Flotacion De Minerales

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Proceso de Flotación Introducción: Los procesos de concentración por flotación juegan un rol preponderante en la recuperación de especies valiosas desde sus respectivas menas. El número de variables que inciden sobre los resultados metalúrgicos obtenidos a través de la aplicación de este proceso a una mena en particular, es muy extenso; en muchas ocasiones se denomina como un proceso complejo. La flotación es uno de los procesos más selectivos para la separación de especies sulfurosas, y de Plomo- zinc y cobre – zinc. La separación de las especies a través del proceso de flotación, se produce gracias a la diferencia en las propiedades fisicoquímicas de la superficie de cada una de ellas. La flotación surgió a partir del proceso de separación en medios densos, ya que la dificultad para la obtención de fluido con algunas densidades particulares obligó a la utilización de modificadores de superficie, con el fin de mejorar la selectividad del proceso. Estos modificadores permiten convertir selectivamente en hidrofóbica la especie a separar, de tal forma que ante la presencia de un medio constituido por agua y aire (burbujas), la especie hidrofóbica rechace el agua y se adhiera a las burbujas de aire que ascienden hacia la superficie del líquido.

1. Antecedentes de la Flotación La flotación de espumas se puede decir que es 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:

a. Herodotus 500 años A.C. relata la separación de granos de oro de las arenas utilizando plumas de ganso engrasadas. b. En 1491, los árabes separaban la azurita con resinas fundidas que impregnaban al mineral. c. En 1731 se conoce la adhesión de un sólido de aire, a partir de una pulpa. d. 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. e. 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. f. En 1901-02 Potter en Australia y Fromet en Italia utilizaron un gas como medio flotante. g. 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. h. En 1912 se estableció que el bicromato deprime a la galena (PbS) y que el SO2 deprime a la blenda 2 o esfalerita (ZnS). i. 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 subaireación y el concepto de flotación reversa o inversa. j. En 1917 se patentó el primer colector no basado en aceites, - La x-naftilaminapor 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. k. En 1924 Sulman y Edser patentaron los jabones del ácido graso.

l. En 1925, Keller patentó a los xantogenatos alcalinos - Xantatos- como 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. m. En 1926, Whitworth patentó como colector al ácido dithiofosfórico -Aerofloats. n. En 1952, Tveter descubre al espumante soluble en agua -Dow froth. o. En 1954, Harris y Fischback descubrió al dialkil-tionocarbamato bajo como colectores. p. En 1978, R. Klimpel Introduce los modelos matemáticos de la cinética de flotación q. En 1979, Hansen y Meyer han desarrollado un colector para mejorar la recuperación de carbón oxidado. A la fecha, los avances en flotación, se han enmarcado en el desarrollo de nuevos reactivos cada vez más selectivos y de usos más específicos, para un determinado mineral, proveniente de un yacimiento también específico.

2. Concentración. La Mineralurgia está constituida básicamente de dos etapas principales que son: La liberación de los minerales valiosos de la ganga (Mineralurgia I – Chancado y Molienda), y Separación de estos minerales valiosos de la ganga, que comúnmente se le conoce como Concentración. La mineralurgia está relacionada principalmente con los métodos físicos de concentración, los cuales pueden ser: a. Propiedades ópticas (color, brillo, fluorescencia, etc.), radiactivas, etc., conocido desde muy antiguo como pallaqueo o escogido a mano. b. Diferencias en gravedad específica de los minerales, que se le conoce normalmente como concentración gravimétrica. Utiliza el movimiento

diferencial de los minerales debido a los efectos de masa, por lo general en corrientes hidráulicas. c. Diferentes propiedades superficiales de los minerales que se le conoce como flotación de espumas, donde la pulpa se acondiciona con varios reactivos químicos, que hacen a los minerales valiosos ávidos por el aire (hidrofóbicos o aerofílicos) y que los minerales tengan más avidez por el agua y rechacen al aire (aerofóbicos o hidrofílicos), dandolugar a una separación selectiva por transferencia de los minerales valiosos a las burbujas de aire que forman la espuma flotante sobre la superficie de la pulpa, la cual se extrae como concentrado. d. Propiedades magnéticas de los minerales, que se le conoce como concentración magnética. e. Propiedades de conductividad eléctrica que se define como concentración electrostática.

3. Tipos de flotación  Flotación de espumas  Flotación por películas  Flotación por aceites Siendo de mayor aplicación en la actualidad la flotación por espumas que a su vez puede clasificarse en: Flotación directa: cuando en la espuma se tiene al mineral valioso concentrado y en la pulpa el mineral de ganga como relave. Flotación inversa: cuando en las espumas se capta la ganga y en la pulpa queda el mineral considerado de valor como relave que es recuperado posteriormente.

También puede clasificarse en:  Flotación colectiva: en la cual se obtiene en un concentrado todos los minerales valiosos contenidos en la mena y un relave con el material sin valor o ganga.  Flotación selectiva: la cual por la acción selectiva de los reactivos permite obtener en un concentrado un solo mineral valioso, es decir, en mayor concentración.

Esquema del proceso de flotación en una celda mecánica convencional.

Entiéndase por selectividad a la fijación preferencial del colector o reactivo heteropolar en la superficie de un determinado mineral valioso.

4. Flotación de Espumas.

Se puede definir a la flotación de espumas como un proceso mineralógico químico cinético, o también, la flotación de minerales en espumas es un proceso físico-químico, cuyo objeto es la separación de especies minerales valiosas de las no valiosas, a través del uso de la adhesión selectiva de burbujas de aire a las partículas minerales valiosos.

En un proceso de concentración de minerales ideal, la mena mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente útil o valioso y una cola o relave con los minerales que componen la ganga. Por su parte, la estabilidad de la burbuja dependerá del espumante agregado al proceso de flotación. El proceso de flotación de espumas se lleva a cabo en una máquina denominada Celda de Flotación.

4.1.Mecanismos de la Flotación de Espumas. 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 los sólidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los sólidos.

Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como grafito, carbón bituminoso, talco y otros, son poco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofóbicos naturales. Los minerales que son óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros son hidrofílicos, o sea, mojables por el agua. Además 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. a. Minerales Hidrofílicos.- Son mojables por el agua, constituidos por: óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente representan la mayoría de los minerales estériles o ganga. Haciendo que se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa para finalmente hundirse. b. Minerales Hidrofóbicos.- Son aquellos que no son mojables o son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como: Grafito, carbón bituminoso, talco y otros, haciendo de que evite elmojado de las partículas minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender.

4.2. 

Importancia de la Flotación de Espumas.

La introducción del proceso de flotación de espumas en los albores del siglo XX revolucionó la industria de los minerales que por su versatilidad se usa y aplica para procesar tonelajes cada vez más grandes y de más baja ley; de ahí que, su importancia radica en que desde su invención está permitiendo el tratamiento de menas complejas de muy baja ley, que de otro modo se habrían considerado menas no económicas.



En cuanto al aspecto tecnológico-científico del proceso Actualmente el proceso de flotación de espumas es utilizado para concentrar minerales sulfuros complejos de Cu-Mo, Cu-Pb-Zn, Pb-Zn, Pb-Zn-Fe, etc.; minerales oxidados de Cu, Pb, Zn, Fe, W, Sn, etc.; minerales sulfuros que contienen Oro; minerales de Plata; minerales industriales no metálicos, azufre, talco, y carbón mineral.



En cuanto al aspecto económico, permite al Estado obtener grandes divisas con las cuales puede desarrollar otros sectores de carácter social, como el sector educación, salud, de defensa, etc., en suma, el desarrollo del País.



En cuanto al aspecto social, genera puestos de trabajo a nivel profesional, técnico y operarios, mejorando la calidad de vida y el desarrollo de los pueblos aledaños a los centros mineros.



En cuanto a lo industrial (fabril) permite el desarrollo de todo tipo de industria desde la metal-mecánica, hasta la textil y alimentaria, empresas financieras, de seguros, de servicios, etc.



La flotación de minerales difícilmente será reemplazada en el tiempo, debido a su relevancia en el procesamiento de minerales y que aún no ha sido medida en su real magnitud, sobre todo cuando influye enormemente en la metalurgia extractiva, lo cual implica que sin la existencia de este proceso, no hubieran podido desarrollarse procesos ulteriores, talescomo la tostación, la conversión, la fusión y la refinación. Hoy cada vez permite hacer una reingeniería en la flotación de sulfuros haciendo aplicable la biohidrometalurgia para la extracción más limpia de los metales.



Beneficio (adecuación) de materias primas (pigmentos, caolín, arcillas para cerámica); Medio Ambiente (separación sólido/líquido o líquido/líquido). Tratamiento de compuestos orgánicos (plantas de extracción por solvente), aceites, grasas y colorantes (ágatas). Tratamiento de efluentes que contienen metales pesados, aniones, complejos y quelatos (galvanoplastia, siderúrgicas, industria oxido de molibdeno MoO4, minero- metalmecánica).



Metales pesados "removibles" (recuperables) por flotación: Ag+1, Sn+2, As+3, Cr+3/Cr+6, Au+2/Au+4 Be+2, Cd+2, Co+2, Ga+2 , Ge+4, Hg+2, Pb+2, Mn+2, Ni+2, Cu+2, Zn+2, Sb+3, Se+2 .

4.3.

Aspectos del Proceso de Flotación por Espuma.

Algunos Metalurgistas han señalado en sus estudios que en el proceso de flotación de espumas hay más de 32 variables. Southerland y Wark las han clasificado meridianamente en tres grupos importantes de variables y son:

a. Variables que dependen de los componentes químicos tales como: Dosificación y potencia de los reactivos.  Colectores.  Espumantes.  Modificadores:  Activadores  Depresores  Modificadores de pH. (Eh)  pH (Eh) de mejor selectividad. Es decir, todo lo que concierne al comportamiento físicoquímico para lograr la hidrofobización del mineral valioso dentro del ambiente de la celda. b. Variables que dependen de los componentes de equipamiento:  Diseño de la celda convencional.  Diseño de la celda columna.  Agitación de la pulpa (RPM).  Configuración del banco de celdas.  Remoción de la espuma. Es decir, todo lo que concierne al comportamiento hidrodinámico que involucra el movimiento partícula-burbuja-fluido dentro del ambiente de la celda de flotación de espumas. c. Variables que dependen de los componentes de operación:  Velocidad de alimentación (m3/h) o GPM).  Tiempo de retención  Mineralogía y ley de la mena.

 Tamaño de partículas (densidad y forma).  Grado de liberación (grado de diseminación).  Grado de oxidación (degradación).  pH natural del mineral. Densidad de pulpa (% de sólidos).

 Temperatura. Flujo de aire (psi, Pa).  Remoción de la espuma (natural o mecánica).

5. La Mineralización y su Relación con la Mineralurgia. En nuestro País, la mayoría de los yacimientos están situados en las cordilleras de los Andes (occidental, central y oriental), los cuales contienen minerales sulfuros, sulfosales y óxidos de los metales de Cu, Pb, Zn, Ag, Fe, Au (asociado), silicatos, carbonatos, feldespatos, etc. De intercrecimiento cristalino y amarre complejo y fino, lo cual hace un proceso mineralúrgico peruano muy complejo, para lograr la separación selectiva de cada uno de ellos como concentrados individuales. Esta complicada mineralización llevada a cabo en cada uno de los yacimientos peruanos desde su génesis ha permitido un elevado desarrollo de conocimiento de la mineralurgia para poder tratar menas complejas de Cu-Pb-Zn, Pb-Zn, Cu-Mo, Arsenopiritas auríferas, piritas auríferas argentíferas, etc... Los yacimientos polimetálico, de la mena está constituido en los andes mayormente por lo siguiente minerales: 

Mineral de Cobre: Tetraédrica: 3Cu2S Sb2s3; Calcopirita: CuFeS2, etc.



Mineral de Plata: Tetraédrica Argentífera; (Freibergita): 3Cu2S Sb2S3Ag, etc.



Mineral de Plomo: Galena: PbS, etc.



Mineral de Zinc: Esfalerita: ZnS; Marmatita: ZnSFe, etc.



La ganga está compuesta básicamente por:  Pirita: FeS  Rodocrosita: MnCO3

 Roderita: MnSiO3  Cuarzo: SiO2, etc. 6. Aplicación de la Flotación.

La flotación desde sus inicios hasta nuestros días, en una forma amplia se aplica para la separación y recuperación de sustancias orgánicas e inorgánicas. Las sustancias inorgánicas son generalmente los minerales metálicos y no metálicos, tales como los sulfuros, óxidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, etc.; metales nativos, sales, carbones, azufre, talco, etc. Las sustancias orgánicas las cuales son tan variadas, tales como resinas y semillas, fibras y aceites, papeles y pinturas, productos sintéticos orgánicos y desechos, materias biológicas tales como micro-organismos o bacterias, etc. Es un proceso universal que tiene múltiples facetas, aplicaciones y posibilidades. El objetivo principal del proceso de flotación es aplicarlo para la separación de minerales metálicos y no metálicos de interés económico y por ello en nuestro País constituye una tecnología de gran aplicación en la extracción principalmente de los sulfuros complejos de Cu-Pb-Zn-Fe, Cu-Pb, Pb-Zn, Pb-Ag, Au, etc.

7. TEORÍA DE FLOTACIÓN DE MINERALE a) Flotación de minerales La flotación de minerales depende de las propiedades de los minerales que le permite adherirse a burbujas de aire y ser llevados a la superficie de la pulpa. Los reactivos que se adiciona a la pulpa (mineral agua) es con el propósito de crear una superficie hidrófoba, se denominan colectores. Para facilitar la adhesión del colector al mineral útil y para impedir esta adhesión al mineral no valioso se agregan otros reactivos denominados activadores y depresores, estos compuestos llevan el nombre genérico de modificadores o moduladores de la colección.

La teoría de flotación debe explicar el mecanismo mediante el cual actúan los colectores y los modificadores, las condiciones para que un compuesto químico

sea colector de un determinado mineral, y debe establecer la condición fisicoquímicas que producirán un mejor rendimiento del proceso.

Sulfuros Metales

Óxidos Flotación

Carbones No metales

Carbonatos Feldespatos

b. Clasificación de la flotación Flotación de Sulfuros. Los sulfuros son fuertemente hidrófobos, lo cual permite que tengan una buena flotabilidad. Sin embargo, este comportamiento se ve afectado negativamente cuando existe una oxidación superficial o hay presencia de lamas. Para que la flotación de sulfuros sea efectiva, es necesaria la presencia de oxígeno con colectores sulfhídricos, y así ocurra la adsorción de este reactivo en el mineral. Este fenómeno puede ser explicado por teorías que se describe King (1982). Se han tratado de explicar con varias hipótesis el mecanismo de la flotación, dentro del contexto podríamos exponer cuatro mecanismos que han sido aceptados para la explicación de la interacción mineral sulfurado/colectores:

Teoría química o de la oxidación superficial Teoría de los semiconductores Minerales sulfuros Teoría electroquímica

Teoría de la absorción física

Flotación de Minerales Sulfuros.

Oro

Oro Plata Plomo Zinc

Flotación de sulfuros

Plomo

Plomo Zinc Fierro Plomo Cobre Zinc Hierro Cobre Molibdeno

Cobre Cobre Níquel

Oro Plata. En la flotación de oro y plata se realiza cuando está asociado a minerales sulfurados refractarios donde se realiza una preconcentración como pirita aurífera en ello puede estar constituida por pirita, arsenopirita, pirotita y asociados, la flotación se realiza en pH ácido y neutro.

Plomo-Zinc Los principales minerales son la galena PbS y la esfalerita o blenda ZnS. Otras especies: wurtzita, marmatita y formas oxidadas. Depósitos conteniendo galena finamente cristalizada en general contienen oro y plata disueltos, actuando como núcleos de cristalización. Metales preciosos pueden aún estar disueltos en otros sulfuros, por ejemplo la pirita, o estar presente en los contornos de los granos. Los principales minerales de ganga son pirita y pirrotita (sulfuros), dolomita y calcita (básicos) y, cuarzo y silicatos (ácidos). Las menas tratadas presentan en general una ley combinada de plomo y zinc de 3% a 20%. El procedimiento padrón es flotar secuencialmente el plomo y el zinc, a pesar de existir por lo menos un ejemplo de flotación “bulk”, seguida de separación. Plomo-Zinc-Fierro En estos sistema de emplea la flotación diferencial siendo los sulfuros de fierro los últimos a flotarse. En algunos casos son producidos concentrados separados de pirita (FeS2) y pirrotita (FeSx). Cobre-Plomo-Zinc-Fierro. Las menas complejas que contienen cobre, plomo, zinc y fierro finamente diseminados están entre los sistemas de más difícil beneficiamiento por flotación, especialmente cuando la oxidación superficial lleva a la disolución de iones cúpricos que activan la esfalerita, disminuyendo la selectividad del proceso. El esquema de flotación es semejante a los anteriores, excepto la primera etapa la cual, generalmente, involucra la producción de un concentrado “bulk” de cobre y plomo, cuya separación puede realizarse deprimiendo tanto uno como otro grupo de sulfuros. Existe por lo menos un ejemplo de producción de un concentrado

“bulk” de cobre y cinc, seguido de desactivación y separación entre el cobre y el cinc. Cobre. Los sulfuros de cobre se dividen en tres tipos: a) Sulfuros puros (calcosita y covelina) b) Sulfuros de cobre y fierro (calcopirita y bornita) c) Sulfuros complejos (enargita, estanita y tetrahedrita). Es común la presencia de trazas de cobre nativo, siendo poco común su ocurrencia en cantidades significativas. Los sulfuros de cobre asociados a pirita y pirrotita son los de más difícil flotación, ya que el uso excesivo de depresor para los sulfuros de fierro puede llevar a la depresión de los sulfuros de cobre. Cobre-Molibdeno. La asociación de molibdenita, MoS2, con sulfuros de cobre, especialmente la calcopirita, es bastante común. A pesar de que la molibdenita es uno de los pocos minerales que presenta hidrofobicidad natural, los sistemas industriales de flotación pueden presentar dificultades, tales como: liberación en granulometría muy fina, asociación con sulfuros de fierro (pirita y pirrotita), oxidación superficial de la molibdenita, asociación con otros minerales da hidrofobicidad natural, por ejemplo, grafito y talco. El esquema normal de flotación consiste en la producción de un concentrado “bulk” de Cu-Mo, y posteriormente la separación a través de la depresión de los minerales de cobre. Cobre-Níquel. La pentlandita,(FeNi)9S8, el principal sulfuro de níquel, ocurre en la naturaleza asociada frecuentemente a calcopirita y pirrotita. La llamada pirrotita niquelifera está constituida por diseminación extremadamente fina (del orden de algunos

micrones) de pentlandita en una matriz de pirrotita. El tratamiento convencional involucra

la

producción

de

un

concentrado

“bulk”.

La

separación

de

pentlandita/calcopirita puede efectuarse tanto por flotación (depresión de pentlandita) como por vía pirometalúrgica. La obtención del concentrado de pirrotita considera generalmente una combinación de flotación y separación magnética. Flotación de Minerales Óxidos. Algunas teorías han sido propuestas para explicar los mecanismos de adsorción de colectores (catiónicos y aniónicos) en superficies minerales no-sulfuros (óxidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, nitratos, sulfatos, y otros). De entre estas teorías se destacan las siguientes:

Teoría de la absorción iónica o de la formación de hemimicelas

Minerales Oxidados

Teoría de la solubilidad

Teoría de la formación de complejos ionomoleculares

8. TERMODINÁMICA DE LA FLOTACIÓN Principios Termodinámicos de la Flotación. En el Procesamiento de Minerales, el método de concentración por flotación de espumas es, indiscutiblemente, la técnica de separación de minerales valiosos de los no valiosos más importante y representa una de las aplicaciones más desafiantes de la química de superficies.

El proceso de flotación está controlado por la termodinámica, la cinética y la hidrodinámica del sistema. En consecuencia, incluye aspectos fundamentales, tales como: 

La creación de una superficie hidrofóbica en una especie mineral en particular (condición termodinámica).



Previsión de tiempo suficiente para la adhesión de la partícula hidrofóbica con la burbuja de aire (condición cinética).



La estabilización de los agregados partícula-burbuja bajo el flujo de pulpa prevaleciente (condición hidrodinámica).

La acción conjunta de estos principios hacen a la flotación de espumas, un proceso selectivo que se usa para llevar a cabo separaciones específicas de minerales de menas complejas tales como: Cu-Pb-Zn, Pb-Zn, Cu-Zn, menas menos complejas de Cu, Cu-Mo, Pb(Ag), Fe(Au), etc., menas de minerales óxidos y los no metálicos, incluyendo al carbón fino, al azufre y talco. Para tener un conocimiento ampliamente claro que nos conlleve a comprender, interpretar y evaluar los procesos metalúrgicos que intervienen en la concentración de minerales es necesario estudiar las principales propiedades físicas y químicas de las superficies de los minerales (sulfuros, óxidos, carbonatos, silicatos, sales solubles, etc.), es decir, la química de superficies, fases e inter fases, etc. puesto que es necesario también entender las relaciones que existen entre las fases masivas o condensadas sólida, líquida y gaseosa y las inter fases que ocurren entre ellas. La teoría de flotación de espumas es bastante compleja y aún no está estudiada en forma completa. Sin embargo, existen grandes avances en el estudio de este importante proceso de flotación de minerales.

9. Mecanismo de la Mineralización de las Burbujas de Aire. La adherencia de las partículas minerales a las burbujas de aire es la base del proceso de flotación de espumas. Esta adhesión se produce mediante dos actos: Primero, las partículas se ponen en contacto con las burbujas de aire que ya se encuentran formadas en la pulpa, que dicho sea de paso, la función de esta burbuja será:  Recolectar las partículas de mineral en la pulpa, y  Transportarles hacia la superficie, valiéndosede las fuerzas de empuje (Ley de Arquímedes). Segundo, las burbujas de aire se precipitan de la pulpa sobre la superficie de las partículas de mineral, siempre y cuando haya condiciones favorables para hacerlo, entre ellas las fuerzas dinámicas relacionadas con su tamaño y las condiciones eléctricas relacionadas por su mojabilidad.

10. EQUIPOS DE FLOTACIÓN Celda de flotación La flotación de minerales se lleva a cabo en las llamadas celdas o máquinas de flotación, la que ha venido evolucionando en sus formas geométricas, en sus formas de agitación de la pulpa, así como en sus tamaños. La flotación de minerales pueden ser analizada en términos de: 

Las propiedades físicas y químicas del mineral, independiente al control del operador.



Los efectos físicos y químicos del mineral, independiente al control de operador.



Las características de los equipos de flotación selectiva en términos de ley de concentrado y recuperación.

Luego, la efectividad de las máquinas de flotación no depende solo de la flotabilidad de los minerales, sino de la interacción de los antes citados.

Función de las Celdas de Flotación. La principal función es distribuir pequeñas burbujas de aire a través de la pulpa de mineral, de modo de asegurar que cada partícula entre en colisión con una burbuja.  Mantener en suspensión las partículas de la pulpa que ingresa a la celda de flotación.  Formar y diseñar pequeñas burbujas de aire por toda la celda.  Promover los choques entre partículas minerales y las burbujas de aire con el fin de que el conjunto mineral burbuja formado tenga una baja densidad y puede elevarse desde la pulpa a una zona de espumas.  Mantener condiciones de quietud en la columna de espumas para favorecer su estabilidad.

De acuerdo a lo anterior las celdas de flotación deberán tener zonas específicas: a. Zona de Mezcla: Aquella en la cual las partículas de minerales toman contacto con las burbujas de aire. b. Zona de Separación: En la que las burbujas de aire se condensan una con otra y eliminan partículas indeseables que pudieran haber sido arrastradas por atrapamiento u otro motivo. c. Zona de Espumas: En la donde las espumas mineralizados deberán tener estabilidad y ser removidas de la celda conteniendo el concentrado.

Tipos de Celdas de Flotación. Se clasificara a las celdas en dos tipos: Mecánicas y neumática. Celdas Mecánicas Se características por tener un agitador mecánico que mantiene la pulpa en suspensión y distribuye el aire debido de ella. El ingreso de aire para las celdas mecánicas puede realizarse por insuflación forzada o por la acción succionadora del impulsor.

La velocidad del impulsor puede ser regulada de acuerdo a la etapa de flotación: las etapas rougher y scavenger precisarán de mayores números de revoluciones por minuto que las etapas de limpieza. A este tipo de celdas tememos: Agitair, Denver, Morococha, Outokumpu, wenco, etc.

Celdas Neumáticas. Son máquinas que no tiene impulsor mecánica, la pulpa es agitada por aire comprimido. Estas celdas originalmente son tanques rectangulares con tuberías de difusión de aire instalado en el fondo de la celda. La celda columna se considera también como celda neumática; estas celdas funcionan con sistemas de

flujos en contracorriente; se tiene un flujo ascendente de burbujas generales en forma continua, desde el fondo descendente de partículas sólidas en la pulpa. 11. Circuitos de Flotación Generalmente no es posible recuperar el mineral valioso y eliminar la ganga en forma simultánea en un solo paso, por lo que se adoptan circuitos para el tratamiento de los minerales.

CIRCUITO, es el término que se emplea para expresar los caminos que siguen las corrientes de flujo principal de la pulpa que se va empobreciendo y la de los géneros que se van concentrando con objeto de aumentar la diferencia de valor entre ellos. Todos los circuitos de flotación pueden referirse a dos tipos básicos de circuitos de flotación. Circuitos Simples. Son aquellos que en su operación sólo necesitan de la flotación para lograr la separación de los minerales valiosos, para lo cual se pueden establecer varias etapas de flotación. Circuitos Complejos. Son aquellos correspondientes a otras formas de operación que necesita la flotación y otros procedimientos diferentes, tales como remolienda; deslamado, precipitación, etc. para lograr la separación de los compuestos valiosos de la ganga. La selección del tipo de circuito de flotación depende, principalmente, de la característica de diseminación del mineral valioso en la mena y la capacidad del conjunto a aglomerarse durante la trituración. Las etapas de flotación que se adoptan dentro de los circuitos son: 

La etapa Rougher o etapa de flotación de desbaste, en esta etapa se recupera una alta proporción de las partículas valiosas aún a costa de la selectividad. El concentrado Rougher no es un concentrado final y deberá pasar por una limpieza.



Etapa de flotación cleaner o flotación de limpieza, que tiene la finalidad de obtener un concentrado de alta ley aún a costa de una baja en la recuperación. Las colas de la etapa rougher generalmente todavía contienen una proporción recuperable del mineral valioso, por lo que a este flujo se le somete generalmente a un agotamiento.



Flotación Scavenger o flotación de agotamiento, esta etapa es la que recoge la última parte recuperable del mineral valioso, las colas de esta etapa son el relave final. Las colas de la etapa cleaner y el concentrado de la etapa Scavenger son bombeados a la alimentación de la etapa rougher.

12. CALCOPIRITA La

calcopirita

es

la

mena

de

cobre

más

ampliamente

distribuida,

presentaflotabilidad natural cuando su superficie no está oxidada. Esta flotabilidad naturaldepende del potencial de oxidación y el pH en la pulpa. A valores de Ph bajos lacalcopirita es flotable sin colector en un amplio intervalo de potencial, el cualdisminuye a valores de pH alcalinos por la formación de hidróxidos de cobre yfierro sobre la superficie del mineral. PREPARACION MECANICA Consiste

en

operaciones

de

reducción

de

tamaño

y

separación

de

partículas (trituración – tamizado y rangos gruesos y molienda – clasificación en rangos finos), para liberar los minerales valiosos de los estériles y preparar en un rango de tamaños adecuados (malla 200). TRITURACION: El fin de la trituración es reducir considerablemente el tamaño de las rocas extraídas de las minas, previo a la molienda. Los pasos o cantidad de trituradoras utilizadas dependen del tamaño de las rocas. Al finalizar el proceso de trituración

las rocas son inspeccionadas y las que no cumplan con el tamaño deseado son reintroducidas al proceso y las que si pasan al proceso de molienda.

MOLIENDA: El objetivo principal de la molienda es el de reducir el tamaño del mineral a un tamaño de 10% a 60%, aproximadamente 200 mallas, con esto se asegura una liberación de los elementos de valor económico en la MENA. Los tipos de molinos pueden variar, pero comúnmente se utilizan los molinos de bolas o barras. Con esto se logra un material en óptimas condiciones para que se lleve a cabo el proceso de concentración o flotación.

TAMIZADO: Fundamentalmente

este

proceso

consiste

en

seleccionar

yclasificar los

minerales por medir el índice de finura obtenida durante la molienda,esta operación separa por diferencia de tamaño los materiales útiles de las gangaspara esta operación es necesario utilizar telas o laminas perforadas conocidascomo tamices, cribas. Los tamices para su manejo generalmente se clasifican porel número de mallas o agujeros que existen en una distancia de pulgada lineal.

CONCENTRACIÓN O FLOTACIÓN: Aquí se separa la ganga del mineral, es importante mencionar que el mineral de mineral de cobre y la ganga son parte de la MENA, por lo tanto es una cola de la MENA. El número de tanques de acondicionamiento para la concentración puede variar. En el proceso se utilizan depresores, activantes y espumantes. Los depresores son reactivos químicos iónicos que recubren las partículas y las llevan al fondo del tanque. Los espumantes son un tipo de jabón que forma espuma.

Los activantes cubren solo al mineral que se quiere separar e impide que este se moje, por lo que flota hasta la espuma en la parte superior del tanque. Esta espuma es sacada del tanque, para luego ser filtrada. Se enfatizan los mecanismos de adsorción de colectores sulfhídricos xantato ytionocarbamato para hidrofobizar la superficie de calcopirita, así como la influencia que tiene el pH, el oxígeno y el estado de la superficie de los minerales en este proceso de adsorción. También, se presentan los mecanismos de adsorción del depresor dextrina sobre la superficie de calcopirita, con el afán de utilizarlo como una alternativa para llevar a cabo la flotación de minerales de cobre a un valor de pH más bajo que el de 10-11, actualmente utilizado en la flotación. La calcopirita presenta flotabilidad natural cuando su superficie no está oxidada. Esta flotabilidad natural depende del potencial de oxidación y el pH en la pulpa.

A valores de pH bajos la calcopirita es flotable sin colector en un amplio intervalo de potencial, el cual disminuye a valores de pH alcalinos por la formación de hidróxidos de cobre y fierro sobre la superficie del mineral. Se ha propuesto que la flotabilidad natural de calcopirita se debe a la disolución preferencial de cobre y fierro, obteniéndose una superficie de calcopirita rica en sulfuro y deficiente en metal: 𝐶𝑢𝐹𝑒𝑆2 = (𝐶𝑢𝑆)1−𝑧 (𝑆 2 )𝑦+𝑧 + 𝑦𝐶𝑢+ + 𝑧𝐹𝑒 3+ Con la oxidación de la superficie se producen iones Cu(II) y Fe(III) los cuales se hidrolizan formando hidróxidos, que predominan a altos valores de pH. Estos hidróxidos de cobre y fierro se adhieren en la superficie de calcopirita rica en sulfuro disminuyendo su hidrofobicidad, de acuerdo a los equilibrios químicos siguientes. (3−𝑛)+

= −𝑆 − 𝐹𝑒(𝑂𝐻)𝑛

(2−𝑛)+

= −𝑆 − 𝐶𝑢(𝑂𝐻)𝑛

−𝑆 − (𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟) + 𝐹𝑒(𝑂𝐻)𝑛 −𝑆 − (𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟) + 𝐶𝑢(𝑂𝐻)𝑛

(3−𝑛)+

(𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟)

(2−𝑛)+

(𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟)

Los colectores xantato se emplean comúnmente en la flotación de minerales de cobre.

Aunque son muy eficaces para una alta recuperación de sulfuros de cobre, tienen la desventaja de que no son muy selectivos. Como alternativa a estos colectores xantato, se han desarrollado colectores más específicos para minerales de cobre, entre los que se encuentran los del tipo quelato, tales como los tionocarbamatos y la tiourea. Estos colectores se caracterizan por tener una alta especificidad por el ión cobre. Seha propuesto que la adsorción de los tionocarbamatos sobre la superficie de calcopirita. Mientras más oxidada esté la superficie de calcopirita, mayor es la adsorción del colector, que se puede atribuir a un aumento de especies de cobre en la superficie.

Se nota que a bajas concentraciones, los dos colectores tienen la misma efectividad de flotación para la calcopirita. A concentraciones de colector más altas que 10−6 mol/l, el tionocarbamato es más efectivo que el xantato, debido posiblemente a la formación de multicapas de colector tionocarbamato, que proporcionan una hidrofobicidad más alta a la superficie de calcopirita. En circuitos de flotación de cobre de minerales tipo pórfidos se emplean altos valores de pH y colectores del tipo carbamato para flotar selectivamente los sulfuros de cobre de la pirita. Una alternativa para llevar a cabo la flotación a más bajos valores de pH es el empleo del depresor dextrina para pirita. La oxidación del mineral promueve la adsorción del depresor, el cual se adsorbe sobre hidróxidos de fierro. Estos hidróxidos aumentan en la superficie conforme se oxida el mineral.

Soluciones modernas para la flotación 1. Presencia de los minerales de cobre solubles en agua, que activan la flotación de la pirita y la esfalerita Mineral Run-of-Mine en Chile contiene muchos minerales cupríferos que puedenser muy solubles en el agua. Por ejemplo, mineral puede contener calcantita (CuSO4∙5H2O); calcocianita (CuSO4); bonattita (CuSO4∙3H2O); butita (CuSO4∙7H2O) y otros sulfatos de cobre. Estos minerales se disuelven en el agua y forman en la pulpa los cationes indeseables de cobre. Los cationes de cobre se sorben sobre la superficie de la pirita y esfalerita y activan la superficie de estos minerales. Este efecto es comparable con la activación de la pirita y esfalerita con sulfato de cobre. Así, la pirita puede flota de una manera igual de buena que los sulfuros de cobre. Después de tal activación de la superficie de la pirita con los cationes de cobre, su depresión selectiva con los métodos tradicionales se dificulta muchísimo. Es necesario crear una barrera para prevenir la activación de la pirita con los reactivos.

2. Contenido demasiado alto de la anhidrita en el mineral Los minerales sudamericanos contienen una gran cantidad de la anhidrita cuya ley es variable (está o no está presente), entonces, de tiempo a tiempo en algunas plantas aparece un problema de presencia elevada de calcio en un concentrado y el agua. Este pasa porque la anhidrita se hincha en el agua y segrega los cationes de calcio a la solución. Cationes de calcio y partículas de la anhidrita se pegan a la superficie de la molibdenita y lo depresan. Además, a solucionar la anhidrita se segregan los iones de calcio a la solución y aumentan la dureza del agua. Por eso necesaria utilizar los reactivos que puedan crear una barrera en la superficie de la anhidrita que no permite segregar los cationes de calcio a la solución. Para solucionar este problema puede utilizas los reactivos.

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