. 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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