curso de flotacion metalurgia i ici ucn 2015

21/06/2015

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CEDUCSEDE COQUIMBO

CURSO DE FLOTACION

CONCENTRACIN DE MINERALES

2015

FLOTACION DE MINERALES DE COBRE

1. Fundamentos de qumica metalrgicaMinerales sulfurados de cobre:

CalcopiritaBornitaCalcosinaCovelinaEnargita

Minerales de Molibdeno:

Molibdenita: MoS2Wulfenita : PbMoO4Powellita : CaMoO4

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Fundamentos de flotacin

El proceso de flotacin, se basa en la creacin de condicionesde no mojabilidad a partculas de mineral que queremosrecuperar y enviar al depsito de relaves, las no deseadas( Pirita, Calcita, Cuarzo, etc. )

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Minerales que no son mojables por el agua, se dicen que sonhidrofbicos (metales nativos, los sulfuros y otras especies) yque al mismo tiempo tienen afinidad o atraccin por lasburbujas de aire.

Minerales como los xidos, silicatos, carbonatos, sulfatos, etc.,que generalmente representan la mayora de los mineralesestriles o ganga son hidroflicos, o sea, mojables por el agua.



Mediante la flotacin se separan las partculas de slfuros enforma de una espuma y el resto de la pulpa constituye elrelave.

Las partculas que no se mojan con el agua se van a adherir alas burbujas de aire y pasarn a la espuma.

Las partculas de minerales que son mojables van a caer alfondo del equipo de flotacin, las que se eliminarnposteriormente en los relaves.

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Un adecuado grado de liberacin es moler a tamaos cercanosa 100 micrones ( 0.1 m/m ).

Partculas de mayor tamao se sueltan de las burbujasportadoras, por su mayor masa.

Partculas muy finas no tienen el suficiente impulso paraproducir un encuentro efectivo partcula-burbuja.



En el proceso de flotacin, las burbujas se hacen subir a travsde la pulpa mineral y forman una espuma sobre la superficie dela celda de flotacin.

Los minerales deseados se adhieren a las burbujas y las gangaspermanecen en la pulpa.

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Etapas de la flotacin

Circuito rougher o primario:

Se elimina gran parte de la ganga.

Se logran altas recuperaciones.

El concentrado rougher est constituido por middling, por lotanto, es de baja ley y debe continuar a otras etapas paraseguir aumentndola.



Los relaves rougher, por otra parte, pueden ser relaves finales oalimentacin de circuitos scavenger.

Circuito scavenger o de barrido:

El objetivo es aumentar la recuperacin desde los relavesrougher.

Producen relaves finales del proceso y un concentrado quepuede juntarse a la alimentacin de flotacin, o a una etapa deremolienda y posterior tratamiento.

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Circuito cleaner o de limpieza:

Junto a los circuitos recleaner, pretenden aumentar la ley delos concentrados rougher o scavenger, a fin de alcanzar unconcentrado de ley aceptable.

Normalmente, se requiere de un mayor grado de liberacinque el circuito rougher.



Opcionalmente, se usan tambin circuitos cleaner scavenger,los que reciben las colas cleaner como alimentacin.

Sus colas, dependiendo de la ley que posean, pueden juntarsea las colas finales.

Los concentrados pueden juntarse a concentrados rougher oconcentrados cleaner, dependiendo de la ley y caractersticasmineralgicas de ste.

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Circuitos de flotacin



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Equipos usados

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Impulsor y difusor

Celda de flotacin Agitair

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Las celdas de flotacin mecnicas tienen treszonas tpicas : una zona de alta turbulencia anivel del mecanismo de agitacin, una zonaintermedia de relativa calma, y una zonasuperior.

La zona de agitacin

Es aquella donde se produce la adhesinpartcula-burbuja.

En esta zona deben existir condicioneshidrodinmicas y fsicoqumicas quefavorezcan este contacto.

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La zona intermedia

Se caracteriza por ser una zona de relativa calma, lo que favorece lamigracin de las burbujas hacia la superficie de la celda.

La zona superior

Corresponde a la fase acuosa, formada por burbujas. La espumadescarga por rebalse natural, o con ayuda de paletas mecnicas.

Cuando la turbulencia en la interfase pulpa - espuma es alta se producecontaminacin del concentrado debido al arrastre significativo de pulpahacia la espuma.


Flotacin columnar

CELDAS COLUMNARES NEUMATICAS

La tecnologa de flotacin columnar ha logrado una amplia aceptacinen la industria de procesamiento de minerales por las ventajas queofrece sobre los equipos de flotacin convencional en las etapas decleaner y recleaner.

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Spargers:

Son generadores de burbujas enforma tubular con pequeosagujeros a travs de los cuales seinyecta aire.

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Marca WENCO

Modelo PY 1248

Tipo Celda de Columna

Medidas (m) 4 x 14

Volumen (m3) 176

Aireacin (SPAYER) 24

Agua de lavado (m3/h) 35

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La pulpa se introduce a un nivel unas dos terceras partes arribade la columna, lo que permite aproximadamente 1.5 m deprofundidad para que se desarrolle el lecho de espumante.Luego se introduce aire u otro gas ( nitrgeno ) cerca del fondode la columna mediante un rociador que produce burbujas deunos 1 2 mm de dimetro.


El agua se agrega al espumante con cuidado para lavar elconcentrado a medida que sube por la columna de espuma.

Las colas se descargan por el fondo de la columna usando unavlvula moduladora o una bomba de velocidad variable paramantener el nivel de la pulpa en la celda ( comandado porcomputadora de la sala de control ).

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Las limitaciones de la celda columnar son la altura que sepuede instalar dentro de un edificio, generalmente restringidaa unos 10-12 m como mximo y el rea transversal de 15 m2.

Tambin hay que considerar la capacidad de acarreo deespuma y la longitud del labio de descarga de la espuma.


Zonas de la celda-columna

Se distinguen dos zonas bsicas en lacelda: zona de recuperacin ocoleccin y zona de limpieza; sinembargo, cuando se trata de realizartrabajos de investigacin se debeestudiar la celda de acuerdo con loque a continuacin se indica:

1) Zona de limpieza:

Fase espuma: regin que se extiendehacia arriba desde la interfaz pulpa-espuma hasta el rebalse de lacolumna.

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Interfaz pulpa-espuma: regin delongitud arbitraria en la interfasepulpa-espuma; a esta regin se leasigna el espacio entre 0.15 m sobre lainterfaz 0.15 m por debajo de lainterfaz.


Fase pulpa: regin que se extiendehacia abajo desde la interfaz pulpa-espuma hasta la tobera de inyeccindel material de alimentacin.


4) Zona de coleccin:

Regin que se extiende hacia abajodesde la tobera de inyeccin oalimentacin hasta los difusores.

Forma de la celda-columna

Se caracteriza por su formarectangular, cuadrada o redonda conpoco dimetro y una gran altura.Prevalece la forma redonda; las formascuadradas y rectangulares requierenfierro extra, lo que representa un gastoadicional.

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Aireacin de la celda

El sistema de inyeccin de aire es la parte fundamental de la celda yse realiza mediante inyectores internos o externos que buscanmejorar la produccin del enjambre de burbujas y el tamao de lasmismas

Se han usado inyectores cermicos, tubos perforados, cubiertos conlonas de filtro y ltimamente el generador de burbujas desarrolladopor el Bureau de Minas de Estados Unidos


El control de aire en la celda se hace midiendo el tiempo de ste enel interior de la misma, lo que en ingls se llama holdup, que sedefine como la fraccin de aire presente en la pulpa de cualquiercelda de flotacin expresada en porcentaje y se determinafcilmente implementando dos visores: uno en la parte inferior yotro en la parte superior de la columna, deduciendo que ladiferencia de niveles a travs de dichos visores debe serproporcional al aire contenido dentro de la celda.

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Agua de lavado

En la figura, se puede apreciar elperfil de la espuma en la celda-columna, zona muy importante delproceso de flotacin; la forma ycalidad de espuma sern factoresimportantes en la eficiencia delproceso.


En la celda-columna el agua de lavado tiene funciones muyimportantes:

1. Formar el bas.

2. Mantener el nivel de pulpa y espuma

3. Limpiar el concentrado.

4. Lubricante de las partculas minerales.

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Instrumentacin y control

La celda-columna es muy verstil; su control se puede hacer en formamanual, mediante instrumentacin bsica o automatizada yconectada a un computador desde donde se puede efectuar el controldel proceso.


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Cola final


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Las ventajas de la celda columnar sobre las celdas convencionalesincluyen:

Una metalurgia superior. Menos etapas de proceso. Ocupa menos espacio por unidad de capacidad. Exigencias de aire ms o menos similares con las de una celda

convencional. No necesita agitadores.

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Logra incrementar las recuperaciones, aprovechando su mayorlimpieza.

El costo de inversin es menor que el involucrado en las celdasconvencionales y, por lo general, su modernizacin es msfcil.

Consigue concentrados ms limpios, por eliminar los insolublescon el lavado de espumas. En la limpieza de cobre, porejemplo, se han reportado mejoras de ley de 2 a 4 %.

La introduccin del agua de lavado permite a la columnaoperar con un bias positivo, el cual asegura que cualquierpartcula de ganga liberada ser reportada preferencialmente ala cola de la columna.

Bas: Es la relacin que hay entre el flujo del relave y el flujo dealimentacin; este valor es igual o mayor que la unidad poradicin de agua de lavado.

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Holdup: Se define como el % de volumen en la columna usadapor el aire en cualquier momento, el lmite del holdup es 16%.

Para fines prcticos se puede usar la siguiente frmula:

Holdup = ( H espuma/ H columna) x 100

Impending holdup: Deficiencia para trasladar el concentrado allabio del overflow.

Coalescencia:

Periodo en el que no puede extenderse el holdup en una columna;en este punto las burbujas colapsan y se crea una cada en larecuperacin.

Variables ms importantes en su operacin son:

1. Flujo de alimentacin

2. Flujo de aire

3. Flujo de agua de lavado

4. Nivel de pulpa y espuma

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5. % de slidos

6. Dosificacin de reactivos

Un ejemplo de la eficiencia superior de las columnas se aprecia enla flotacin de molibdeno donde es normalmente posiblereemplazar 12 etapas de limpieza convencional por tres etapas deflotacin columnar.


Variables de la flotacin

Factor mineral

Cuenta la composicin qumica de los minerales tiles y de la ganga; sudiseminacin, dureza, fenmenos secundarios de oxidacin ymeteorizacin; impurezas que acompaan a la mena; finalmente losantecedentes geolgicos del yacimiento y su mtodo de explotacin.

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Factor granulometra

El tamao mximo para la flotacin se considera alrededor de48 mallas, es decir, cerca de 0.3 m/m.

Las partculas de dimetro superior ya normalmente ofrecen ciertasdificultades ya sea por la liberacin misma o por su masa y curvatura.



Factor granulometra

Si el mineral que se va a flotar no es molido hasta el punto de liberacinde sus valores mineralgicos, las recuperaciones van a disminuirconsiderablemente, pues las partculas que llevan inclusiones deminerales de la ganga ( productos medios ) tienen una flotabilidadconsiderablemente inferior a las partculas liberadas.

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Influencia de las lamas

Una consecuencia del pequeo tamao de las partculas es elaumento desproporcionado de la superficie del mineral.

Lo anterior, significa un considerable aumento de la adsorcin yconsumo de reactivos de flotacin.

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Influencia de las lamas

Adems, interfiere el buen funcionamiento de los reactivos porquerecubren las partculas tiles de tamao adecuado dejndolas pocoflotables pese a su buena superficie y liberacin; en otras palabras,actan como depresantes perjudicando notablemente lasrecuperaciones logradas por flotacin.



Densidad de la pulpa ( porcentaje de slidos )

En un circuito de flotacin primaria, la pulpa tiene una consistenciaentre 25 y 35% de slidos.

Una pulpa demasiado densa, 40% de slidos o ms, implica lareduccin drstica en la velocidad de la flotacin y la disminucin delas recuperaciones.

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La velocidad de flotacin baja considerablemente porque la cantidadde aire inyectado por el rotor de la mquina de flotacin es la mismae insuficiente para tratar la mayor carga de partculas minerales.




Adems, la friccin dentro de la pulpa aumenta considerablemente ycon sta, la cantidad de partculas que quedan desprendidas de susrespectivas burbujas.

En resumen: BAJAN LAS RECUPERACIONES.

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Factor tiempo de acondicionamiento pulpa

La flotacin consta esencialmente de las siguientes etapas:

1)Adsorcin de los reactivos sobre las superficies minerales.

2)Encuentro de las partculas preparadas con las burbujas de aire,tambin previamente preparadas.

3)Transporte de las partculas hasta la superficie de la celda deflotacin.



Factor tiempo de acondicionamiento pulpa

En las condiciones industriales el tiempo necesario para elacondicionamiento de los reactivos normalmente vara entre unafraccin de minuto y media hora.

Tiempo de retencin de la pulpa en las celdas

Vara entre 5 y 30 min, siendo 8 a 10 min el tiempo promedio. Eltiempo de flotacin depende tambin de la naturaleza del mineral.

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Factor influencia de pH:

En general, la efectividad de todos los reactivos de flotacin dependeen gran parte del grado de alcalinidad o acidez de la pulpa.

Generalmente la flotacin de sulfuros de cobre est en un PH entre 9 y12.

Cuando hay demasiada presencia de pirita es conveniente flotar a PHmayor a 11.


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Las condiciones alcalinas son creadas en el circuito de flotacincolectiva agregando lechada de cal (Ca[OH]2) en varios puntos en loscircuitos de molienda de los molinos SAG y circuito de flotacincolectiva.


Control del PH de flotacin:

a)Nivel de PH inferior al requerido:

El operador deber chequear si el circuito de lechada de cal estexpedito para alimentar y aumentar la dosificacin de reactivo ( sinexceder el lmite prefijado ) hasta alcanzar valores que se ajusten alrango establecido, considerando que las bombas de lechada de calestn operando satisfactoriamente.

La consecuencia, en este caso, es:

Flotacin de especies mineralgicas no deseadas ( por ejemplo: pirita )y producto de inferior calidad a la requerida.

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Control del PH de flotacin:

b)Nivel de PH superior al requerido:

El operador deber reducir la dosificacin de lechada de cal al circuito,accin solicitada a la persona que corresponda ( molinero, flotador,muestrero u otro ). La disminucin debe ser tal que permita alcanzarniveles de PH que se ajusten al rango prefijado.

La consecuencia, en este caso, es: mayor consumo de reactivo ( cal ) ypor ende mayor costo operacional.


Tipos de reactivos

Colector:

El objetivo principal, es producir una superficie hidrofbica sobre lapartcula mineral que se quiere flotar, adhirindose solamente a ellasde tal forma que le aumenta considerablemente su repelencia por elagua para que no pueda ser mojada, a la vez, que sea de fcil unincon burbujas de aire.

Espumante:

Permiten la formacin de una espuma capaz de mantener lasburbujas cargadas de mineral, hasta que puedan ser removidas de lamquina de flotacin.

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Tipos de reactivos

Modificadores

Son compuestos de accin muy diversa y, en general, se usan paradepresar, activar, dispersar, regular pH, etc.

Por ejemplo, un depresante no permite que un colector se adhiera auna partcula mineral, impidiendo su flotacin.

Los activadores por el contrario, mejoran la adherencia del colector.


Tipos de reactivos

Modificadores

La lechada de cal, es un modificador, puesto que mejora la flotacin ypermite que ocurra en el margen de pH ptimo.

Algunos de los reactivos se diluyen con agua y se agregan al proceso.Otros se agregan sin diluir.

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Factor dosificacin de reactivos

El exceso de espumante, produce un sobre volumen de espuma, laque arrastra una gran cantidad de estriles.

La deficiencia de espumante, produce en las celdas una escasaformacin de espuma.

Con un aumento de la cantidad de espumanteel dimetro de las burbujas disminuir paraproducir con la misma cantidad de aire lamayor superficie de contacto, y la estabilidadde la espuma aumentar debido al mayorgrosor de su pelcula.


Factor dosificacin de reactivos

Respecto al espesor de la capa de espuma:

Muy grande, cuando se tiene un exceso de reactivo

Muy pequea, si la cantidad es insuficiente

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Eficiencia de la cantidad de espumante

Pasada un cierta concentracin de espumante no se producen cambiosparticulares y al pasar a una concentracin ms alta empiezan a sentirseefectos negativos, la espuma empieza a decaer.

Al llegar a la saturacin del espumante en el lquido la espumadesaparece completamente.

Una espuma muy delgada, puede presentararrastres de pulpa en el concentrado.

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Eficiencia de la cantidad de espumante


El operador especialista dosificar reactivos segn sean las condiciones delos circuitos de flotacin por cuanto, el comportamiento de los mineralesno siempre es igual. Obviamente que las dosificaciones, el operador lasmanipular mantenindolas dentro de los rangos preestablecidos.

a)Circuito de flotacin con espuma apretada : el operador debe revisar laalimentacin de lechada de cal,espumante y revisar las dosificaciones delos otros reactivos.

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b)Circuito de flotacin con exceso deespuma: el operador debe suspender ladosificacin del espumante y revisar ladosificacin de los otros reactivos ( porningn motivo tapar las tomas de aire delas celdas ).

c) Circuito de flotacin con ausencia deespuma: el operador debe agregargradualmente espumante, manteniendoquieta la superficie de la pulpa en lacelda.


d)Circuito de flotacin con espumaamarillenta: el operador debe verificar elPH de la pulpa y ajustar la dosificacin delechada de cal si fuere necesario.

e)Circuito de flotacin recargado : eloperador debe cuidar que la capa deespuma le permita evacuar la mayorcantidad de sta, cuidando de noarrastrar pulpa ( control de niveles deceldas, capa de espuma ).

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El exceso de colector, da como resultadouna espuma sucia, que rebasadificultosamente y, a la vez, cargada deelementos estriles.

La deficiencia de colector, provoca unaespuma pobremente mineralizada,provocando, a la vez, mermas en lasrecuperaciones.


Hay casos en que la altura de espuma ha sido nula,debido a que:

- Ha cesado la dosificacin de espumante producto dehaberse agotado el reactivo.

- La bombita peristltica ha fallado.

- Ha cado detergente al circuito, o algncontaminante grasoso ( grasa de cargador ) quevena de la alimentacin al molino, vindoseperjudicada notablemente la flotacin.

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Tipos de reactivos de flotacin:

Colectores

Reactivo: SF-113

Usos: es el ms usado de los xantatos en su aplicacincomo colector para la flotacin colectiva de mineralessulfurados de cobre, molibdeno y otros.


Preparacin y dosificacin: debe ser usadopreferentemente en soluciones acuosas siendo las msusuales al 10% en peso ( esto quiere decir que, siqueremos preparar 100 l de solucin tendremos queagregar 10 k de este reactivo ) y las dosificaciones msusuales estn entre 25 y 150 g/t de mineral tratado.

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Reactivo: SF-114

Usos: es un colector de amplio uso en la flotacincolectiva de minerales de oro y plata, as como tambinde cobre, fierro y molibdeno.

Preparacin y dosificacin: debe ser usadopreferentemente en soluciones acuosas siendo las msusuales al 10% en peso y su dosificacin debe estar entre25 y 150 g/t de mineral tratado.


Reactivo: SF-203

Usos: es un colector de sulfuros de cobre, molibdeno yhierro para circuitos cidos y alcalinos. Su uso normal esen la forma que se presenta o mezclado con alcoholestales como el MIBC y/o con hidrocarburos ( ejemplo:kerosene o diesel oil: 0.7 lbs/t ) cuando son requeridospara promover la flotacin de molibdenita.

Preparacin y dosificacin: viene lquidoy su dosificacin flucta entre 30 y 60 g/tde mineral.

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Reactivo: SF 323

Usos: es un colector ms selectivo que los xantatos y esampliamente usado en la flotacin de mineralessulfurados de cobre en medio alcalino o neutro. Adems,se emplea mezclado con hidrocarburos para promover laflotacin de molibdenita.

Preparacin: viene lquido y sudosificacin flucta entre 10 y 40 g/t demineral.


AERO 3302 promotor

Usos: Excelente colector para la molibdenita y a menudousado en menas minerales que contengan cobre ymolibdeno.

Preparacin y dosificacin: colectoraceitoso, no soluble en agua ( agregar encircuito de molienda ) y su dosificacindebe estar entre 2 y 25 g/t de mineral.

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AERO 4037 promotor

Usos: Usado para minerales de cobre, particularmentecuando hay molibdenita.

Preparacin y dosificacin: colectoraceitoso, no soluble en agua ( agregar encircuito de molienda ) y su dosificacindebe estar entre 5 y 100 g/t de mineral.


Espumantes

Reactivo: MIBC

Es usado ampliamente como espumante en la flotacin deminerales sulfurados de cobre-molibdeno.

Preparacin y dosificacin: viene lquidoy su dosificacin debe estar entre 30 y70 g/t de mineral.

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Espumantes

Reactivo: AEROFROTH 73

Usos: usado principalmente en menas con contenido decobre-molibdeno.

Preparacin y dosificacin: viene lquidoy su dosificacin debe estar entre 25 y250 g/t de mineral.


Reactivos depresores: hidrosulfuro de sodio ms slfurode amonio ( consumen en promedio 8 lbs/t ) slfuro desodio, ferricianuro, tiofsforo o tioarsnico o el dextrin( depresa la molibdenita ).

Podemos nombrar, adems, el proceso Nokes queinvolucra a un depresor del cobre a base de pentasulfurode fsforo e hidrxido de sodio, pero requiere de 3 a 5 k/tde concentrado.

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Reactivos activadores: Ejemplo, el Actisel A-58( compuesto del producto base: slfuro de sodio,carbonato de sodio y aceite de pino y el agente activador:perxido de hidrgeno ).

Reactivo: ACTISEL A-58

Usos: es un reactivo regulador activador, de una altaselectividad y limpieza, para aplicar como apoyo dereactivos y colectores usados en la flotacin colectiva deminerales sulfurados, especialmente cobre con contenidode molibdeno, oro y plata.


Preparacin y dosificacin: est compuesto por unproducto base ( lquido ) y un agente activador ( lquido )y la dosificacin de cada uno es de 15 g/t de mineral.

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Reactivo Tipo Funcin Dnde se agrega

Isopropil Xantato de Sodio SF-113

Colector Flota sulfuros Cajn de alimentacin de ciclones de circuito de molienda primaria.

Cajones de alimentacin de cada hilera de celdas de flotacin primaria ms barrido.

Primeros y terceros cajones de unin de cada hilera de celdas de flotacin primaria ms barrido.

Aeropromoter A-404

Colector Flota sulfuros de molienda gruesa

Cajn de alimentacin de ciclones de circuito de molienda primaria.



Aeropromoter A-3477

Colector Flota sulfuros oxidados o enmohecidos



Cajn de alimentacin de celdas de de barrido.

Cajn de alimentacin de molinos de remolienda.

Segundo cajn de unin de cada hilera de celdas de flotacin de de barrido.

Dowfroth 1012 Espumante

Formacin de espuma estable



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TEB-73 Espumante




Cajn de alimentacin de celdas de barrido.

Segundo cajn de unin de cada hilera de celdas de flotacin de barrido.

Lechada de Cal (Ca[OH]2)

Modifica-dor

Control de pH Cajn recolector de rebalse de ciclones.

Cajn de alimentacin de molinos de remolienda.

Cajn de alimentacin de celdas de barrido.

FLOTACION DE MINERALES DE COBREReactivo Tipo Funcin

Matcol Colector Principal Flota sulfuros a pH 9,5

AP-404 Colector Parcialmente flota minerales oxidados

Petrleo Diesel Colector Flota molibdenita

Isopropil Xantato de Sodio SF-113 Colector Alternativo Flota Sulfuros

enrgico

NALCO Espumante Principal Formacin de espuma estable

MIBC Espumante

secundario


Lechada de Cal Modificador Control pH

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Bibliografa

Criterios de diseo de procesos, 2007. Compaa Minera Carmen de Andacollo.Proyecto Hipgeno. AMEC.

Franco, Yez. Edwin. 2008 Curso flotacin colectiva, selectiva y remolienda deminerales de cobre y molibdeno . Minera Los Pelambres Ceduc UCN.Coquimbo.

www.google.cl

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