Manual de Entrenamiento en Conc Min 1

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Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio

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MANUAL DE ENTRENAMIENTO EN CONCENTRACIN DE MINERALES

SECCIN VI

FLOTACIN

1. INTRODUCCIN La flotacin es hoy el mtodo ms importante de concentracin mecnica. Patentado en 1906, ha permitido la explotacin de yacimientos complejos y de bajo contenido, los cuales habran sido dejados como marginales sin la ayuda de la flotacin. En su forma ms simple, es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metlico finamente triturado se mezcla con un lquido. El metal o compuesto metlico suele flotar, mientras que la ganga se va a l fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. En la mayora de los procesos de flotacin modernos se emplean aceites u otros agentes tenso activos para ayudar a flotar al metal o a la ganga. Esto permite que floten en agua sustancias de cierto peso. En uno de los procesos que utilizan este mtodo se mezcla con agua un mineral finamente triturado que contiene sulfuro de cobre, al q ue se le aaden pequeas cantidades de aceite, cido y otros reactivos de flotacin. Cuando se insufla aire en esta mezcla se forma una espuma en la superficie, que se mezcla con el sulfuro pero no con la ganga. Esta ltima se va al fondo, y el sulfuro se recoge de la espuma. El proceso de flotacin ha permitido explotar muchos depsitos minerales de baja concentracin, e incluso residuos de plantas de procesado que utilizan tcnicas menos eficientes. En algunos casos, la llamada flotacin diferencial permite concentrar mediante un nico proceso diversos compuestos metlicos a partir de un mineral complejo. 2. PRINCIPIOS DE LA FLOTACIN La flotacin es un proceso fsico-qumico de separacin de minerales o compuestos finamente molidos, basados en las propiedades superficiales de los minerales (mojabilidad), que hace que un mineral o varios se queden en una fase o pasen a otra. Las propiedades superficiales pueden ser modificadas a voluntad con ayuda de reactivos. El proceso de flotac in se basa en las propiedades hidroflicas e hidrofbicas de los minerales. Se trata fundamentalmente de un fenmeno de comportamiento de slidos frente al agua (Fig. 1). Los metales nativos, sulfuros o especies como el grafito, carbn bituminoso, talco y otros son poco mojables por el agua y se llaman minerales hoidrofbicos. Por otra parte, los sulfatos, carbonatos, fosfatos, etc. Son hidroflicos o sea mojables por el agua.

Edgar B. Alcal Cruz Alfredo Flores Corrales Arturo Beltrn Alfonso

Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio Agua Agua

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Mineral hidroflico

Mineral hidrofbico

Fig. N 1.Propiedad hidrflica e hidrofbica de los minerales

3. TIPOS DE FLOTACIN Los tipos de flotacin en orden cronolgico son: a) FLOTACIN NO SELECTIVA DE ACEITE (BULK OIL FLOTATION) Esta tcnica desarrollada en 1860, consista en mezclar la mena molida con aceite y posteriormente con agua, de tal manera que las partculas del mineral sulfuroso, por sus propiedades superficiales hidrfobas, quedaban retenidas en la fase aceitosa y aquellas partculas que se mojaban en el agua se quedaban en la fase acuosa, de modo que al final del proceso, flotaba una capa de aceite sobre la pulpa, la cual contena las partculas de mineral sulfuroso que eran separados por decantacin y se separaba del aceite por filtracin. b) FLOTACIN DE PELCULA (FILM OR SKIN FLOTATION) En esta tcnica, el mineral finamente molido era esparcido cuidadosamente sobre la superficie libre del agua, de modo que las partculas de sulfuro, que se caracterizan por tener propiedades hidrfobas, sobrenadaban en la superficie del agua, formando una delgada pelcula que era removida por medio de algn mecanismo; en cambio la ganga se mojaba y sedimentaba en el fondo del recipiente de agua. Las dos tcnicas anotadas anteriormente no tuvieron xito en su aplicacin en la industria por lo que en la actualidad ya no se las usa.

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Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio c) FLOTACIN DE ESPUMA

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Con la flotacin de espuma la separacin se la realiza gracias a la adhesin selectiva de partculas hidrfobas a pequeas burbujas de gas (aire) que son inyectadas al interior de la pulpa. El conjunto partcula-burbuja asciende a la superficie formando una espuma mineralizada, la cual es removida por medio de paletas giratorias o simplemente por rebalse. Las propiedades superficiales de las partculas y las caractersticas del medio pueden ser reguladas con ayuda de reactivos. d) FLOTACIN DE IONES Con ayuda de reactivos de flotacin se precipitan los iones y luego stos son flotados como en el caso de la flotacin de espuma.

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FLOTACIN DE ESPUMA

Este tipo de flotacin es el que ha sobrevivido y es la tcnica que ms se emplea en la concentracin de minerales. Como ya mencionamos la flotacin de espuma se basa en la repelencia natural o inducida de los minerales al agua (hidrofobicidad). El principio de funcionamiento de un equipo de flotacin podemos observar en la figura N 2 y esencialmente consta de mecanismos de inyeccin de burbujas de aire y de mantenimiento en suspensin de las partculas. El volumen de las celdas vara desde 2 a 3000 pies c bicos e incluso ms grandes. El tiempo de flotacin es el tiempo promedio de retencin de las partculas en la celda. Es el tiempo suficiente para que las partculas hidrfobas se adhieran a las burbujas de aire y floten a la superficie. Este tiempo puede variar desde algunos segundos hasta varios minutos. El porcentaje de slidos en peso es tambin muy importante y ste puede estar entre 15 y 40 %. El tamao de las partculas depende del grado de liberacin. En la prctica este tamao flucta entre 65 mallas Tyler hasta aproximadamente 10 micrones. Sin embargo, en el caso de algunos minerales no metlicos, como el carbn, fosfatos, potasa, etc., la flotacin se puede llevar a cabo desde -28 # Tyler.

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Fig. N 2. Princ ipio de la flotacin de es puma

3.1.1

PRINCIPALES REACTIVOS USADOS EN LA FLOTACIN DE ESPUMA COLECTOR Compuesto orgnico heteropolar que se absorbe selectivamente sobre la superficie de las partculas, haciendo que estas se vuelvan hidrfobas (aerfilas). Ejemplo: xantatos que se utilizan en la flotac in de sulfuros. Los colectores usados con mayor frecuencia son los xantatos y los aerofloats. Sin los colectores los sulfuros no podran pegarse a las burbujas y stas subiran a la superficie sin los minerales y los sulfuros valiosos se iran a las colas. Una cantidad excesiva de colector hara que flotarn incluso los materiales no deseados (piritas y rocas) o los sulfuros que deberan flotar en circuitos siguientes. As por ejemplo, en el caso de la flotacin de minerales de plomo-zinc-pirita, en el circuito de plomo se mantiene deprimido el zinc, para flotarlo posteriormente en su respectivo circuito; pero un exceso de colector podra hacer flotar el zinc junto con el plomo. Una cosa similar sucedera en el circuito de zinc con un exceso de colector, haciendo flotar la pirita que se encuentra deprimida por el efecto de la cal adicionada. ACTIVADOR Compuesto inorgnico que modifica selectivamente la superficie de las partculas para permitir que el colector se absorba sobre stas. Ejemplo: sulfato de cobre, que se utiliza en la activacin de algunos sulfuros, como la antimonita.

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Generalmente es un compuesto inorgnico que modifica la superficie de las partculas volvindolas hidrfilas o inhibe la absorcin del colector. Ejemplo: sulfato de zinc, usado en la depresin de esfalerita. REGULADOR DE pH El pH indica el grado de acidez o de alcalinidad de la pulpa. El pH 7 es neutro (ni alcalino ni cido) y corresponde al agua pura. De 0 a 6 es cido y de 8 a 14 es alcalino. El pH se mide con un aparato llamado potencimetro o con un papel tornasol. Cada sulfuro tiene su propio pH de flotacin, donde puede flotar mejor. Esta propiedad vara segn el mineral y su procedencia. Los reguladores de pH tienen la misin de dar a cada pulpa el pH ms adecuado para una flotacin ptima. La cal es un reactivo apropiado para regular el pH, pues deprime las gangas y precipita las sales disueltas en el agua. La cal se puede alimentar a la entrada del molino a bolas. Es importante usar dosificadores automticos para estar seguros de la cantidad de reactivo dosificado a las pulpas (Fig. 3). Hay reactivos slidos y lquidos.

Fig. N 3. Alimentador de reactivos

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Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio ESPUMANTE

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Los espumantes son reactivos tenso activos, que modifican la tensin superficial del agua y que producen una espuma estable. Ejemplo: Aceite de pino. Una espuma consiste de un gas disperso en un lquido en una relacin tal que la densidad aparente de la mezcla se aproxima ms a la densidad del gas que a la del lquido. Al hacer pasar el aire a travs de agua pura, no se produce espuma. Al agregar pequeas cantidades de ciertos compuestos orgnicos como por ejemplo aceites, al soplar aire a travs del lquido se formaran burbujas de aire en forma de pequeas esferas que, al subir hasta la superficie del lquido y antes de entregar su contenido de aire a la atmsfera, tratarn de detenerse en forma de espuma. 1 El tamao de las b urbujas y su estabilidad dependern de la cantidad de espumante agregado; con un aumento de la cantidad de espumante disminuir el d imetro de las burbujas pero aumentar la estabilidad de la espuma, debido al mayor espesor de su pelcula. Sin embargo, si se supera una cierta concentracin la espuma desaparece completamente. Los productos ms usados como espumante son: aceite de pino, cido creslico, alcoholes sintticos como el Dowfroth 250, etc. Idealmente, el espumante acta enteramente en la fase lquida y no tiene influencia sobre la superficie del mineral. En la prctica, sin embargo, hay una interaccin entre el espumante, el mineral y otros reactivos, y la seleccin del espumante ms apropiado para un determinado mineral podr ser hecho recin despus de un extenso trabajo de pruebas de laboratorio. En la flotac in de minerales sulfurosos, es una prctica comn emplear por lo menos dos espumantes y ms de un colector. Espumantes especficos son elegidos para dar propiedades fsicas adecuadas a la espuma, mientras que el segundo espumante interacta con los colectores para controlar la dinmica del proceso de flotacin. En el cuadro N 1 podemos ver algunos reactivos aplicados a minerales especficos.

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Manual del Operador de Concentradoras de Mineral -FOMO

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Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio MINERAL EspumantePlomo Oxidado Cerusita, anglesita Plomo sulfurado I) Galena sola II) Galena con Blenda Aceite de pino cido cresilico cido cresilico o aceite de pino y creosota Lo mismo

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REACTIVOS ColectoresXantato de amilo Xantato o aerofloat

ModificadoresSulfuro de sodio Silicato de sodio Cal o carbonato de soda Cianuro de sodio con o sin sulfato de zinc Sulfato de cobre cal (cuando hay pirita)

Lo mismo

Zinc sulfurado Blenda Marmatita

Aceite de pino o cido creslico

Xantato de etilo y, o aerofloat

Cobre sulfurado Calcopirita Calcosina Bornita, Covelina Etc. Molibdenita

Aceite de pino

Xantato de etilo o aerofloat

Cal Cianuro (cuando hay mucha pirita)

Aceite de pino

Xantato

Cianuro o cal cuando hay pirita

Cobre + Plomo + Zinc

Se flota primero un Bulk cobre plomo, deprimiendo el zinc con cianuro. Luego se deprime el plomo con el bicromato de sodio.

Tabla N 1. Reactivos emp leados en la flotacin de los principales minerales metlicos.

En la figura N 4 podemos ver las etapas en las que se va adicionando los reactivos a la pulpa en un circuito de molienda.

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Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio PULPA DEL CIRCUITO DE MOLIENDA

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Regulador de pH ACONDICIONAMIENTO Activador o depresor

ACONDICIONAMIENTO Colector

ACONDICIONAMIENTO Espumante

FLOTACIN

CONCENTRADO

COLA

Fig. N 4. Flujograma de flotacin simple.

3.2 3.2.1

TIPOS DE FLOTACIN DE ESPUMA FLOTACIN DIRECTA

La flotacin directa es aquella en la que el mineral valioso sale en la esp uma y la ganga se queda en el non- float. 3.2.2 FLOTACIN INVERSA

En este tipo de flotacin el mineral valioso se queda como non- float y la ganga es la que flota.

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Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio 3.2.3 FLOTACIN COLECTIVA (Bulk flotation)

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Se dice flotacin colectiva en el caso de que todos los minerales valiosos y de un solo tipo mineralgico (por ejemplo: sulfuros) salen en la espuma. 3.2.3 FLOTACIN SELECTIVA O DIFERENCIAL

Como su nombre indica la flotacin es selectiva, se flota un solo mineral a la vez en cada etapa. El tamao mximo de partcula a flotar depende de la naturaleza de la partcula y su peso especfico. De modo que en la prctica el tamao lmite superior de las partculas para el caso de sulfuros est entre 0,15 0,25 mm, para carbn entre 1 2 mm y para azufre nativo entre 0,5 1 mm. 4. CIRCUITOS BSICOS DE FLOTACIN Los circuitos de flotacin son procesos continuos. Las celdas estn instaladas en series formando bancos (Fig. 5). La pulpa ingresa a la primera celda del banco y entrega parte de su mineral valioso en forma de espuma; el overflow de esta celda pasa a la segunda celda, de donde es sacada ms espuma mineralizada, y as sucesivamente hasta la ltima celda del banco. La altura de la columna de espuma es determinada por el ajuste de la altura de la salida de la cola; la diferencia de altura entre sta y el labio del overflow de la celda determina la altura de la espuma. La alimentacin ingresa a la primera celda del banco y la columna de espuma en las primeras celdas se mantiene alta, ya que hay abundante cantidad de partculas hidrofficas de mineral que lo sustentan. El nivel de la pulpa sube de celda a celda, ya que la pulpa se hace ms pobre en minerales flotables, por aumento progresivo, en la celda de colas. Las...