. 2 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 Por intermedio de los Supervisores de Operaciones de la Planta Concentradora se ha desarrollado este manual denominado FLOTACIÓN DE MINERALES, dirigido para el uso de operadores, y todos que laboran en la planta concentradora El manual contiene conceptos elementales de la sección más importante de la Planta Concentradora como es la “Flotación de Minerales”. Se comenta problemas típicos y su posible solución que se presentan en la operación diaria, dichos aspectos debe poseer el operador para mejorar su rendimiento y eficacia en su actividad diaria que realiza Un empleo inteligente y consecuente de todas las recomendaciones contenido en este manual, asegurará a usted realizar un trabajo con seguridad y eficiencia Es muy importante que este manual se encuentre siempre al alcance, para consultas, hasta lograr familiarizarse completamente con su contenido, cualquier duda consultar con el autor u otro supervisor BRAVO GÁLVEZ, Antonio César Supervisor de Operaciones Ingeniero Metalurgista CIP: 66587
4 I. FUNDAMENTOS DE LA FLOTACIÓN 1.1 FLOTACIÓN DE MINERALES La flotación por espumas es un proceso físico – químico de la concentración de minerales finamente molidos. El proceso comprende el tratamiento químico de una pulpa de mineral a fin de crear condiciones favorables para la adhesión de ciertas partículas de minerales a las burbujas de aire. Tiene por objeto la separación de especies minerales, divididos a partir de una pulpa acuosa, aprovechando sus propiedades de afinidad (hidrofílico) o repulsión (hidrofóbico) por el agua. Las especies valiosas o útiles constituyen una fracción menor del mineral, mientras que las especies no valiosas o estériles constituyen la mayor parte El carácter hidrofílico o de afinidad hace que estas partículas se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa, para finalmente hundirse. El carácter hidrofóbico o de repulsión evita el mojado de las partículas minerales que pueden adherirse a las burbujas y ascender Estas propiedades de algunos minerales tienen en forma natural, pero pueden darse o asentarse mediante los reactivos de flotación 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 MINERALES HIDROFÓBICOS Son aquellos minerales 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 el mojado de las partículas minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender Además se puede observar, que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, ósea tienen afinidad con las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofilicos son aerofóbicos, ósea no se adhieren normalmente a ellas 1.2 PROCESO DE LA FLOTACIÓN POR ESPUMAS Los minerales hidrofílicos e hidrofóbicos de una pulpa acuosa se pueden separar entre sí, después de ser finamente molidos y acondicionado con los reactivos químicos que hacen mas pronunciadas las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, haciendo pasar burbujas de aire a través de la pulpa. Las partículas hidrofílicas se van a mojar y caer al fondo de la celda de flotación. De esta forma se puede separar un mineral que contiene en los casos más simples dos componentes, un útil y otra estéril, en dos productos: un concentrado de la parte valiosa y un relave que contiene la parte estéril La flotación funciona de la siguiente manera: La flotación es algo similar al lavado de ropa con los detergentes. Ejemplo: Tomemos un recipiente con agua y un poco de detergente, y agitamos un poco; al agitar se produce una espuma blanca. Si ponemos ropa para lavar, entonces la espuma se tiñe de oscuro. ¿Qué ha ocurrido? Simplemente que las partículas de suciedad se han pegado a las burbujas y las han teñido La flotación es muy similar, ya que las partículas de los sulfuros se pegan a las burbujas en idéntica forma
5 La sección de flotación es importante porque: Después de haber chancado y molido el mineral, ¿hemos obtenido ya los concentrados?…. claro que NO. Entonces, ¿Dónde se obtienen los concentrados? En la flotación Veamos mejor esto; Tenemos en un vaso un poco de pulpa del overflow de los hidrociclones ¿Qué hay en esta pulpa? En esta pulpa hay una infinidad de granitos con valor y sin valor, pero completamente mezclados, entreverados. Entonces lo que tenemos que hacer ahora es seleccionar todos los granitos de sulfuro de cobre a un lado, separar los granitos de sulfuro de plomo a otro lado, y lo mismo con las partículas sulfuro de zinc. Cada uno de estos sulfuros constituye un concentrado y lo que botamos es el relave. Esto quiere decir que en las celdas de flotación es donde verdaderamente se realiza la concentración y por lo tanto, es la parte más importante del proceso de concentración 1.3 ELEMENTOS DE LA FLOTACIÓN FASE SÓLIDA: Esta representada por los sólidos a separar (minerales) que tienen generalmente una estructura cristalina. Esta estructura es una consecuencia de la comparación química de las moléculas, iones y átomos componentes que son cada uno, un cuerpo completo. Los factores de importancia en el proceso de flotación, en lo que se refiere a los sólidos, son los siguientes: a. Carácter de la superficie aireada en la ruptura del sólido (Tipo de superficie, fuerzas residuales de enlaces) b. Imperfecciones en la red cristalina c. Contaminantes prevenientes de los sólidos, líquidos y gases FASE LIQUIDA: Es el agua debido a su abundancia y bajo precio; y también debido a sus propiedades especificas, constituye un medio ideal para dichas separaciones La estructura de una molécula de agua investigada por espectroscopia es bastante compleja; aparece que aproximadamente el 46% de los enlaces es covalente y 54% es iónico Finalmente hay que subrayar la importancia de las impurezas y contaminaciones que tiene toda agua natural o industrial. En primer lugar hay que mencionar la dureza del agua ósea la contaminación natural causada por sales de calcio, magnesio y sodio. Estas sales y otro tipo de contaminaciones no solo pueden cambiar la naturaleza de la flotabilidad de ciertos minerales sino también son casi siempre causa de un considerable consumo de reactivos de flotación con los cuáles a menudo forman sales solubles A parte de la contaminación inorgánica también la contaminación orgánica que puede ser mucho más importante y peligrosa, particularmente si se trata de aguas servidas FASE GASEOSA: Es el aire que se inyecta en la pulpa neumática o mecánicamente para poder formar las burbujas que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas La función del aire en la flotación tiene distintos aspectos de los cuales los principales son: a. El aire influye químicamente en el proceso de flotación b. Es el medio de transporte de las partículas de mineral hasta la superficie de la pulpa El aire es una mezcla de nitrógeno (78.10%) y oxigeno (20.96%) con pequeñas cantidades de dióxido de carbono (0,04%) y gases inertes como argón y otros
6 1.4 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FLOTACIÓN En toda operación de flotación intervienen cuatro factores principales, que son: Pulpa Reactivos Agitación Aire a. LA PULPA Es una mezcla del mineral molido con el agua, y viene a constituir el elemento básico de la flotación ya que contiene todos los elementos que forman el mineral La pulpa debe reunir ciertas condiciones, es decir que el mineral debe estar debidamente molido a un tamaño no mayor de la malla 48, ni menor a la malla 270, dentro de este rango de tamaño de partículas, se podrá recuperar de una manera efectiva las partículas de los sulfuros valiosos (Esto depende básicamente de la mineralogía de tipo de mineral) Cuando la pulpa contiene partículas gruesas (mayores a malla 48), debido a una mala molienda, estas partículas tiende a sentarse en el fondo de las celdas de flotación y pueden llegar a plantar el impulsor de la celda, atorar la tubería y causar más trabajo que de costumbre (rebasarían los canales, se atorarían las bombas etc.) Si la pulpa contiene partículas muy finas (menores a malla 270), la recuperación de los sulfuros valiosos no va ser efectiva ya que se perderían en forma de lamas. Al estar la pulpa aguada, el flotador debe cuidar de que las espumas salgan normalmente de los bancos de limpieza y que no bote mucha espuma en el banco scavenger. Si la pulpa está muy fina, a la vez debe estar muy diluida, significa que estamos pasando menos tonelaje por lo tanto estamos perdiendo capacidad Pulpa: El circuito de molienda nos entrega, el overflow de los ciclones, un producto al que se le ha chancado y molido y que contiene sulfuros valiosos, ganga y agua; a esto nosotros llamamos pulpa. La pulpa debe cumplir ciertas condiciones tales como: Densidad y pH correcto según se requiera Pulpa espesa; Una pulpa espesa (densidad muy alta) nos indicará molienda gruesa. Si esta pulpa ingresa a los circuitos de flotación, veremos que no flota o flota muy poco, debido a que los reactivos y el aire no pueden levantar granos muy grandes aún cuando se agregan cantidades enormes de reactivos. Además, se perderían también los sulfuros valiosos en los relaves, por falta de liberación Una pulpa muy fina implica que tenemos una pulpa de densidad baja y significará que está pasando menos tonelaje. Si bien la cantidad de pulpa que llega a las celdas es igual, contiene menos sólidos, ya que es una pulpa aguada. Esto quiere decir entonces que hay fuertes pérdidas de tonelaje. Además, cuando la pulpa es muy fina hay exceso de lamas que dificultan la flotación; ensuciando los concentrados, unas veces, y los relaves en otras
7 El pH indica la cantidad de cal que contiene el circuito de flotación, esto es, su alcalinidad; a más cal, la pulpa es más alcalina; a menos cal, menos alcalina. En otras palabras el pH no es sino la forma de medir la cal en la pulpa. El factor pH se mide de 0 a 14, con un aparato llamado Potenciómetro; de 0 a 6 es ácido y de 8 a 14 es alcalino. El pH 7 es neutro (ni alcalino ni ácido) y corresponde al agua pura b. EL AIRE Es un factor importante que sirve para la formación de las burbujas (el conjunto de burbujas acompañadas de partículas de sulfuros forman las espumas) que se necesita en las celdas. Por tanto, el aire ayuda a agitar la pulpa Las espumas se encargan de hacer subir o flotar los elementos valiosos hacia la superficie de la pulpa, en cada celda o circuito a. El aire se obtiene a través de los ventiladores (Blowers) que ingresa a baja presión (2- 6 lb/pulg2 = 2-6 PSI) al interior de las celdas de flotación llenas de pulpa. O También la aeración en los tipos de celdas Sub – A es en forma natural o del medio ambiente que ingresan a baja presión al interior de la celda b. Si se usa mucho aire, se está haciendo una excesiva agitación, provocando que las espumas se reviente antes de rebosar por los labios de la celda o salgan conjuntamente con la pulpa, rebalsando las celdas, llevándose consigo a la ganga que no es necesaria c. Cuando se usa poco aire, la columna de espumas es baja e insuficiente no pidiéndose recuperar los elementos valiosos, que se pierden en el relave general. La cantidad de aire se regula de acuerdo a las necesidades requeridas en el proceso En conclusión, no se debe usar ni mucho ni poco aire. El correcto control del aire y la altura de las compuertas nos darán siempre una buena espuma. (Con un espumante bien regulado) c. LOS REACTIVOS Son sustancias químicas que sirven para la recuperación de los sulfuros valiosos, despreciando o deprimiendo a la ganga e insolubles. Mediante el uso de reactivos podemos seleccionar los elementos de valor en sus respectivos concentrados Para tener un mayor conocimiento de la función especifica de cada reactivo, los podemos clasificar en tres grupos: Espumantes, Colectores y modificadores; que posteriormente lo estudiaremos en forma muy detallada todo lo referente a los reactivos químicos Ya sabemos que en cualquier celda de flotación encontramos agua, aire, mineral molino y reactivos. Estos reactivos son sustancias que gustan y se asocian a uno o más de los
8 elementos valiosos, pero no a los otros. Por ejemplo, hay reactivos que les gusta el aire pero no el agua; hay otros sulfuros que les gusta la roca, pero no los sulfuros, a otros les gustan los sulfuros, pero no la roca y así sucesivamente Y.. ¿Qué hacemos cuando nos gusta una cosa? Por ejemplo: Si nos gusta el pisco… nos tomamos un trago ¿no es así? Si nos gusta el calor nos acercamos al fuego. Los reactivos hacen lo mismo; se acercan al elemento que más les gusta, lo rodean y se pegan a él He aquí un ejemplo que nos aclara más: “Si tenemos una gallina que no ha comido desde hace dos días y la soltamos en un coral donde hemos esparcido unos granos de maíz y granos de mineral, ¿qué cosa comerá? el maíz ¿Por qué? Sencillamente porque le gusta el maíz. En la flotación, los reactivos hacen lo mismo que la gallina, se pegan al elemento que más les atrae, ya sea la roca, los sulfuros, el agua o el aire d. LA AGITACIÓN La agitación de la pulpa nos permite la formación de las espumas de aire para la flotación, y además nos sirve para conseguir la mezcla uniforme de los reactivos con los elementos que constituyen el mineral de la pulpa, dentro de la celda. Además, la agitación, nos evita el asentamiento de los sólidos contenidos en la pulpa Si tomamos en un vaso un poco de rebalse del ciclón y lo dejamos sobre una mesa sin agitarlo, veremos que al cabo de un cierto tiempo todas las partes sólidas se han asentado en el fondo. Si en estas condiciones agregamos un poco de reactivo, ¿Cree usted que se mezclará con todas las partículas? Evidentemente que no. Pero si luego agitamos esta pulpa con una varilla, será posible evitar el asentamiento de las partículas y podremos conseguir que el reactivo entre en contacto con los granos valiosos y actúe sobre ellos En resumen, podemos decir que la agitación hace los siguientes trabajos: – No dejar que las partículas se asienten, manteniéndose suspendidos – Permite una mayor mezcla de los reactivos con la pulpa a. La agitación en una celda de flotación debe ser moderada. Si es excesiva rebalsa pulpa en lugar de espumas, también hace que se rompan las burbujas y si es insuficiente se achica la espuma y no alcanza a rebalsar b. Cuando la agitación es insuficiente, se disminuye la columna de espuma y no alcanza a renvalsar las espumas se achican y esto ocurre cuando los impulsores están gastadas o cuando hay poco aire (tubos de aire atorados) c. Hay deficiencia de agitación de la pulpa en una celda, cuando: – El impulsor de la celda esta gastada – El estabilizador esta malogrado – Las fajas en “v” del sistema de movimiento (polea motriz y polea del árbol de agitación) están demasiado flojas, lo cual hace que la velocidad del impulsor disminuya
9 II. REACTIVOS DE FLOTACIÓN Los reactivos de flotación juegan un papel importante en este proceso. Estos al ser añadidos al sistema cumplen determinadas funciones que hacen posible la separación de los minerales valiosos de la ganga. Sin embargo la aplicación adecuada de estos reactivos no siempre resulta una tarea fácil debido a una serie de dificultades técnicas que se presentan durante el proceso. En flotación el rendimiento de los reactivos, sean colectores o espumantes, depende mucho de la composición y constitución mineralógica de la mena Los reactivos utilizados para el acondicionamiento favorable del proceso, constituyen los llamados Agentes de Flotación. La selección y combinación apropiada de los mismos para cada tipo de mineral particular, constituye precisamente el principal problema del metalurgista a cargo de la operación CLASIFICACIÓN DE LOS REACTIVOS Los reactivos o agentes de flotación se clasifican en: ? Espumante. Tienen como propósito la creación de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas de mineral hasta su extracción de la máquina de flotación (celdas) ? Colector. Es el reactivo fundamental del proceso de flotación puesto que produce la película hidrofóbica sobre la partícula del mineral ? Modificadores. Actúan como depresores, activadores, reguladores de pH, dispersores, etc. Facilitando la acción del colector para flotar el mineral de valor, evitando su acción a todos los otros minerales como es la ganga 2.1 ESPUMANTES Tiene como propósito la creación de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas de mineral hasta su extracción de las celdas de flotación Son sustancias tensoactivas heteropolares que pueden adsorberse en la superficie de separación agua-aire. A los espumantes corresponde la creación de una espuma y que por este hecho, permite la separación de las partículas hidrófobas e hidrófilas El objetivo principal de los espumantes es dar consistencia, rodeando de una capa adsorbida a las pequeñas burbujas de aire que se forman en la pulpa, por agitación o inyección de aire, evitando que se unan entre sí (colalescencia) y que cuando salgan a la superficie no revienten, constituyendo las espumas; además, dar elasticidad, ayudando a las burbujas ascendentes a irrumpir a través de la capa superior del agua, emergiendo intactas en la interfase agua-aire En la fase liquida de la pulpa de flotación su acción eleva la resistencia mecánica de las burbujas de aire, favorece su conservación en estado disperso, aumentando de esta forma la superficie de adherencia de las partículas de mineral flotante y la estabilidad de la espuma de flotación. La estabilidad de las espumas constituye la primera cualidad que un espumante debe conferir a una pulpa mineral. G. Brown, C. Thurman y Mac Bain han demostrado que la estabilidad
de las espumas aumenta con una viscosidad creciente y la permeabilidad decreciente de la película liquida. La práctica de la flotación muestra, en efecto que una espuma cargada de pequeñas partículas es mucho más estable que una espuma vacía, en fin es necesario subrayar que la estabilidad de una espuma depende de la temperatura y también del pH de la pulpa Los espumantes realizan el siguiente trabajo: A los reactivos espumantes les gusta el aire. Ud. recuerda que a los reactivos les gusta más un elemento que los otros; pues bien, a los espumantes les gusta mucho el aire y poco el agua. ¿Qué quiere decir esto en una celda de flotación? Veamos Sabemos que a una celda de flotación se le inyecta aire por el eje de la máquina dentro del agua, debido al movimiento de la mariposa, o por la agitación producida por el mismo aire, resulta que el aire introducido se desmenuza en pequeñísimas burbujas que van subiendo a través de la pulpa Ahora, cuando ponemos uno de los reactivos espumantes, dentro de una pulpa con agua, donde se inyecta aire, ¿Qué es lo que pasa? Como al espumante le gusta el aire, entonces sucede que este reactivo se acerca a las burbujas de aire y las rodea cubriéndolas completamente con una capa muy delgada. En otras palabras, él espumante forma una capa alrededor de las burbujas de aire, impidiendo que las pequeñísimas burbujas se junten unas con otras formando grandes burbujas que subirían rápido a la superficie y reventarían. Al contrario, con esta capa de espumante alrededor de ellas, las burbujas de aire muy pequeñas se protegen unas de otras y cuando llegan a la superficie, dicha capa de espumante impide que revienten muy pronto ¿Qué ocurriría si no se utiliza espumante? – Se reventarían las burbujas – No habría espumas – No habría flotación y se ensuciarían los relaves ¿Qué sucede cuando se alimenta una cantidad excesiva de espumantes? Un exceso de reactivo espumante, no solamente representa un despilfarro, sino que durante la flotación vamos a tener serios problemas, debido a que se producirán muchas espumas y rebalsarán los canales; también pueden ensuciarse los concentrados ¿Qué pasa cuando no se alimenta suficiente cantidad de espumantes? Una insuficiente cantidad de espumante nos dará una columna de espuma muy baja y los sulfuros pasarán al relave, la flotación será deficiente 2.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ESPUMANTES En dependencia de la eficacia de acción de los espumantes con diversos valores del pH de la pulpa, éstos se dividen en: a. BÁSICOS: Los que poseen una propiedad espumígena máxima en pulpas alcalinas. A los que espumantes principales pertenecen las bases de piridina pesadas, que poseen una elevada propiedad espumígena en medios muy alcalinos b. ÁCIDOS: Los que disminuyen sus propiedades espumígenas a medida de que se incrementa la alcalinidad de la pulpa. A los espumantes ácidos pertenecen los reactivos fenólicos (cresol, xilenol, aceites de madera que contienen fenol y otros) y los alquilarilsulfonatos (detergentes y azolatos) Puesto que la flotación de los minerales se efectúa generalmente en pulpa alcalina, en la práctica de enriquecimiento los agentes espumantes ácidos se conocen como débiles, pero en su mayoría son reactivos bastante selectivos
En la actualidad todos los espumantes fenólicos (cresoles, xilenoles y otros) están excluidos de la práctica de flotación de las menas de los metales no ferrosos, debido a su alta toxicidad c. NEUTRO. Cuyo empleo en la flotación no depende prácticamente del pH de la pulpa. Es el grupo más considerable de agentes espumantes por su cantidad e importancia Es racional subdividirlos en tres grupos: 1. Los reactivos que constituyen alcoholes aromáticos y alicíclicos; corresponden las sustancias que contienen terpineol, las que se hallan en diversos aceites de madera (Aceite de pino) y algunos espumantes sintéticos del tipo ciclohexanol, dimetilfenilcarbinol, terpineol sintetico (aceite de terpinoleno) y otros 2. Reactivos que contienen alcoholes alifáticos; que son sustancias individuales o mezclas de alcoholes, que se obtiene como productos secundarios durante el procesamiento de diversos compuestos químicos o de una producción especial 3. Reactivos que contienen sustancias con enlaces éteres, le corresponden los monoéteres de polipropilenglicoles, polialcoxialcanes y dialquiftalatos La combinación de los reactivos da unos excelentes resultados, sobre todo cuando uno de los reactivos aumenta la solubilidad del otro La función más importante del espumante es de mantener una espuma estable que permite remover el concentrado de las celdas de flotación; también tienen valiosos efectos en los circuitos de flotación tales como: – La formación de burbujas finas que mejora la dispersión de las burbujas de aire en la celda de flotación – Previene la coalescencia; fusión o unión de las burbujas de aire separadas – Disminuye la velocidad de la burbuja hacia la superficie de la pulpa – Aumenta la resistencia de la película de la burbuja y la estabilidad de la espuma formada, cuando las burbujas mineralizadas salen hacia la superficie – Afecta la acción del colector 2.2 COLECTORES Son compuestos químicos orgánicos, cuyas moléculas contienen un grupo polar y uno no- polar. El anión o catión del grupo polar permiten al ión del colector quedar adsorbido a la superficie también polar, del mineral. Por el contrario, el grupo no-polar o hidrocarburo queda orientado hacia la fase acuosa hidrofugando el mineral, ya que tal orientación resulta en la formación de una película de hidrocarburo hidrofóbico en la superficie del mineral Por consiguiente, las partículas de mineral hidrofobadas por una película de colector se adhieren a las burbujas de aire que van subiendo, arrastrando consigo el mineral a la superficie de la pulpa Estos reactivos se asocian más a los sulfuros y al aire, pero muy poco a la ganga. En los acondicionadores y celdas de flotación actúan rápidamente sobre los sulfuros, a los que rodean con una película que se pegan a las burbujas de aire que salen a la superficie de la pulpa formando las espumas de los concentrados. Ósea actúan de enlace, como ganchos entre las burbujas de aire y el sulfuro que queremos recuperar En la adsorción de los colectores sobre la superficie del mineral la parte no-polar es orientada hacia la fase del agua y la parte polar hacia la fase del mineral; esta orientación es que actualmente hace que la superficie del mineral sea impermeable
12 El colector se constituye, por tanto, en el factor principal del circuito de flotación. De allí que es necesaria la combinación más apropiada del colector y modificadores para obtener los mejores resultados metalúrgicos Los colectores realizan el siguiente trabajo Los colectores son reactivos a los cuales les gustan los sulfuros y el aire. Entonces, en una celda de flotación, actúan primero sobre los sulfuros cubriéndolos con una capa delgada y luego se pegan a una burbuja de aire que pasa cerca y viajan con ella hasta la superficie llevando consigo su carga de sulfuros ¿Qué pasa si no hay colectores? Si no hubiera colectores, no habría quien “pegue” los sulfuros a las burbujas. En este caso, las burbujas subirían sin carga a la superficie y todos los sulfuros valiosos se pasarían al relave ¿Qué sucedería si se alimentara una cantidad excesiva de colector? El exceso de colector hace flotar en cantidades excesivas a los materiales indeseables (pirita y roca) o a los sulfuros valiosos que se espera flotar en otros circuitos de máquinas. Por ejemplo. Ud. Sabe que en el caso del circuito de plomo se mantiene deprimido el zinc, para flotarlo en su respectivo circuito; pero un exceso de colector podría hacer flotar al zinc junto con el plomo. Igual cosa sucedería si pusiéramos exceso de colector en el circuito de zinc, haría flotar a la pirita que se encuentra deprimida por la lechada de cal ¿Qué pasa si hay insuficiente cantidad de colector? Relaves altos, porque no se recuperan los sulfuros valiosos a. PODER COLECTOR Y SELECTIVIDAD El poder colector de cualquier agente de flotación es medido por la dosis y lo compleja que resulta la flotación del mineral, por una unidad de colector empleado. Con los xantatos, esta propiedad ha sido considerada, desde hace mucho tiempo, como una función del número de átomos de carbono, mayor será el poder colector. Sin embargo, esta regla sufre algunas limitaciones Por ejemplo, puesto que diferentes minerales sulfurados responden en forma distinta a la adsorción de colectores, los poderes colectores relativos de los diferentes tipos de xantatos deben variar de un mineral a otro, como ha resultado ser el caso. Así, el Z-6 se usa preferentemente en lugar del Z-3 como colector de cobre, porque contrariamente a la regla general el Z-6 flota menos fe (pirita) que el Z-3 La selectividad en un colector se refiere a su habilidad para recubrir en forma preferente o selectiva, y en consecuencia, flotar el mineral o minerales deseados sin flotar también los indeseados La selectividad de los colectores, puede controlarse fácilmente mediante el uso de agentes modificadores adecuados lográndose una separación exitosa de la mayor parte de las combinaciones de minerales
13 b. XANTATOS Los xantatos o xantogenatos son sales de ácido xantogénico, y se encuentran entre los primeros colectores orgánicos solubles en agua y de aquí que su adopción fuera inmediata y amplia Los xantatos pueden oxidarse, convirtiéndose en este caso en dialquil xantogenurs. Las soluciones acuosas de los xantatos se hidrolizan formando los ácidos xantogénicos. La hidrólisis de los xantatos aumenta con la reducción del pH del medio; mientras que las soluciones acuosas de xantatos en medios alcalinos son bastante estables Toxicidad: Los xantatos son tóxicos. La concentración limite admitida de xantatos en las aguas residuales es de 0.01 mg/l XANTATO AMILICO DE POTASIO (Z – 6) Este xantato es muy fuerte por lo que se emplea generalmente en aquellas operaciones de flotación que requieren el mas alto grado de poder colector Es un colector muy apropiado para flotación de sulfuros manchados u oxidados de cobre, minerales de plomo (con NaS). Asimismo, se le emplea en el tratamiento de la arsenopirita, pirrotita, sulfuros de cobalto, níquel y sulfuros de hierro conteniendo oro. También se usa como promotor secundario en la flotación agotativa que sigue a una flotación “bulk”, donde se utiliza un promotor más selectivo Cuando se emplea en las dosis adecuadas, el Z-6 puede ser más selectivo para ciertas separaciones. Así por ejemplo, su empleo para la flotación de minerales de cobre-hierro en una pulpa alcalina de cal ha resultado en una selectividad superior de cobre-hierro, así como una mejor recuperación de cobre XANTATO ISOPROPILICO DE SODIO (Z – 11) Este xantato ha llegado a ser el más ampliamente usado de todos los xantatos debido a su bajo costo y elevado poder colector. Generalmente es un poco mas lento que los xantatos de etílico y a menudo puede sustituirlos con una definida reducción en la cantidad y costo de colector requerido. Se han obtenido aplicaciones muy exitosas en la flotación de prácticamente todos los minerales sulfurados Se emplea en gran escala en la flotación de cobre, plomo y zinc; minerales complejos de plomo-zinc y cobre-hierro, en los que los principales minerales sulfurosos son: calcopirita, calcocita, enargita, galena, esfalerita, marmatita, pirita y pirrotita Otra de las aplicaciones incluyen la concentración de cobre nativo, plata, oro y los sulfuros de hierro conteniendo cobalto o níquel; así como la recuperación de pirita de hierro para procesar y obtener el ácido sulfúrico Toxicidad: Tienen baja toxicidad oral aguda. El contacto prolongado con la piel puede causar irritación externa, por eso recomienda lavarse la zona de piel afectada con abundante agua y jabón neutro durante 5 minutos. En caso de irritación a los ojos y en especial a la cornea, lavar con abundante agua durante 10 minutos y consultar al médico CUIDADOS EN SU MANIPULEO (Xantatos) Las personas que manejan físicamente los xantatos o las soluciones de estos, deben tomar las siguientes precauciones: – Debe evitarse la llama viva o el fuego, puesto que los xantatos y algunos de sus productos de descomposición son combustibles – Los xantatos en sí arden en forma similar al azufre
– A las personas alérgicas al xantato se les desarrolla una irritación en la piel cuando llegan a tener contacto con la solución. Por lo que se recomienda lavarse perfectamente la piel que ha estado en contacto con los xantatos – Deben almacenarse en un lugar fresco y seco, preferentemente aislados del calor y la luz solar – En términos generales, los xantatos deben manejarse con el mismo grado de precaución que se aconseja con otros productos químicos orgánicos normalmente empleados en las plantas de flotación 2.3 MODIFICADORES La función especifica de los reactivos modificadores es precisamente preparar las superficies de los minerales para la adsorción o desorción de un cierto reactivo sobre ellas y crear en general en la pulpa condiciones propicias para que se pueda efectuar una flotación satisfactoria. Ósea cambia o modifica la superficie de los sulfuros o de la ganga, para favorecer o impedir que los reactivos colectores actúen sobre ellos, evitando de esta manera que floten Ya hemos visto dos clases de reactivos: Los espumantes que gustan del aire más que el agua y los colectores que gustan de los sulfuros y del aire. Hay además, otra clase de reactivos que se llaman modificadores, porque cambian o modifican la superficie de los sulfuros o de la ganga. Hay reactivos modificadores que cambian la superficie de la ganga, formando una capa alrededor de los gramos de roca, lo que impide que estas partículas entren en contacto con los colectores a fin de que no se vuelvan flotables También hay reactivos modificadores que cambian la superficie de algunos sulfuros y no de otros. Entonces, si agregamos un reactivo de este tipo, modificará solamente la superficie de cierto sulfuro y no los otros sulfuros presentes, permitiendo que floten solamente los que no han sido modificados. Esto es lo que contiene sulfuros de plomo y de zinc; si agregamos colector xantato Z-5 que no hace distinción de ninguna clase, ambos flotarán. Pero si antes de agregar el Z – 5 añadimos a la pulpa un modificador como el sulfato de zinc, este reactivo actuará sobre los granos de sulfuro de zinc, y les impedirá flotar en el momento en que se agregue el colector porque su superficie ha sido modificada. En este caso, sólo flotará el sulfuro de plomo La lista de modificadores o agentes reguladores usados en flotación es variada; y en general, el término regulador, es aplicado a todos aquellos reactivos, los cuales no tienen tareas especificas de colección o espumación. Estos se clasifican por su función como sigue: – Depresores (NaCN, ZnSO4, NaHSO3) – Reactivadores o activadores (CuSO4) – Reguladores de pH (CaO) – Dispersantes – Floculantes – Sulfidizantes A. DEPRESORES La función específica de los depresores es disminuir la flotabilidad de un mineral haciendo su superficie más hidrofílica o impidiendo la adsorción de colectores que pueden hidrofobizarla (inhibe de colección) Impiden la flotación de algunos sulfuros, mientras se hacen flotar otros. Los iones del depresor forman compuestos superficiales o pasan a la red cristalina por intercambio iónico para impedir la adherencia del colector, incrementar la hidratación de la superficie mineral y despegar del mineral los iónes del colector. Como ejemplo de este tipo de
15 depresiones se puede citar la depresión de sulfuros de metales pesados con el ión HS y la depresión de ciertos sulfuros con el ión CN ¿Para qué sirven los reactivos depresores? En la flotación, cuando no queremos que floten algunos sulfuros usamos los reactivos depresores. Ejemplo: En la flotación de plomo usamos Cianuro de sodio para que no floten ni el zinc ni la pirita. En este caso, el cianuro es un reactivo depresor porque deprime los sulfuros de zinc y de fierro ¿Qué pasaría si no hubiera depresores? Ya sabemos que los colectores actúan sobre todos los sulfuros por igual. Si no se usaran los depresores, flotarían todos los sulfuros y no los podríamos separar. Ejemplo: En el caso del plomo flotarían también el zinc y la pirita CIANURO DE SODIO (NaCN) Son cristales en forma de pellets de color blanquecino, se usan para el recubrimiento y depresión de minerales sulfurados de fierro, cobre y zinc. Los iones de estos metales, forman unos complejos bien estables con el cianuro; asimismo se ha determinado que los minerales con iónes metálicos, los cuales no forman tales compuestos con cianuro, por decir: el Pb, Bi, Sn, Sb y As, no son deprimidos por el cianuro. También es depresor de la sílice en medio ácido Toxicidad: Son tóxicos muy fuertes. Siendo higroscópico, se descompone liberando el cianuro de hidrógeno tóxico, que es el peligro principal durante el trabajo con cianuros NaCN + H2O NaOH + HCN Las soluciones ciánicas liberan vapores tóxicos. Es especialmente activo el desprendimiento del ácido cianhídrico bajo los efectos de ácidos 2 NaCN + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCN ? La intoxicación con cianuros puede ocurrir como consecuencia de la aspiración de polvo que se forma durante su almacenamiento, carga y descarga de los cianuros en las cubas de solución, la penetración de estas sustancias en él estomago con la comida, así como también a través de la piel, si sobre ésta hay rasguños y pequeñas heridas La penetración en el organismo de 0.05 g de esta sustancia es mortal. Al trabajar con poco cuidado con soluciones de cianuro, aparecen llagas y eccemas crónicas en las manos La acción tóxica del ácido cianhídrico y los cianuros se reduce principalmente a la parálisis del centro respiratorio en el sistema nervioso. El ácido cianhídrico dentro del organismo se descompone con facilidad formándose productos innocuos, por lo que, con unas dosis no letales después del primer período de intoxicación grave comienza una rápida recuperación completa
Oz/tnAg Recuperacion(%) Para intoxicaciones estomacales con cianuros es menester provocar vómitos a la victima y darle de tomar una solución de Na2S2O3, al 1% Al intoxicarse con vapores de HCN se recomienda aspirar amoniaco. En ambos casos, al sufrir desmayo el damnificado, se recurre a la respiración artificial. La concentración limite admitida de cianuros en las residuales es de 0.1 mg/lt EFE CTO D EL CIANU RO D E SOD IO S OB RE LA PLATA 110.00 105.00 80.00 78.00 100.00 76.00 95.00 74.00 90.00 72.00 85.00 70.00 80.00 68.00 75.00 66.00 70.00 65.00 60.00 64.00 62.00 0 10 20 40 60 Cianuro (gr/tn) O z/tn Ag R ec Ag BISULFITO DE SODIO NaHSO3 Es un depresor para sulfuros de zinc y fierro. Se usa en reemplazo del cianuro de sodio particularmente en minerales con contenido de plata En la flotación de la galena se usa para controlar el exceso de oxidación. Es muy efectivo en menas que contienen cobre si no existe un agente reductor; puesto que el mineral de cobre tiende a oxidarse durante la molienda, llegando a ser más soluble. El ión cobre resultante (y/o plomo) pueden; por tanto, activar la esfalerita, originando que ella flote en el concentrado de plomo, Deprime a la marmatita y sulfuros de Fe y Zn En resumen, la adición del agente reductor sulfito de sodio o bisulfito de sodio previene la oxidación y por consiguiente, la activación resultante de la esfalerita SULFATO DE ZINC ZnSO4 El ZnSO4 7 H20, son cristales incoloros; es uno de los reactivos reguladores principales de acción depresoras, utilizada para la flotación selectiva de minerales de cobre y plomo de la esfalerita. Generalmente, se emplea en medio ligeramente alcalino en combinación con otros reactivos: NaCN, NaS, NaHSO3 y otros. No obstante en la práctica se conocen casos en que el ZnSO4 sirve como depresor independiente de la blenda de zinc, asegurando una supresión eficaz del mineral; y también es un depresor de pirita
Recuperaciondevalores(%) 17 La hidrólisis del sulfato de zinc en la solución es relativamente pequeña y no supera a 0.2%. Experimentalmente se ha establecido que al elevarse el pH la acción depresora aumenta sobre la esfalerita y reduce el consumo. La depresión de la esfalerita es acarreada por el hidróxido de zinc que se forma durante la interacción del ZnSO4 suministrada en la pulpa con los álcalis y que se adhiere en la superficie de la esfalerita y como resultado, se impide la interacción de la superficie del mineral con el colector Toxicidad: Las soluciones de sulfato de zinc producen quemazones en la epidermis, por lo que el trabajar debe tomar las medidas de seguridad generales. Además se recomienda lavar las manos con una solución de sosa al 2%. En calidad de medidas preventivas es conveniente emplear pomadas grasosas EFECTO DE SULFATO DE CINC EN BULK 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 200 400 600 800 1000 1200 Consumo de ZnSO4 (Gr/TM) Zn Pb Cu Ag Fe BICROMATO DE SODIO Son depresores de limitada utilización, se emplea para la depresión de la galena, la baritina y la calcita La oxidación de la galena con el bicromato tiene lugar con un pH inferior a 10.5 y de la pirita y calcopirita inferior a 8 – 8.5. Esta diferencia es uno de los motivos principales de la supresión selectiva de la galena con sales de cromo. La oxidación de la galena es acompañada con al formación en su superficie del cromato de plomo. Los cromatos no se forman en la superficie de la calcopirita y pirita. La película de cromato de plomo, formada con un pH 6.8 – 7.0 es la que posee mayor estabilidad B. ACTIVADORES O REACTIVADORES. Estos aumentan la flotabilidad de ciertos minerales, mejorando o ayudando a la adsorción de un colector. Los reactivos reactivadores, restablece la flotabilidad de un mineral oxidado o que ha sido deprimido La función activante es contraria a la función depresora y los reactivos de este tipo sirven para aumentar la adsorción de los colectores sobre la superficie de los minerales o para fortalecer el enlace entre la superficie y el colector
18 Los iónes de estos reactivos pasan a la red del mineral o forman compuestos superficiales, reduciendo su hidratación superficial y aumentando la cantidad de colector adherido al mineral. Crea una nueva superficie en el mineral y lo hace susceptible a la flotación ¿Qué trabajo hacen los reactivadores? Hacen flotar los sulfuros que han sido deprimidos en otros circuitos. Ejemplo: Para flotar el zinc que ha sido deprimido en el circuito de bulk es necesario usar sulfato de cobre. En este caso, el sulfato de cobre es un reactivador de los sulfuros de zinc ¿Qué trabajo hacen los reactivos dispersantes? En la molienda por efectos mecánicos, se producen lamas que tienen tendencia a pegarse a las burbujas y flotan junto con ellas, ensuciando los concentrados. Para evitar que estas lamas floten, usamos los
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