FLOTACION BULK

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 aprovechanlas 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.Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases:sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida está representada por lasmaterias a separar, la fase líquida es el agua y la fase gas es el aire.Los sólidos finos y liberados y elagua, antes de la aplicación delproceso, se preparan en forma depulpa con porcentaje de sólidosvariables pero normalmente no superior a 40% de sólidos. Una vezingresada la pulpa al proceso,se inyecta el aire para poder formar lasburbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren laspartículas sólidas.Para lograr una buena concentración se requiere que las especies queconstituyen la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en lasetapas previas de chancado y molienda. Para la mayoría de losminerales, se logra un adecuado grado de liberación moliendo atamaños cercanos a los 100 micrones (0,1 mm). Al aumentar eltamaño de la partícula, crecen las posibilidades de mala adherencia ala burbuja; en tanto que las partículas muy finas no tienen elsuficiente impulso para producir un encuentro efectivo partículaburbuja.

Los reactivos de flotación se dividen en: colectores, espumantesy modificadores.

Colector:

Compuesto orgánico heteropolar que se absorbeselectivamente sobre la superficie de las partículas, haciendoque estas se vuelvan hidrófobas (aerófilas). Ejemplo: xantatosque se utilizanen la flotación de sulfuros.Los colectores usados con mayor

frecuencia son los xantatos ylos aerofloats. Sin los colectores los sulfuros no podrían pegarsea las burbujas y éstas subirían ala superficie sin los minerales ylos sulfuros valiosos se irían a las colas.Una cantidad excesiva de colector haría que flotaránincluso losmateriales no deseados (piritas y rocas) o los sulfuros quedeberían flotar en circuitos siguientes. Así por ejemplo, en elcaso de la flotación de minerales de plomo-zinc-pirita, en elcircuito de plomo se mantiene deprimido el zinc, para flotarloposteriormente en su respectivo circuito; pero un exceso decolector podría hacer flotar el zinc junto con el plomo. Una cosasimilar sucedería en el circuito de zinc con un exceso decolector, haciendo flotar la pirita que se encuentra deprimidapor el efecto de la cal adicionada.

•Espumante:

Son agentes tensoactivos que se adicionan aobjeto 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 pueden ser de trestipos: modificadores de pH, activadores y depresores.

Modificadores de pH:

El pH indica el grado de acidez o dealcalinidad de la pulpa. El pH 7 es neutro (ni alcalino niácido) y corresponde al agua pura.De 0 a 6 es ácido y de 8a 14 es alcalino. El pH se mide con un aparato llamadopotenciómetro o con un papel tornasol.Cada sulfuro tiene su propio pH de flotación, donde puedeflotar mejor. Esta propiedad varía según el mineral y suprocedencia.Losreguladores de pH tienen la misión de dar a cada pulpael pH más adecuado para una flotación óptima.La cal es un reactivo apropiado para regular el pH, puesdeprime las gangas y precipita

las sales disueltas en elagua. La cal se puede alimentar a la entrada del molino abolas.Es importante usar dosificadores automáticos para estarseguros de la cantidad de reactivo dosificado a las pulpas(Fig. 3). Hay reactivos sólidos y líquidos.

Activadores:

Son reactivos químicos orgánicos oinorgánicos que ayudan al colector a adsorberse en lasuperficie del mineral a flotar.

Sulfato de Cobre (CuSO4):

El CuSO4 5 H2O, sulfato decobre con 5 moléculas de agua, forma cristales azulesbrillantes asimétricos del sistema triclínico con una densidadde 2.28 g/ml. Es un activador de la esfalerita, también pirita,calcopirita, pirotita, arsenopirita y cuarzo.

Depresores:

Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicosque impiden la acción del colector en la superficie delmineral.

Cianuro de Sodio (NaCN):

Son cristales en forma de pelletsde color blanquecino, se usan para el recubrimiento ydepresión de minerales sulfurados de fierro, cobre y zinc

Bisulfito de Sodio (NaHSO3):

Es un depresor para sulfurosde zinc y fierro. Se usa en reemplazo del cianuro de sodioparticularmente en minerales con contenido de plata, laadición del agente reductor sulfito de sodio o bisulfito de sodio previene la oxidación y por consiguiente, la activaciónresultante de la esfalerita

Sulfato de Zinc (ZnSO4):

El ZnSO4 7 H20, son cristalesincoloros; es uno de los reactivosreguladores principales deacción depresoras, utilizada para la flotación selectiva deminerales de cobre y plomo de la esfalerita.

En el cuadro podemos ver algunos reactivos aplicados a mineralesespecíficos.

En el siguiente diagrama podemos ver las etapas en las que se vaadicionando los reactivos a la pulpa en un circuito de molienda.

Mecanismos de Flotación

Para estudiar el mecanismo de la flotación es necesario conocer loque sucede con la partícula de mineral y una burbuja de aire para queellos formen una unión estable.El proceso de flotación está basado sobre las propiedades hidrofílicase hidrofóbicas de los sólidos a separar. Se trata fundamentalmente deun fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua, o sea, demojabilidad de los sólidos. Los metales nativos, sulfuros de metales oespecies tales como grafito, carbón bituminoso, talco yotros, sonpoco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofóbicos. Porotra parte, los minerales que son óxidos, sulfatos, silicatos,carbonatos y otros son hidrofílicos, o sea, mojables por el agua. Sepuede observar además que los minerales hidrofóbicos sonaerofílicos, es decir, tienen gran afinidad por las burbujas de aire,mientras que los minerales hidrofílicos sonaerofóbicos, o sea, no seadhieren normalmente a ellas.En resumen, es necesario incrementar la propiedad hidrófoba en

laspartículas minerales de una pulpa para facilitar la flotabilidad. Esto seefectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmentecompuestos orgánicos de carácterheteropolar, o sea, una parte de lamolécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y laotra es un grupo polar con las propiedades iónicas, es decir, concarga eléctrica definida.La partícula queda cubierta por el colector que se adhiere a susuperficie por medio de su parte polar, proporcionándole con la partepolar propiedades hidrofóbicas.El agregado de espumantes, como se ha dicho, permite la formacióndeburbujas de tamaño y calidad adecuada para el proceso. Puesbien,el contacto entre las partículas y las burbujas requiere que lasprimeras estén en constante agitación, la cual la otorga el rotor de lamáquina de flotación, de modo que para realizar la unión con las burbujas son necesarios: a) su encuentro y b) condicionesfavorables para formar el agregado.El contacto partícula-burbuja se acerca hasta el punto en que lapelícula de agua que las separa es muy fina. En este momento paraque la partícula pueda acercarse más a la burbuja tiene que superarlo que se considera una barrera energética

.Para las partículashidrofílicas, en que la asociación de la partícula con las moléculas deagua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partículas noflotan. Para las partículas hidrofóbicas, la barrera quedarepentinamente rota por fuerzas nobien conocidas, permitiendo uncontacto trifásico (sólido-líquido-gas).

Variables Operacionales Relevantes en el Proceso

Algunas de las variables de mayor importancia para el proceso deflotación son:

Granulometría: Adquiere gran importancia dado que la flotaciónrequiere que las especies minerales útiles tengan un grado deliberación adecuado para su concentración.

Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores,espumantes y modificadores. La eficiencia del procesodependerá dela selección de la mejor fórmula de reactivos.

Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el procesodependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balanceeconómico desprendido de la evaluación de los consumos.

Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de sólidos óptimo para elproceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral enlos circuitos.

Aireación: La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación enbeneficio 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 mineraly el agua.

Regulación del pH: La flotación es sumamente sensible al pH,especialmente cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmulade reactivos tiene un pH óptimo ambiente en el cual se obtendría elmejor resultado operacional.

Tiempo de Residencia: El tiempo de residencia dependerá de lacinética de flotación de los minerales de la cinética de acción dereactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje desólidos de laspulpas en las celdas y de las cargas circulantes.

Calidad del Agua: En las Plantas la disponibilidad de agua es unproblema. Normalmente se utiliza el agua de recirculación deespesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y sólidosen suspensión, con las consecuencias respectivas derivadas por esteflujo de recirculación.

CELDAS DE FLOTACION:

Funciones:

1. Mantener todas las partículas en suspensión dentro de laspulpas en forma efectiva, con el fin de prevenir lasedimentación de éstas.

2.Producir una buena aireación, que permita la diseminación deburbujas de aire a través de la celda.

3. Promover las colisiones y adhesiones de partícula-burbuja.

4. Mantener quietud en la pulpa inmediatamente bajo la columnadeespuma.

5.Proveer un eficiente transporte de la pulpa alimentada a lacelda, del concentrado y del relave.

6. Proveer un mecanismo de control de la altura de la pulpa y dela espuma, la aireación de la pulpa y del grado de agitación.

Características:

1. Facilidad para la alimentación de la pulpa en formascontinúa.

2. Mantener la pulpa en estado desuspensión.3. No debe ocurrir la sedimentación de laspartículas.4. Separación adecuada del concentrado y delrelave.

Eficiencia

La eficiencia de una celda de flotación se determina por los siguientesaspectos:

1.Tonelaje que se puede tratar por unidad de volumen.

2.Calidad de los productos obtenidos y recuperaciones.

3.Consumo de energía eléctrica, reactivos, espumantes y otrosreactivos, con el fin de obtener los resultados óptimos.

4. Gastos de operación y mantención por tonelada de mineraltratado.

CELDAS DE FLOTACIÓN MECÁNICAS

Las celdas de flotación mecánicas tienen tres zonas típicas:•La zona de agitación es aquella donde se produce la adhesión partícula-burbuja. En esta zona deben existir condiciones hidrodinámicas y fisicoquímicas que favorezcan este contacto.

•La zona intermedia se caracteriza por ser una zona de relativacalma, lo que favorece la migración de las burbujas hacia la superficiede la celda.•La zona superior corresponde a la fase acuosa, formada porburbujas. La espuma descarga por rebalse natural, o con ayuda depaletas mecánicas. Cuando la turbulencia en la interfase pulpa-espuma es alta se produce contaminación del concentrado debido alarrastre significativo depulpa hacia la espuma.

Reactivos de Flotación Utilizados en laboratorio

•Colector XANTATO Z5

Propiedades químicas y usos

Es un producto que se aplica generalmente en aquellas operacionesque requieren el más alto grado de poder colector. Seusa en laflotación de minerales sulfurosos de cobre. Los xantatos tienden adescomponerse en soluciones con un pH inferiora 6.0.Se aplica con especial éxito en la flotación de la pirita que contieneoro.

Precauciones de Manejo

Los xantatos son estables durante largos períodos de tiempo, siemprey cuando se almacenen en un lugar seco y fresco. Las personas quemanejan las xantatos deben tomar ciertas precauciones. Debeevitarse la llama viva o el fuego, puesto que las xantatos y algunasde sus productos de descomposición son

combustibles.Los xantatos, en términos generales, deben

manipularse con elmismo grado de precaución que se aconseja paraotros productosquímicos orgánicos.

Los xantatos son estables durante largos períodos de tiempo, siemprey cuando se almacenen en un lugar seco y fresco. Las personas quemanejan las xantatos deben tomar ciertas precauciones. Debeevitarse la llama viva o el fuego, puesto que las xantatos y algunasde sus productos de descomposición son combustibles.Los xantatos, en términos generales, deben manipularse con elmismo grado de precaución que se aconseja paraotros productosquímicos orgánicos.

III.PROCEDIMIENTO:

1. Verter agua en el vaso de la celda teniendo cuidado de nollegar al tope.

2. Vaciar el mineral con cuidado, evitando perder finos.

3. Adicionar ½mL de Xantato-Z5 al 10% y dos gotas deespumante DF-250

4. Flotar por 50s, retirando con una paleta las burbujascargadasde mineral (presentan un color oscuro).

5. Pesar el concentrado.6.Hallar el ratio de la flotación.

Ratio= W MINERAL /W CONCENTRADO

Ratio= 500/25 =20

IV. CONCLUSIONES:

1. Se verifico que el Xantato es un reactivo de rápidarecuperación ya que el tiempo empleado en esta flotaciónfue de aproximadamente 50s

V.RECOMENDACIONES:

1. Retirar las burbujas con una paleta mientras estaspresenten un color oscuro, indicio de que están cargadasde concentrado.2.Ser cuidadosos al momento de jalar las burbujas, ya quesi lo hacemos a mucha profundidad podríamos arrastrarganga