Reactivos De Flotación Iv Metalurgica

ING METALURGICA



UNJFSC

2015

Ingeniería Química y Metalurgia 

Ingeniería Metalúrgica Ciclo: IV

 

química orgánica laboratorio Doloriega Flores Gustavo

Ing. Delicias Natividad Huasupoma

Química Orgánica

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El presente trabajo esta echo con esmero, dedicado a mis padres y sobre todo pensando en nuestro futuro y queriendo aprobar el curso.

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PRESENTACION El presente informe es un trabajo monográfico de investigación tratándose de una exposición del área del *química orgánica * Siendo el informe tratándose del tema de reactivo orgánicos usados en la flotación de minerales, para la cual recopilaremos toda la información requerida que serán expresadas en este informe.

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En el presente trabajo monográfico estamos expresando el tema de reactivo orgánicos usados en la flotación de minerales, 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. Por eso es indispensable tener pautas necesarias para una buena preparación de los reactivos para la flotación.

Reactivos de flotación

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Los agentes de flotación se clasifican en colectores, espumantes y modificadores a) El colector: es el reactivo fundamental del proceso de flotación, puesto que produce la película hidrofóbica sobre la articula mineral b) El espumante tiene como propósito la creación de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas e mineral hasta su extracción de la máquina de flotación c) Los modificadores: la funcion especifica de los reactivos modificadores es preparar la superficie de lo minerales,para la adsorcion o desorcion de un detrminado reactivo sobre ellas y crear en ñla pulpa las condiciones propicias para realizar una buena flotacion, son :  Reguladores de pH: cal , carbonato de sodio, ácido sulfúrico  Depresores: impiden que floten algunos sulfuros u otros minerales según el caso ejm, NaCN comprime al ZnS y pirita; el K2Cr2O4 deprime al PbS; el ZnSO4 deprime al ZnS  Activadores: hacen flotar los minerales que fueron deprimidos en otros circuitos. Ejemplo, para flotar ZnS que ha sido deprimido con ZnSO4 en el circuito de Pb, para activar el ZnS se usa una solución al 15% de CuSO4  Dispersantes: estos reactivos hacen que las partículas finas (ganga) son más fácilmente mojables por el agua y se disminuyen así las posibilidades de que floten. Ejemplo, Na2CO3 deprime al Au, sulfuros metálicos, excepto al ZnS

COLECTORES Generalidades El colector constituye, por lo tanto, en el factor principal del circuito de flotación. De allí que es necesario más apropiada del colector y modificadores para obtener los mejores resultado metalúrgicos Clasificación  Colectores iónicos o polares  Colectores anionicos  Colectores anionicos sulfhídricos

Xantato:

R-O-C-S-Me (Na o K) ‫װ‬ S

Dithiofosfatos

R-O S \ // P / \ R-O S-H(Na o K)

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UNJFSC R \ Dithiocarbamatos

S // N-C-S-Me (Na o K) /

R S ‫װ‬ THIOCARBANILIDA C6H5-NH-C-NH- C6H5 (DIFENILTHIOUREA)

 COLECTORE ANIONICOS OXIDRILICOS Están representados por los ácidos grasos, que pueden tener uno o más enlaces dobles en su parte apolar o sus mezclas técnicas y un átomo de hidrogeno como mínimo en su grupo polar son aplicables a los minerales no sulfurosos R-COOH

 OTROS COLECTORES ANIONICOS a) ACIDOS FOSFONICOS Llamados por la HOECHST Flotinor P (P-184 Y EL P-195) OH ONa I I R-P=O + 2NaOH ----→ R-P=O + 2H2O I I OH ONa b) ALCANSULFONATOS SODICOS Llamados por la HOECHST Flotinor AT, en su cadena contiene de 14 a 17 átomos de carbono CH3-(CH2)6-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH3 I SO3Na

c) ALQUILSULFATOS SODICOS

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UNJFSC Llamados por la HOECHST como Flotinor S; cuyas cadenas alquilo contienen de 16 a 18 átomos de carbono CH3-CH2-CH2-(CH2)12-CH2-CH2-SO4Na Sulfato sódico de heptadecilo d) THIOALCOHOLES O MERCAPTANOS Son aplicables en la flotación de los sulfuros de cobre y zinc y son también buenos colectores para los minerales oxidados. Sin embargo, su uso es muy limitado debido a su olor sumamente desagradable CH3-CH2-CH2-CH2-SH Butanothiol o thiobutanol o butilmercaptano



COLECTORES CATIONICOS Los más comunes es del grupo amina, donde los átomos de hidrogeno son reemplazados por radicales heterocíclicos Son reactivos orgánicos, cuyo catión es de carga positiva que reacciona con la superficie de los minerales. Son principalmente usados para la flotación de silicatos y ciertos óxidos metálicos

R-CH2-NH2 amina R-CH2-NH3-Cl sal de amina  COLECTORES NO IONICOS O NO POLARES Son colectores que no se disocia en iones, además estos reactivos son hidrocarburos que no tienen grupo o grupos polares, sirve para flotar minerales fuertemente hidrofóbicas como el carbón, azufre y molibdenita. Como colectores no polares al aceite de transformador, kerosene XANTATO O XANTOGENATOS Los Xantato es el principal grupo de colectores sulfidrilicos pudiéndose utilizar de manera universal en la flotación de todos los minerales sulfurosos e incluso, de minerales no férricos y no sulfurosos(Cu, Pb, Sb), que pueden convertirse superficialmente en sulfuros mediante agentes sulfurantés tales como Na2s o NaHS, también son buenos promotores de menas oxidadas de Pb y Cu VENTAJAS DE LOS XANTATOS  Tiene gran difusión debido a su bajo costo  Tienen fuertes propiedades colectoras y buena selectividad  Se puede flotar en medio acido con los dixantogenatos, estos tienen buenas propiedades colectoras para metales nativos y cementados ( cemento de cobre) FUNCION DE LOS XANTATOS  Es proporcionar a las superficies de los minerales el carácter hidrofóbico  Facilitar la adherencia a las burbujas de aire

EFECTOS DE LOS XANTATOS

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 Cuando se agregan en un exceso de estos reactivos, flotan todo tipo de sulfuros, no hay selección, es decir se ensucian los concentrados. También flotan piritas e insolubles  Cuando se agregan en pequeñas cantidades tampoco hay selección, los sulfuros valiosos pasan al relave DISOCIACION DEL XANTATO

SINTESIS DEL XANTATO R – OH

+

Alcoholalquil

MeOH

→

hidroxido de un alcalino(K o Na)

R – OMe + alcoholato del alcalino

CS2 → disulfuro de carbono

R – OMe

+

alcoholato del alcalino

H2O agua

S // R – O – C formula general del xantato \ donde Me(K, Na, H+) SMe

REACCION DEL XANTATO 

REACCION DE HIDROLISIS.-

S // R – O – C – S – Me S // C5H11 – O – C – S – Na 

Calor + HOH −−−−−−→ R – OH + MeOH + CS2

+ HOH −−−−−−→ C5H11 – OH + NaOH + CS2

REACCION DE OXIDACION Resulta la formación de dixantogenatos, siendo los reactivos oxidantes: K2Cr2O7, HNO3 y KMnO4 S S S // // // 2C2H5 – O – C – S – Na + 1/2O2 −−−−−→ C2H5 – O – C – S – S – C – O – C2H5 + Na2O Dixantogenato de etilo Los dixantogenatos, es un buen colector por si mismo, debido a su baja solubilidad en agua resulta poco satisfactorio. Son utilizados como colectores para metales nativos y cementados.

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NOMBRES COMERCIALES DE LOS XANTATOS  XANTATO ETIL POTASICO Z-3 Es el Reactivo de mayor selectividad por su corta cadena carbonada. Usado generalmente en menas complejas de Ag/PB o Zinc S // C2H5 – O – C - SK  XANTATO ETIL SODICO Z-4 S // C2H5 – O – C - SNa  XANTATO AMIL POTASICO 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 marmatíticos. Es usado también en circuitos de flotación con una acidez moderada. S // C5H11 – O – C – SK

 XANTATO ISOPROPIL SODICO Z-11 Parecido al primero por su cadena carbonada. Es el reactivo más usado en el PERÚ para el tratamiento de minerales polimetálico. S // C3H7 – O – C - SNa  XANTATO ISOBUTIL SODICO 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 Amílico de potasio. S // C4H9 – O – C – SNa AEROFLOATHS O DITHIOFOSFATOS Son sales sódicas de ácidos dithiofosforicos alifáticos que difierne entre si por la longitud de los radicales alquilas SINTESIS Estos compuestos orgánicos, son productos de las reacciones orgánicas entre el pentasulfuro de fosforo y los fenoles, alcoholes, tioalcoholes, mercaptanos, aminas, ácido cresilico y cresol, etc.

4R – OH + P2S5 −−−−−→

R-O S \ // 2 P + H2S / \

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UNJFSC R–O S–H Ácido dithiofosforicos

TIPOS DE AEROFLOATHS  PROMOTOR AEROFLATH LIQUIDOS Se produce por la reacción entre el cresol o el ácido cresilico, el pentasulfuro de fosforo y un álcali. Los aerofloaths números 15, 25, 31 y 33 son colectores líquidos y debido a la presencia del ácido cresilico libre en su composición, también tienen propiedades espumantes. CH3-C6H4-O S \ // 4CH3-C6H4OH + 2NaOH + P2S5 ------> 2 P + 2H2O + H2S / \ CH3-C6H4-O S-Na Dithiofosfato cresilico de Na (CH3)2-C6H3-O S \ // 4(CH3)2-C6H3OH + 2NaOH + P2S5 ----------> 2 P + 2H2O + H2S /\ (CH3)2-C6H3-O S-Na Dithiofosfato xilenol sodico 



Las propiedades espumantes decrecen en intensidad en el siguiente orden: AEROFLOATH 15,25,31 Y 33. EL AEROFLOATH 242 tiene propiedades espumantes muy debiles. Los promotores AEROFLOATH 135 Y 194 no tienen propiedades espumantes. Estos colectores se utili-zan en la flotacion de menas sulfurosos de Pb Y Zn y tambien para menas de Cu, en remplazo del xantogenato. EL AEROFLOATH 242; es un promotor soluble en agua, selectivo, rapido y activo, y no es necesario acondicionar en la pulpa; es usado especialmente en la flotacion de sulfuros de Pb. Cu y en algunos casos sulfuro de Zn. Se recomienda preparar soluciones al 10%

 PROMOTOR AEROFLOAT SOLIDO Resultan de la reaccion de los alcoholes alifaticos con pentasulfuro de fosforo y un alcali. El mas conocido de estos colectores es el dietildithiofosfato de sodio, muy soluble en agua; son colectores puros, no tienen propiedades espumantes y por esto son apreciados. Se emplean extensivamente en la flotacion de menas de Cu-PbZn.

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CH3-CH2-O S \ // P / \ CH3-CH2-O S-Na Diethil-dithiofosfato de sodio La gama de promotores AEROFLOATH incluye al promotor AEROFLOATH 208, 211, 238, 243 Y 149.Los promotores AEROFLOATH de este grupo son similares en apariencia, pero difieren en su coposicion quimica. Los promotores AEROFLOATH secos pueden usarse con menor alcalinidad que los xantatos para obtener resultados optimos, especialmente en presencia de sulfuros de hierro y de sulfuros de cobalto y niquel. En resumen los dithiofosfatos y aun en mayor grado que los xantogenatos,se adhieren por si mismos muy fuer-temente a la superficie de los minerales. Son utilizados ampliamente en la flotacion de menas sulfurosas y menas de metales preciosos. USOS DE AEROFLOATS COMERCIALES

COLECTORES ANIÓNICOS OXIDRILICOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y SUS DERIVADOS  ÁCIDOS CARBOXÍLICOS MONOBÁSICOS SATURADOS GENERALIDADES: Los ácidos carboxílicos alifáticos son llamados también ácidos grasos(los que presentan cadena normal), los términos medios y superiores existen en las grasas de animales y vegetales; de ellos pueden ser aislados. El grupo funcional se llama grupo carboxil,- COOH. DISOCIACION: C8H17.COOH ---------> C8H17.COO- + H+ ←

PROPIEDADES FISICAS  Los ácidos grasos son líquidos y sólidos fácilmente movibles.  El olor de los primeros términos (C1 a C3) son picantes.

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 El olor de los términos medios (C4 a C8) es rancio y repugnante.  Los términos superiores, a causa de su escasa volatilidad son inodoros.  Los ácidos: fórmico, acético, propionico y butanoíco son solubles en agua. NOMENCLATURA La función carboxílico debe estar siempre en el extremo de una cadena carbonada, y la numeración de la cadena más larga debe comenzar por este punto. CH3 5 4I 3 2 1 CH3 – C – CH2 – CH – COOH I I CH3 C2H5 Acido 4,4 dimetil- 2 etil pentanoico

 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS MONOBÁSICOS NO SATURADOS GENERALIDADES Son llamados también ácidos de la serie acrílica (CH2=CH-COOH) u oleica (C17H33-COOH). La reactividad química de los ácidos no saturados, es capaz de todas aquellas reacciones aprendidas. Estos ácidos están más disociados que los ácidos saturados, especialmente ocurre esto cuando el doble enlace se encuentran en los átomos de carbono en posición β y δ

δ β ∝ CH3 - CH=CH – CH2 – COOH PROPIEDADES FISICAS  Los términos inferiores son fácilmente solubles en agua.  La solubilidad en agua decrece rápidamente en los homólogos superiores.  Los ácidos saturados con 10 átomos de car-bono y todos sus homólogos superiores solidos a la temperatura ordinaria, los ácidos insaturados se solidifica a bajas temperaturas. Ejemplo, el ácido oleico, C17H33-COOH no saturado se solidifica a 14°C y se funde de nuevo por encima de 14°C.

NOMENCLATURA Reglas para nombrar los alquenos ramificados: CRITERIOS PARA ELEGIR CADENA PRINCIPAL:

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 Se elige como cadena principal a la que contiene mayor número de dobles enlaces. 6 5 4 3 2 1 (3-nbutil-1,5-hexadieno) CH2=CH - CH2 – CH – CH = CH2 I CH2 – CH2 – CH2 – CH 3  A igualdad de número de dobles enlaces, se le da prioridad a la más larga. 3

2

1

(3-propil-1-hepteno) CH3 – CH2 – CH2 – CH - CH = CH2 I CH2 – CH2 – CH2 – CH3 4 5 6 7 APLICACIONES: COMO COLECTORES: la estructura de los ácidos carboxílicos y sales carboxílicas son semejantes a la de los xantogenatos. DISOCIACIÓN Y PARTES DEL ACIDO CARBOXILICO

Por lo tanto, son colectores. El número de carbonos tiene que ser ni muy bajo ni muy alto para que sus propiedades colectoras sean satisfactorias, lo óptimo esta entre 8 y 12 carbonos.

Los ácidos orgánicos y jabones son colectores altamente eficientes para muchos de los minerales NO SULFUROSOS, es decir para flotar minerales oxidados y no metálicos. OTROS PROMOTORES ANIONICOS THIOALCOHOLES O MERCAPTANOS 

GENERALIDADES Los tioalcoholes se encentran en los animales vegetales y el petróleo S / H2S ↔ S + \

R – →SH

mercaptanos

Ar −→ Ar – SH thiofenoles

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S 

PROPIEDADES QUIMICAS  FORMACION DE MERCAPTIDAS El hidrogeno de su grupo –SH se puede sustituir por los metales; s originan así las mercaptidas Calor R – SH + MeOH −−−→ R – S – Me + H2O Calor CH3 – CH2 – SH – NaOH - - - - → CH3 – CH2 – S – Na + H2O Etil sulfuro de Na  REACCION DE OXIDACION Los oxidantes suaves, tales como los halógenos, transforman a los mercaptanos en di sulfuros 2R – SH + I2 - - - - → R – S – S – R + 2HI 2CH3 – CH2 – SH + I2 - - - - → CH3 – CH2 –S –S – CH2 – CH3 + 2HI Dietil di sulfuro Se pueden reducir fácil y completamente a mercaptidas por los reductores, por ejemplo con el sulfuro de sodio CnH2n+1 – S.S - CnH2n+1 +3Na2S - → 2 CnH2n+1 – S – Na + 2 Na2S CH3-CH2-S-S-CH2-CH 3+ 3Na2S - → 2CH3-CH2-S-Na + Na2S Etilsulfuro de Na  REACCION DE HIDROGENOLISIS Ni C4H9 – SH + H2 −−→ C4H10 + H2S  APLICACIONES Loa mercaptanatos son aplicables en la flotación de los sulfuros de cobre y zinc y también son buenos colectores para los minerales oxidados. Sin embargo su uso es muy limitado por su desagradable olor

ALCANSULFONATO SODICO (SERIE 800) Llamado por la HOECHST como FLOTINOR AT, este colector se elabora por sulfooxidacion de n-parafinas que contiene en su cadena de 14 a 17 atomos de carobono Se usa como colector para flotar la ganga de los fosfatos, mezcldo con los acidos grasos sirve para flotar minerales pesados de las arenas vitreas CH3 – (CH2)6 – CH 2– CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 I 5-sulfonato sodico de tetradecilo

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UNJFSC SO3Na

CH3 – (CH2)10 – CH 2– CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH3 I 3-sulfonato sodico de heptadecilo SO3Na ALQUILSULFATOS SODICOS Llamado por la HOECHST como FLOTINOR S, la cadena alquilo contiene de 16 a 18 átomos de carbono R – CH2 – OSO3Na

FLOTINOR S

CH3 – CH2 – CH2 – (CH2)12 – CH2 – CH2 – SO4Na Sulfato sódico de heptadecilo

CH3 – CH2 – CH2 – (CH2)13 – CH2 – CH2 – SO4Na Sulfato sódico de octadecilo

COLECTORES CATIONICOS AMINAS ALIFATICAS O ALCOHILAMINAS GENERALIDADES Esta clasificacion incluye a las aminas y las sales de aminas comprende tambien a otros promotores analogo de las sales de amonio que se ionizan de tal manera que el grupo hidrocarburo y el grupo reaccionante del promotor es el ion cargado positivamente

R – NH2 Ar - NH2 Amina primaria

: R – NH

Amina secundaria : Amina terciaria

:

R – NH – R

O

R2NH

R3N R

R \

NHOH + 4 – R −−→

/ N

/ R

OH

hidroxido de amonio cuaternario

\ R

NOMENCLATURA Relativamente las aminas pueden ser nombradas citando los grupos sustituyentes (radical alquilica) y terminando con el sufijo AMINA CH3 I

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ING METALURGICA CH3 – C – NH2 I CH3 t-butilamina

UNJFSC CH3 – CH2 – N – CH3 I H metil-etilamina o etil amino

(CH3)3 – N

trimetilamina

AMINAS TIPICAS Y SUS PROPIEDADES

METODOS DE PREPARACION a) METODO DE HOFMANN.- se obtienen a partir de los halogenuros de alcohilo sobre soluciones acuosas de amonio. En la primera fase se forma la amina primaria (monoalcohilamina), a partir de esta amina se forman las demás aminas por el exceso de haluro de alquilo existente CH3 – CH2 – CH2 – Cl + NH3 −−−→ CH3 – CH2 – CH2 – NH2 + HCl Propil amina CH3–CH2–CH2–NH2 + CH3–CH2–CH2–Cl −→ (CH3–CH2–CH2)2–NH + HCl Dipropil amina

(CH3–CH2–CH2)2NH + CH3–CH2–CH2–Cl −→ (CH3–CH2–CH2)3N + HCL Tripropil amina (CH3–CH2–CH2)3N + CH3–CH2–CH2–Cl −→ (CH3–CH2–CH2)4NCL Cloruro de tetrapropil amonio b) POR DEGRADACION DE HOFMANN.- por acción oxidante de un hipoclorito alcalino o hipobromito alcalino una sal sódica sobre las amidas R – CO – NH2 + NaOBr + 2NaOH −→ R – NH2 + Na2CO3 + NaBr + H2O C3H7 – CO – NH2 + NaOBr + 2NaOH −→ C3H7 – NH2 + Na2CO3 + NaBr + H2O c) POR HIDROGENACION DE AMIDAS R-CO-NH2 + 2H2 −→ R-CH2-NH2 + H2O PROMOTORES NO POLARES

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CARACTERISTICAS  Tienen baja solubilidad en el agua  Son hidrocarburos que no tiene grupo polares, por lo tanto no se disocian  Son fuertemente hidrofóbicas APLICACIONES Entre los principales colectores no iónicos tenemos al kerosen, aceite e transformador e hidrocarburos saturados e insaturados que no poseen grupos polares se aplican como:  Son colectores no iónicos que sirven para flotar minerales fuertemente hidrofóbicas, tales como el carbón, grafito, azufre y molibdenita  Estos colectores no tienen propios medios para absorberse sobre la superficie de los minerales, por lo tanto, por lo tanto para que sea útil tiene agregarse juntamente con otros colectores hetepolares  Cuando se flota carbón, el kerosene pierde completamente sus propiedades espumantes, en este caso es necesario agregar un espumante

ESPUMANTES GENERALIDADES:  El objetivo principal es estabilizar a las burbujas de aire que suben a la superficie, para formar espumas sustentadoras, consistentes o estables y se desplome muy rápidamente al pasar de la celda de flotación a las canaletas colectoras de concentrados.  Por lo tanto, los espumantes son sustancias orgánicas heteropolares de superficie activa. En este sentido, son compuestos análogos en su estructura a los colectores; su diferencia, está en el carácter del grupo polar, que en los colectores es un grupo químicamente activo para reaccionar con la superficie de los minerales, mientras que en los espumantes es un grupo LIOFÍLICO de gran afinidad por el agua.

PARTES DE UN ESPUMANTE

ADSORCIÓN DE UN ESPUMANTES

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COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS ESPUMANTES:     

Hidroxil -OH Carboxil -COOH Carbonil =C=O Un grupo amino -NH2 Un grupo sulfo -SO4H o –SO3H

R-CH2-OH R-CH2-COOH R-CH2-CO-CH2-R R-CH2-NH2 R-CH2-SO4H o R-CH2-SO3H

Los espumantes más eficientes son los compuestos orgánicos alifáticos

ESPUMANTES USALES ACEITE DE PINO. CH3 I C / \\ H2C CH I I H2C CH2 \ / CH I C-OH /\ H3C CH3 ∝TERPINOL

CH3 I C-OH / \ H2C CH I I H2C CH2 \ / CH I C / \\ H3C CH2 β TERPINOL

CH3 I C-OH /\ H2C CH2 I I H2C CH2 \ / C II C / \ H3C CH3 TERPINOL

CRESOLES

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CH3 I / \-OH IOI \/

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CH3 I /\ IOI \ /-OH

o-CRESOL m-CRESOL

CH3 I /\ IOI \/ I OH p-CRESOL

Las tres combinaciones existen en la brea de hulla. Son preparadas por repetidas y cuidadosas destilaciones fraccionadas: o-cresol (P.E.=191°C, P.F.=30°C); el m-cresol (P.E.=202°C, P.F.=4°C) y el p-cre-sol (P.E.=202°C, P.F.=36°C).

Se emplea como agentes desinfectantes. Debido a la acción bacteriana muy fuerte es empleado para impregnar la madera y las traviesas de los ferrocarriles y otros usos.

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