Los reactivos de flotación corresponden a sustancias orgánicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del proceso. Pueden clasificarse en: colectores, espumantes y agentes modificadores.
Colectores Son sustancias orgánicas que se adsorben en la superficie del mineral, confiriéndole características de repelencia al agua (hidrofobicidad). La parte polar del ión colector se adsorbe en la superficie del mineral. Por otro lado, la parte apolar del mismo, constituida por una cadena de hidrocarburos, queda orientada hacia la fase acuosa, dando el carácter hidrófobo al mineral.
El largo de la cadena de hidrocarburos está asociado a la mayor o menor repelencia al agua. La parte que se adhiere al mineral dará la fuerza y selectividad. Lo anterior explica la diferencia de comportamiento de los diferentes colectores. Por lo tanto, la colección estará íntimamente condicionada por la naturaleza de la superficie del mineral y de la estructura química del colector. La unión química entre el colector y el mineral deberá ser más fuerte que la que pueda existir entre el mineral y el agua. El ángulo de contacto, no es una característica inherente del mineral, sino del grupo apolar (cadena hidrocarburos) del agente colector, por lo tanto; Mientras más larga sea la cadena de hidrocarburos mayor será el ángulo de contacto y, por lo tanto, mayor será la hidrofobicidad adquirida por el mineral. Se ha comprobado que las cadenas de tipo “iso” (iso -propil, iso-butil) forman ángulos de contacto mayores que las cadenas de tipo normal.
Las partículas de mineral convertidas en hidrófobas por la acción del colector se adhieren a las burbujas de aire que van ascendiendo por las pulpas. Por lo tanto, la recuperación de mineral aumentará en la medida que aumente el ángulo de contacto. Se puede distinguir dos tipos de colectores, dependiendo de la carga de este: catiónicos y aniónicos. El tipo de colector a utilizar en flotación depende del pH de trabajo en los equipos y, por lo tanto, del potencial zeta. La figura 17 puede explicar considerando el comportamiento del potencial zeta con la variación de pH.
En este caso, si se opera a pH alcalino el colector a utilizar será catiónico; en cambio, al trabajar a pH ácido el colector deberá ser aniónico.
Los cuales se dividen en: Colectores Aniónicos Se caracterizan porque su parte polar posee una carga negativa la cual se adsorbe a una superficie con carga positiva. Entre los colectores más conocidos se encuentran los Xantatos.
Colectores catiónicos Se caracterizan porque su parte polar posee una carga positiva la cual se adsorbe a una superficie con carga negativa.
Colector específico: Colector XAP o xantato amílico de potasio Propiedades químicas y usos
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. Se aplica con especial éxito en la flotación de la pirita que contiene oro. Precauciones de Manejo Los xantatos son estables durante largos períodos de tiempo, siempre y cuando se almacenen en un lugar seco y fresco. Las personas que manejan las xantatos deben tomar ciertas precauciones. Debe evitarse la llama viva o el fuego, puesto que los xantatos y algunos de sus productos de descomposición son combustibles. Los xantatos, en términos generales, deben manipularse con el mismo grado de precaución que se aconseja para otros productos químicos orgánicos.
Espumantes El espumante modifica las propiedades superficiales de la burbuja para reducir la coalescencia el cual es el proceso en el que dos dominios de fase de composición esencialmente idéntica entran en contacto para formar un dominio de fase mayor. Los líquidos puros (agua, parafina, alcohol etílico) no producen una espuma estable cuando se agitan con aire y las burbujas que se producen coalescen o colapsan muy rápido. Sin embargo, la adición de pequeñas cantidades de substancias activas como alcoholes superiores, forman una espuma estable con la adición de aire disperso.
Espumantes Específicos 1. Espumante MIBC (Metil-isobutil carbinol) Descripción 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. El MIBC permite un excelente control del proceso de flotación porque no tiene características colectoras. Xantatos Los xantatos son compuestos orgánicos obtenidos en reactores por reacción de bisulfuro de carbono, la soda o potasa cáustica y un determinado alcohol; el cual, le otorga las propiedades colectoras en el circuito de flotación para los minerales metálicos y poli metálicos. Estos compuestos se caracterizan por liberar un olor a azufre y son utilizados en muchas industrias, siendo su principal aplicación en la industria minera como colector para la flotación de minerales sulfurados, Todos los Xantatos son solubles en agua, usualmente se alimentan como soluciones en concentraciones.
Historia del uso de Xantatos El uso principal de xantatos de los metales alcalinos, sodio y potasio, es como coleccionistas de minerales. Este uso fue introducido por Keller en 1925. El xantato etílico de sodio también fue utilizado en el extranjero como un herbicida defoliante, y como un aditivo. En el caucho para proteger contra los gases atmosféricos, especialmente el oxígeno y el ozono.
Descomposición de Xantatos Los Xantatos se descomponen en la presencia de agua. Hay tres vías de descomposición de xantatos en solución acuosa. Xantatos al disociarse generan la formación de los cationes de metales alcalinos y aniones xantato. Él se somete a una solución tras la hidrólisis ácida xánticas que se descompone en disulfuro de carbono y alcohol. ROCS2Na+H2O→ROCS2H +NaOH ROCS2H→CS2+ROH El xantato es oxidado a dixantógeno. El alcance de esta reacción es muy pequeño y depende del pH. El equilibrio se alcanza después de aproximadamente 5-10% de la oxidación del xantato, y el aumento de la reacción con una caída en el pH. 2ROCS2- +H2O+-O2→ (ROCS2)2+2OHEn medio neutro o alcalino, los xantatos se descomponen por hidrólisis 6ROCS2- +3H2O→6ROH +CO2 3 +3CS2+2CS2-3 -
VENTAJAS DE LOS XANTATOS : Tienen gran difusión, debido a su bajo costo. Tienen fuertes propiedades colectoras y buena selectividad. Se puede flotar en medio ácido con los dixantogenatos, éstos tienen buenas propiedades colectoras para metales nativos y cementados (cemento de cobre). En la flotación del cobre con xantogenatos se puede añadir un aceite lubricante, cuya adición da un incremento en la velocidad de flotación de grandes partículas y mejora la separación del cobre en los tamaños más grandes; aún mejor en la flotación de los minerales de plomo. SINTESIS DE LOS XANTATOS
Inicialmente se hace reaccionar un alcohol con hidróxido de sodio o potasio, en seguida se agrega sulfuro de carbono y utilizando como catalizador éter etílico. Luego se aplica la estequiometria respectivamente.
Obtención del ISOPROPIL XANTATO SODICO:
Reacciones: REACCIÓN DE OXIDACIÓN.Resulta la formación de dixantogenatos, siendo los reactivos oxidantes: K2Cr2O7, HNO3, KMnO4, etc. que se encuentran en el almacén de reactivos. Tomar las precauciones necesarias para su buen estado de conservación.
Los dixantogenatos, es un buen colector por si mismo, debido a su baja solubilidad en agua resulta poco satisfactorio. Son utilizados como colectores para me-tales nativos y cementados REACCIÓN CON YODO Los xantogenatos alcalinos reaccionan con el yodo, de esta combinación se forman los dixantogenatos, siendo prácticamente una reacción de oxidación.
REACCIÓN DE HIDROLISIS.La descomposición de los xantatos tiene lugar con particular facilidad en presencia de la humedad y el calor, rompiendo a los xantogenatos en sus componentes de obtención. Para evitar esta hidrólisis deben mantenerse secos y en lugares fríos, sin permitir el acceso de la hume-dad normalmente presente en el aire
Xantato etílico de potasio (Z-3): El xantato de etílo de potasio es el xantato más débil, pero es muy selectivo dado las condiciones químicas correctas. Es el mejor para la recuperación de los sulfuros que son relativamente hidrofóbicos como la galena. Fórmula: CH3CH2OCS2K Xantato etílico de sodio (Z-4): Formula: C3-H5-Na-O-S2 Peso Molecular 144.14 Apariencia: De color amarillo pálido, polvo amorfo. Olor: desagradable debido a la presencia de disulfuro de carbono. Punto de fusión: 182-256 _C Punto de ebullición: No es aplicable, ya que se descompone al calentarla. Peso específico: 1,263 Xantato amílico de potasio (Z-6):
Reactivo poderoso y el menos selectivo, usado generalmente en circuitos de acción rápida y sobre todo en el tratamiento de minerales de Zinc. Es usado también en circuitos de flotación con una acidez moderada. Empleados en circuitos muy ácidos, porque tienden a descomponerse. Fórmula: CH3CH2CH2CH2CH2OCS2K
Xantato isopropílico (Z-11): Parecido al primero por su cadena carbonada y su menor costo. Es el reactivo más usado en el Perú para el tratamiento de minerales polimetílico. Fórmula: C3H7OCS2Na(K) Xantato sec-butílico (Z-12): Colector de acción similar al Xantato Isobutilico de Sodio, usado en circuitos de Plomo o Zinc. Fórmula: C4H9OCS2Na(K) Xantato isobutílico de sodio(Z-14): Colector ampliamente usado para flotar sulfuros de plomo, plata y zinc, también es usado en los circuitos de flotación de cobre con buenos resultados metalúrgicos. Puede sustituir en algunos casos al Xantato Etílico de potasio. Fórmula: (CH3)2CHCH2OCS2Na.
DITHIOFOSFATOS O AEROFLOATHS GENERALIDADES Son los colectores de gran importancia por lo general producen concentrados de primer grado en la flotación de sulfuros se caracterizan por tener en su grupo solidofolico al fosforo pentavalente. Estas estructuras pueden ser representadas por la formula general.
La obtención de los ditiosfosfatos se logra por la interacción del pentasulfuro de fosforo con fenoles, alcoholes, thialcoholes, mercaptanos, aminas, acido cresilico y cresol, son representados por la siguiente reacción.
Siendo R el radical alquilo del alcohol o el radical arilo del fenol. El anión es la parte activa está representada por la siguiente fórmula
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Son ésteres secundarios del ácido ditiofosfórico y se preparan haciendo reaccionar pentasulfuro de fósforo y alcoholes Son colectores de menor potencia que los xantatos. Son más selectivos que los xantatos. Se usan en la flotación de sulfuros (Cu, Pb, Zn), algunos de ellos en la flotación de sulfuros de Fe, metales preciosos y óxidos no metálicos. Ha establecido que bajo la acción del agua los ditiosfosfatos se descomponen de acuerdo a la reacción.
En un medio alcalino, este proceso transcurre tan lento que no influye en los resultados de la flotación. Bajo la acción del ácido sulfúrico puede tener lugar la siguiente reacción.
Durante la interacción de los ditiosfosfatos con cianuro de sodio o sulfuro de sodio, se desprenden el ácido cianhídrico y el sulfuro de hidrógeno que son tóxicos. La reacción es:
Con los iones de metales pesados, los ácidos ditiofosfóricos son capaces de formar precipitados hidrofóbicos difíciles de disolver en agua.
Los ditiofosfatos son colectores comparativamente débiles pero dan buenos resultados en combinación con los xantatos. Tienen alguna propiedad espumante. La mayoría se adiciona en concentraciones puras y por lo general se los adiciona en molienda, para lograr un mejor contacto con los minerales valiosos. Los ditiofosfatos más comunes son: Di sec butil ditiofosfato de sodio (AF-238). Di isobutil ditiofosfato de sodio o Di butil ditiofosfato de sodio. Di isopropil ditiofosfato de sodio. (AF-211). Dietil ditiofosfato de sodio. (Aerofloat sódico).
DISOCIACIÓN DEL DITIOFOSFATO
TIPOS DE DITIOFOSFATOS PROMOTOR DITIOFOSFATOS LIQUIDOS Se produce por la reacción entre el cresol o ácido cresílico, el pentasulfuro de fosforo y un álcali. Los ditiosfosfatos número 15, 25 ,31 y 33 son colectores líquidos y debido a la presencia del ácido cresilico libre en su composición, también tiene propiedades espumantes.
Las propiedades espumantes decrecen en intensidad en el siguiente orden: ditiofosfatos 15, 25 , 31 y 33. El ditiofosfato 242 tiene propiedades espumantes muy débiles. Los promotores ditiofosfato 135 y 194 no tiene propiedades espumantes. Estos promotores, debido a la solubilidad parcial en el agua, se obtienen mejores resultados añadiéndolos a un acondicionador o al molino de bolas. Estos conectores se utilizan en la flotación de menas sulfurosos de Pb y Zn y tambien para menas de Cu, en reemplazo del xantogenato. Tipos de ditiofosfatos: Promotor ditiofosfato solido Resultan de la reaccion de los alcoholes alifáticos con pentasulfuro de fosforo y un alcali. El mas conocido de estos conectores es el dietilditiofosfato de sodio, muy soluble en agua; son colectores puros, no tienen propiedades espumantes y por esto son apreciados. Se emplean extensivamente en la flotación de menas de Cu-Pb-Zn
Promotor ditiofosfatos solidos Resultan de la reaccion de los alcoholes alifaticos con pentasulfuro de fosforo y un alcali. El mas conocido de estos colectores es el dietilditiofosfato de sodio, muy soluuble en agua; son colectores puros, no tienen propiedeades espumantes y por estos son apreci ados. Se emplean extensivamente en la flotacion de menas de CU-Pb-Zn.
Los promotores ditiofosfatos secos Pueden usarse con menor alcalinidad que los xantatos para obtener resultados optimos, especialmente en presencia de sulfuros de hierro, cobalto y niquel. En resumen los ditiofosfatos y aun en mayor grado que los xantogenatos se adhieren por si mismo muy fuertemente a la superficie de los minerales. Son utilizados ampliamente en la flotacion de menas sulfurosas y de metales preciosos.
BIBLIOGRAFÍA - https://www.google.com.pe/webhp?sourceid=chromeinstant&rlz=1C1GKLA_enPE667PE668&ion=1&espv=2&ie=UTF8#q=sintesis+de+ditiofosfato - file:///C:/Users/K/Downloads/xantatos.pdf - http://www2.inecc.gob.mx/sistemas/plaguicidas/pdf/malation.pdf - file:///C:/Users/K/Downloads/Reactivos_y_flotaci_n%20(1).PDF
