FLOTACION “BULK”DE UN MINERAL DE COBRE FUNDAMENTOS 1. GENE GENER RALID ALIDAD ADE ES La separación del colector o combinación de colectores, generalmente será distinta para cada mena, y puede establecerse únicamente mediante mediante experimentación ya que la selección se verá influenciada por varios factores entre ellos el tipo y estado del mineral, la densidad de la pulpa, el grado de alcalinidad con el que se desea trabajar etc. Como los sulfuros de cobre flotan más fácilmente en un medio alcalino, la alcalinidad se debe mantener con cal a un pH que varía de 8.5 a 12. Generalmente se prefieren circuitos alcalinos cuando hay sulfuros de hierro por que la cal actúa como depresor de la pirita. El cianuro de sodio también se usa como substituto substituto de la cal, para deprimir deprimir el sulfuro de hierro, pero debe hacerse en forma limitada puesto que la adición excesiva de cianuro afecta al pH, cuestión esta que hablaremos más adelante. La cal generalmente deprime el oro metálico y por esta razón puede resultar conveniente usar carbonato de sodio como regulador de alcalinidad cuando la mena contiene oro libre. Puesto que los sulfuros de cobre generalmente contienen cantidades excesivas de pirita, la importancia del proceso de flotación en este caso estriba en flotar el cobre y depresar el exceso de hierro mediante mediante el empleo de la cantidad adecuada adecuada de cal o cianuro de sodio. El El grado de depresión depresión del cobre dependerá de la asociación del cobre cobre y el hierro en el depósito. Si estos minerales están sustancialmente liberados el uno del otro una molienda basta es suficiente. Muchos depósitos de cobre tienen el cobre finamente diseminado, en este caso se requiere una molienda fina para liberar el cobre del hierro y los minerales de ganga; pero es necesario tener en cuenta que una molienda fina también tienen sus inconvenientes ya que se forma mucho lodo lo cual inhibe la colección. Cuando se note la flotación de mucho hierro es conveniente utilizar soda, puesto que esto inhibe la flotación de la pirita. 2. UTILID UTILIDAD AD DE LOS LOS REACT REACTIVOS IVOS DE DE POSIBL POSIBLE E EMPLEO EMPLEO
La cal
La cal es un regulador regulador de la alcalinidad y del pH. La cantidad cantidad de cal que que se requiere requiere en la flotac flotación ión varía varía consid considera erable blemen mente te depend dependien iendo do del del pH desead deseadoo y de la cantida cantidad d de constituyentes consumidores de cal que se encuentran naturalmente presentes en la mena.
El método preferido para alimentar la cal es el de preparar una suspensión o lechada conteniendo alrededor del 20% de cal finamente molida, con 80% de agua por paso. Con frecuencia la cal se alimenta como sólido seco ya que es de baja solubilidad. La cal tiene un efecto floculante sobre las lamas de la mena, lo que es desventajoso para la acción del colector ya que las lamas actúan como inhibidoras. La cal es más utilizada que el carbonato de sodio en el caso de las menas de cobre dado que es mucho más barata. La cal tiende a deprimir la galena y el oro metálico y su adición requiere un control más cuidadoso que la del carbonato de sodio. Además de ser un regulador de la alcalinidad, la cal es un depresor de la pirita, pirrotita, marcasita y arsenopirita, así como de los sulfuros de cobalto y níquel. Para esta aplicación usualmente se usa junto con cianuro. Como hemos dicho la cal se añade a los circuitos de cobre para producir un nivel de pH que implica la flotación de la pirita. Un nivel de pH de 9 o 10 generalmente es lo requerido para causar una acción depresiva, y en ciertos casos es necesario un pH de 11 o 12. La cal también afecta el desarrollo de espuma de ciertos reactivos. La espuma producida en circuitos que contienen cal generalmente es abundante y de grandes burbujas, condiciones indeseables que sólo los resuelve un nivel menor de pH.
Carbonato de sodio
El carbonato de sodio tiende a actuar como un dispensador de las lamas con lo cual se mejora tanto la ley del concentrado como la recuperación; es además un fuerte depresor de la pirita y regulador del pH pero no es de común utilización dado su alto costo.
Cianuro de sodio
Es un fuerte depresor de los sulfuros de hierro; se alimenta en forma de solución puesto que es fácilmente soluble en agua en concentraciones de 10 – 20% que son las que generalmente se usan para su alimentación a circuitos de flotación. Cantidades pequeñas de cianuro se utilizan si la cal no es suficiente para depresar los sulfuros de hierro; sin embargo, un exceso de cianuro también depresará minerales de cobre dado que se puede formar complejos que gastan cobre; este consumo adicional de cianuro equivale a activar la pirita. El mecanismo anterior puede explicar la presencia abundante de pirita en la espuma.
El cianuro reacciona con el cobre como a continuación se indica: +
−
+
+2
↔
↔
2
(
)
1 + ( 2
↔
(
↔
1
1 ) + ( 2
)
)
Un exceso de cianuro puede también afectar el pH mediante la formación de ácido cianhídrico, según la reacción: +
↔
+
Es decir, al aumentar la cantidad de cianuro aumenta el pH. Como se ve por la explicación anterior, la relación cal – cianuro debe controlarse adecuadamente con el fin de no afectar desfavorablemente el pH, lo que a su vez significa un buen control de la depresión de la pirita.
Colector: Z-4 (etil Xanthato)
. Es un colector excelente en la El z-4 es el etil Xanthato de sodio de formula flotación de minerales sulfurosos especialmente en depósitos de cobre que contengan calcopirita, calcocita, enargita, tetraedrita, galena, esfalerita, marmatita, marcasita y pirita.
La dosificación más adecuada para flotar minerales de Cu es de 0.15 lb/ton.
Aceite de pino
Para efectuar la elección del tipo de espumante es necesario tener en cuenta varias condiciones de la espuma que se desea obtener, que queden afectadas por: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
El tipo de promotor empleado La presencia de lamas El pH de la pulpa El tipo de mineral Las sales disueltas La eficiencia de la celda de flotación
Si el colector o promotor empleado tiene propiedades espumantes, entonces no se requiere de un espumante muy fuerte. La presencia de lamas inhibe la acción del colector, lo que exige un espumante con algunas propiedades colectores. El pH de la pulpa esta controlado por la presencia de cal esta como se dijo anteriormente contribuye a la formación de una espuma abundante de burbujas grandes, condición que es indeseable para la flotación; por lo tanto se hace necesario adicionar un espumante que dé una capa de espuma de espesor adecuado que permite un derrame constante; donde además las burbujas sean pequeñas. La sales disueltas afectan el pH de la pulpa según como lo muestran las siguientes reacciones: +3 +
↔ ↔
(
) +3 +
+2
(
+3 (
) )
La influencia del tipo de mineral y la eficiencia de la celda de flotación resulta más que obvia. El análisis anterior nos permite deducir que el espumante más adecuado para flotar sulfuros de cobre es el aceite de pino, puesto que tiene algunas propiedades colectoras, produce una espuma tenaz y persistente de pequeñas burbujas de textura apretada, debido a los hidrocarburos que contiene. La espuma resultante se desintegra rápidamente al ser extraída de la celda. La estructura de la espuma no permite la perdida de granos del mineral siendo esta su mayor característica indeseable dado que tiende a flotar ganga, disminuyendo la ley del concentrado. En los casos que requieren una fuerte activación para las recuperaciones máximas, el aceite de pino puede ser muy útil. 3. VARIABLES EN LA FLOTACIÓN Pueden mencionarse entre otras: El agua La densidad de la pulpa El pH Los tiempos de: Acondicionamiento Aireación Colección Espumación
EL AGUA El agua sirve como medio de transporte para la pulpa, para la disolución de los reactivos en ella y como medio donde flota el mineral preparado con reactivos y burbujas.
En la flotación lo que se aprovecha es el carácter polar del agua.
LA DENSIDAD DE LA PULPA Es la relación de agua a los solidos. Las mezclas espesas que tienen poco agua requieren menos reactivos y aumentan la capacidad de los aparatos de flotación, pero dan, en general, concentrados impuros. Mezclas muy diluidas dan concentrados más puros, pero necesitan por tonelada de mineral más reactivos y dimensiones más grandes de los aparatos.
EL PH Un cambio de pH puede cambiar considerablemente la concentración de minerales. El pH conveniente no depende solamente del mineral, sino también de los reactivos empleados.
TIEMPO DE ACONDICIONAMIENTO Es el tiempo requerido para el tratamiento preselectivo. Depende del tipo y condiciones del mineral, de la cantidad de sales presentes, del grado de molienda, la presencia de lamas, el estado del reactivo y tipo del mismo, etc.
TIEMPO DE COLECCIÓN Es el tiempo requerido para el recubrimiento selectivo. Depende del tipo de mineral, la naturaleza química y el estado físico de la ganga, de la naturaleza química de la solución de la pulpa, etc.
TIEMPO DE AIREACION Es el tiempo necesario para la introducción del aire.
TIEMPO DE ESPUMACION Es el tiempo requerido para la adherencia de burbujas, la espumación y la reparación del flotado y las colas. 4. FORMULAS
Densidad de la pulpa
La densidad de pulpa indica el porcentaje de solidos o la relación sólido – líquido, en una muestra de pulpa. Este valor es importante desde 2 puntos de vista:
Directamente, debido a que para cada operación y proceso unitario se debe establecer la
densidad optima de la pulpa que debe mantenerse. Indirectamente , debido a que un cierto tonelaje importante se calcula partiendo de la densidad de la pulpa. Sea: P = Porcentaje de solidos por peso D = Dilución o relación entre el peso del líquido y el peso del sólido S = Gravedad especifica del sólido W = Peso de un litro de pulpa en gramos w = Peso del mineral en gramos en un litro de pulpa K = constante de los solidos Por definición: =
=
( − 1)
1 |
− 1|
(1)
(1 ) (2)
= 1000 +
=
(
− 1000)
− 1000
=
=
∗ 100 =
=
− 1000
100000 100 −
=
=
100 −
100 (
+ 1)
(2 )
(3)
(4)
∗ 100
(5)
(6)
(7)
Para esta formulas la gravedad especifica del deposito se obtiene pesando un litro de pulpa, secando y pesando luego la muestra. Con estos dos pasos la formula (2) nos da el
valor de K y la formula (1) la convierte a gravedad especifica. Una botella volumétrica de 1 litro de capacidad proporciona la precisión suficiente. En el laboratorio, la muestra debe molerse en húmedo con el fin de obtener una pulpa adecuada. Este método no da la gravedad específica verdadera del depósito, pero si una gravedad aparente muy adecuada para el propósito fijado.
Formula de los dos productos
Se utiliza cuando en la flotación se obtienen solamente dos productos concentrados y colas. Sea: F = Tonelaje de alimentación O = Tonelaje de concentrado T = Tonelaje de las colas f = Tenor de la cabeza c = Tenor del concentrado t = Tenor de las colas Rc = Razón de concentración (toneladas de alimentación necesarias para obtener 1 tonelada de concentrado) R = Recuperacion Entonces: =
=
( − ) ( − )
∗
( − ) ( − )
=
=
=
100 ∗ ∗
100 ∗
∗( − )
∗( − )
FLOTACIÓN INTRODUCCION La flotación es un proceso físico-químico de concentración de minerales finamente molidos. El proceso envuelve tratamiento químico de una pulpa mineral para crear condiciones favorables para la adhesión de ciertas partículas minerales a las burbujas de aire. Las burbujas de aire llevan el mineral seleccionado a la superficie de la pulpa y forma una espuma estable la cual se remueve mientras los otros minerales permanecen sumergidos en la pulpa. En general, se puede afirmar que no hay minerales naturalmente flotables, es decir, no hay preferencia de ningún mineral por la fase gaseosa. Por tanto, es necesario poseer la habilidad para modificar las superficies minerales de tal forma que no se dejen mojar, es decir, que tengan repelencia al agua y la avidez por la fase gaseosa. También requiere producir este fenómeno en forma selectiva, es decir, modificar las superficies de ciertas especies sin afectar a otras. Desde este punto de vista la flotación es una operación selectiva. Sin embargo, el termino “flotación selectiva” se refiere generalmente a aquella operación en la cual tratamos de producir concentrados de diferentes especies, separados más o menos perfectamente. Este hecho precisamente fue lo que constituyo el éxito de la flotación como método para concentración de minerales ya que aseguraba productos apropiados para la fundición y obtención de metales no ferrosos. Prácticamente no hay hoy en día mineral que no pueda concentrarse por este método. Podemos dividir los diferentes tipos de minerales tratables por flotación en dos categorías: 1. Sulfuros minerales, tales como los sulfuros de Pb, Cu, Zn, Fe, Mo, Co, Ni y As. 2. Minerales no sulfurosos, tales como fosfatos, cuarzos, feldespatos, cloruro de sodio, cloruro de K, caliza, oxidos de Fe, cromita, carbón, rodocrosita, etc. El mecanismo esencial de flotación envuelve la adherencia de partículas minerales a las burbujas de aire de tal manera que las partículas sean llevadas a la superficie de la pulpa el mineral, donde puedan ser removidas. El proceso básicamente comprende los siguientes pasos: 1. Molienda de la mena a un tamaño suficientemente fino para llevar los minerales valiosos de otro y de la ganga asociada a dichos minerales. 2. Producir condiciones favorables para la adherencia de los minerales deseados a las burbujas de aire.
3. Crear una corriente ascendente de burbujas de aire en la pulpa mineral. 4. Formar una espuma mineralizada en la superficie de la pulpa mineral. 5. Remoción de la espuma mineralizada. Para óptimos resultados en flotación, los minerales valiosos deben separarse completamente de la ganga durante la etapa de molienda. En la práctica, sin embargo esto no es a menudo económicamente factible, y aun cuando se alcance la separación completa, otros factores complicantes pueden surgir. Así, con el resto de molino de bolas o molino de varillas considerable lodo gangoso puede formarse el cual complicara las subsecuentes etapas de flotación. La creación de una corriente ascendente de burbujas de aire se consigue por una maquina de flotación (celda) la cual produce burbujas por la agitación mecánica de la pulpa mineral, la introducción directa de aire bajo presión, o ambas. Estas operaciones pueden considerarse como los adjuntos mecánicos del proceso de flotación. Para obtener la adherencia de las partículas minerales deseadas a las burbujas de aire, y por tanto, la formación de una espuma mineralizada sobre la superficie de la pulpa mineral, una superficie hidrofóbica debe ser formada sobre las otras. Esto se hace por medio de colectores y modificadores y la selección de la combinación apropiada para cada mena en particular constituyente el principal problema del metalurgista de preparación de minerales.
