (ZnS) sílice
zinc
El análisis aplicado al mineral a ensayar dio como resultado:
LEY de cabeza METAL plomo zinc fierro cobre arsénico
(%) 4.34 4.93
9.27 0.4 0.083
Como el porcentaje de cobre es mínimos, no lo consideramos como metales valiosos. La cantidad presente de arsénico no es la suficiente como para 26 afectar los procesos siguientes.
2.2.
PROCESO DE GRANULOMETRÍA Y MOLIENDA: Muestreo del mineral:
Peso de mineral 100 kg.
Chancado primario (chancadora de quijada) a ½ “.
Obtener 4 muestras de 1 kg cada una.
Determinación de la carga de bolas: Dimensionamos el molido: que tiene un diseño de cilindro con tapa, de diámetro, 24 cm con una altura de 16.4 cm •
•
Con las dimensiones, calculamos: Vcilindro = área x altura = 3.1416 x 122 x 16.5 = 7.46dm3 Vutil = 45% del volumen del cilindro = 7.46dm3 x 0.45 = 3.359dm3 V bolas = 70% del volumen útil = 3.359dm3 x 0.7 = 2.351 dm3
Distribución en peso de la carga de bolas = 1/3 grandes, 1/3 medianas, 1/3 pequeñas •
Teniendo como datos la densidad del acero (7.8 kg/dm3), calculamos el peso contenido en el volumen de bolas (18.24 kg) y este valor lo dividimos entre 3, obteniendo: •
•
6.08 kg de bolas grandes ()
•
6.08 kg de bolas medianas ()
•
6.08 kg de bolas pequeñas () 27
diámetro( plg ) 2 1 1/2 1
cantidad ( und ) 4 7 14
MOLIENDA: Parámetros: la molienda se realizara bajo las mismas condiciones de carga de bolas, despreciando el descaste por abrasamiento.
MUETRA M1 M2 M3 M4
28
Tiempo de molienda (min) 6 8 12 16
Chancado primario 2" (100 kilogramos)
Chancado secundario 1/4 " (40 kilogramos )
chancado terciario malla nº 6 ( 20 kilogramos)
molienda 6 minutos 1kg
molienda 8 minutos 1kg
molienda 12 minutos 1 kg
FLOTACION
29
molienda 16 minutos 1kg
RESULTADOS DE LA MOLIENDA
nº malla 10 30 50 70 140 200 -200
peso de muestra (gr ) 8 min 12 min 16 min 0 0 0 8 1 1 124 25 12 130 68 32 150 53 51 170 66 52 418 787 852 M2 M3 M4 1000 1000 1000
6 min 0 22 176 130 252 130 290 M1 1000
total
DETERMINACION DEL TIEMPO ÓPTIMO DE MOLIENDA
Realizar análisis granulométrico a todas las muestras para determinar el 80% de malla -200 (malla de control para la galena).
M1
M2
malla
peso (gr)
f(x) G(x) F(x) 0 0 100 97. 2.2 2.2 8 17. 19. 80. 6 8 2 32. 67. 13 8 2 25. 58 42 2
10
0
30
22
50
176
70
130
140
252
200
130
13
71
-200
290
29
100
malla
peso (gr)
10
0
f(x) G(x) F(x) 0 0 100
30
8
0.8
0.8 99.2
50
124
12. 4
70
130
13
140
150
15
29
200
170
17
13. 2 26. 2 41. 2 58. 2
0
-200
418
41. 8
100
0
0
100
M3
86.8 73.8 58.8 41.8
M4
10
0
0
0
30
1
0.1
0.1
100 99. 9
30
10
0
0
30
1
0.1
0.1 99.9
14. 7 21. 3
97. 4 90. 6 85. 3 78. 7
100
0
50
25
2.5
2.6
70
68
6.8
9.4
140
53
5.3
200
66
6.6
-200
787
78. 7
50
12
1.2
1.3 98.7
70
32
3.2
4.5 95.5
140
51
5.1
9.6 90.4
200
52
5.2
14. 85.2 8
-200
852
85. 2
100
0
2.3. DEL PROCESO DE FLOTACIÓN:
MUESTRA mineral polimetálico plomo zinc ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
OBJETIVOS determinación tiempo de molienda óptimo / flotación diferencial ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
PARAMETROS PARA EL PROCEDIMIENTO DE FLOTACION
CONDICIONES OPERACIÓN
tiempo min.
℅
pH
REACTIVOS GR / TM G.E.
NaCN
ZnSO4
Z11
MIBC
CuSO4
Z6
Cal
Dicromato de sodio
sólidos
Proceso acondicionamiento
3
35
7
150
Proceso de deprimir zinc
2.5
35
12
Recuperación de plomo
5
35
9
Proceso de deprimir el plomo
2
30
10
Activado de zinc
2.5
30
10.5 4.1
Recuperación de zinc
12
30
10.5 4.1
0 100 300 7.5
100 40 55 500 20
6 0
31
CIRCUITO DE FLOTACIÓN USADO PARA LA EXPERIMENTACIÓN
•
Tener presente las mismas condiciones para todos los ensayos a realizar, esto evitada que los resultados finales tengan un margen de error grande.
32
RESULTADOS:
M1 PESO producto GRAMOS CABEZA CONC. PB CONC. ZN RELAVE
1000 40.23 48.03 911.74
PESO ℅ 100.00 4.02 4.80 91.17
LEY % PB 4.34 14.25 2.15 25.8
contenido met. DISTRIBUCION
% ZN 4.93 4.26 12.8 28.98
Pb 241.99 5.73 1.03 235.23
Zn 272.08 1.71 6.15 264.22
% PB
% ZN
RATIO
2.37
0.63
24.86
0.43
2.26
20.82
97.20
97.11
•
Los pesos obtenidos en los concentrados son muy pobres.
•
Las leyes de los concentrados son muy bajas.
•
La elevada ley del relave muestra una falta de liberación
del mineral valioso. •
El ratio presenta un valor muy elevado.
M2 PESO PESO producto GRAMOS ℅ 100.00 CABEZA 1000 5.42 CONC. PB 54.23 6.18 CONC. ZN 61.8 88.40 RELAVE 883.97 •
LEY % PB 4.34 25.65 2.05 8.86
contenido met. DISTRIBUCION
% ZN 4.93 3.78 20.87 11.6
Pb 93.50 13.91 1.27 78.32
Zn 117.49 2.05 12.90 102.54
% PB
% ZN
RATIO
14.88
1.74
18.44
1.36
10.98
16.18
83.77
87.28
Los pesos obtenidos en los concentrados van aumentando
en relación a M1. •
Las leyes de los concentrados son más altas que en M1.
•
La ley del relave disminuyo en relación a M1, mayor
liberación del metal valioso. •
El ratio presenta un valor muy mas bajo.
M3 33
PESO producto GRAMOS CABEZA CONC. PB CONC. ZN RELAVE
1000 70.283 78.403 851.314
PESO ℅ 100.00 7.03 7.84 85.13 •
LEY % PB 4.34 48.72 1.8 0.91
contenido met. DISTRIBUCION
% ZN 4.93 5.36 49.28 0.81
Pb 43.40 34.24 1.41 7.75
Zn 49.30 3.77 38.64 6.90
% PB 100 78.9 3.25 17.85
% ZN 100 7.64 78.37 13.99
RATIO 14.23 12.75
Los pesos obtenidos en los concentrados presentan
mejores valores que en M1 y M2. •
Las leyes de los son mejores que en M1 y M2.
•
El relave presenta una baja ley en cuanto a los minerales
valiosos, una mejor liberación que en M1 y M2. •
El ratio presenta un mejor valor respecto a M1 y M2.
M4 PESO PESO producto GRAMOS ℅ 100.00 CABEZA 1000 8.13 CONC. PB 81.26 8.60 CONC. ZN 85.98 83.28 RELAVE 832.76 •
LEY % PB 4.34 46.82 1.9 0.98
contenido met. DISTRIBUCION
% ZN 4.93 4.32 44.78 1.24
Pb 47.84 38.05 1.63 8.16
Zn 52.34 3.51 38.50 10.33
% PB
% ZN
RATIO
79.53
6.71
12.31
3.41
73.56
11.63
17.06
19.73
Los pesos obtenidos en los concentrados son los más altos
de todas las muestras. •
Las leyes de los concentrados presentan una disminución a
comparación de M3. •
La variación de la ley en los relaves presento una variación
•
El ratio presenta el menor valor de todos los ensayos
realizados.
CAPITULO IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 34
CONCLUCIONES: - El mejor tiempo de molienda de acuerdo a los ensayos realizados en molienda se encuentra entre la muestra M3 y M4 según:
Específicamente el tiempo optimo de molienda para un pasante del 80 % de malla -200 seria: T = 0.1549 (80) + 1.4103 = 13.8 min - El tiempo de molienda es un factor con una gran influencia en la flotación de este polimetálico, es así que se puedo determinar lo siguiente: •
Un bajo tiempo de molienda no logra una buena liberación de los minerales valiosos, esto lleva a una baja ley en los concentrados y una alta ley en el relave.
•
Un elevado tiempo de molienda conlleva a la obtención de un mayor peso en los concentrados pero sin variación apreciable en sus leyes, esto a raíz que durante la flotación diferencial se floto material muy fino (lamas) el cual actuo como un depresor del mineral valioso.
- La selección del mejor tiempo de acuerdo a los ensayos de flotación ratifican los resultados obtenidos en molienda, dando como resultado que el tiempo de molienda apropiado para una buena flotación diferencial se encuentra entre M3 y M4, dado que se obtiene relaves con baja ley.
RECOMENDACIONES:
35
•
Durante el desarrollo del procedimiento experimental es necesario la utilización que instrumentación y equipos en perfecto estado y con un mínimo margen de error, estos factores lograran reducir el error humano generado por una mala implementación.
•
Durante la molienda y flotación es necesario utilizar los mismos parámetros en todos los ensayos o en su defecto disminuir al mínimo las variaciones que puedan surgir durante dichas tareas.
CAPITULO V 36
