2 OBJETIVO • Al concluir el estudio de este capítulo,
el lector estará capacitado para identificar, preparar,
controlar y dosificar adecuadamente los diferentes reactivos que
se utilizan en la flotación de espumas de los minerales
valiosos. • Asimismo estará capacitado para
establecer los lugares de adición de los reactivos de
flotación. • También estará capacitado
para investigar, evaluar y seleccionar las fórmulas de
reactivos más eficaces para cada mineral que se desee
procesar. 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares
Gutiérrez
3 REACTIVOS DE FLOTACIÓN DE ESPUMAS • Los reactivos
de flotación corresponden a sustancias orgánicas e
inorgánicas que promueven, intensifican y modifican las
condiciones óptimas del mecanismo físico-
químico del proceso de flotación de espumas de
minerales, sean estos polares o apolares, sulfuros o no sulfuros;
metálicos y no metalicos. 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel
Linares Gutiérrez
4 CLASIFICACIÓN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACIÓN A los
reactivos de flotación los podemos clasificar en tres
grandes grupo, a saber: Los Colectores, cuya función es la
de proporcionar propiedades hidrofóbicas a las superficies
minerales. Los Espumantes, que permiten la formación de
espuma estable, de tamaño y mineralización
adecuada. Los Modificadores, que se utilizan para la
regulación de las condiciones adecuadas para la
acción selectiva de los colectores. A su vez pueden ser:
18/05/2010 • Modificadores de pH. • Depresores. •
Activadores. MSc. Ing. Nataniel Linares Gutiérrez
• • • 5 Para poder entender, la acción de
los reactivos de flotación tenemos que recordar que todos
los minerales los podemos clasificar en dos tipos, según
sus características superficiales: Polares No polares
ó Apolares Los minerales con un fuerte enlace superficial
covalente o iónico se conocen como de tipo polar y exhiben
altos valores de energía libre en la superficie polar, la
cual reacciona fuertemente con las moléculas de agua y por
lo tanto son hidrofílicos. Los minerales polares se
subdividen en varias clases que dependen de la magnitud de la
polaridad, la cual se incrementa de los grupos 1 al 5 de la tabla
que se muestra a continuación. 18/05/2010 MSc. Ing.
Nataniel Linares Gutiérrez
6 GRUPO 1 GRUPO 2 Mineral Galena Covelita Bornita Chalcosita
Chalcopirita Estibinita Argentita Bismutita Milerita Cobaltita
Arsenopirita Fórmula PbS CuS Cu5FeS4 Cu2S CuFeS2 Sb2S3
Ag2S Bi2S3 NiS CoAsS FeAsS Mineral Barita Anhidrita Yeso GRUPO 3a
Mineral Cerusita Malaquita Azurita Wulfenita Fórmula BaSO4
CaSO4 CaSO4.2H2O Fórmula PbCO3 CuCO3.Cu(OH)2
2CuCO3.Cu(OH)2 PbMoO4 Pirita FeS2 GRUPO 3b Esfalerita Oropimente
Pentlandita Rejalgar ZnS As2S3 (Fe,Ni)S AsS Mineral Fluorita
Calcita Widerita Fórmula CaF2 CaCO3 BaCO3 Au, Ag, Pt, Cu
(nativos) GRUPO 4 Magnesita Dolomita Apatita MgCO3 CaMg(CO3)2
Ca4(CaF)(PO4)3 Mineral Hematita Magnetita Goetita Cromita
Fórmula Fe2O3 Fe3O4 Fe2O.H2O FeO.Cr2O3 Scheelita
Smithsonita Rodocrosita Siderita Monacita CaWO4 ZnCO3 MnCO3 FeCO3
(Ce,La,Di)PO4.ThSiO4 Ilmenita FeTiO3 Corindón Al2O3 GRUPO
5 Pirolusita Limonita Boráx Wolframita Columbita Tantalita
Rutilo Casiterita MnO2 2Fe2O3.3H2O Na2B4O7.10H2O (Fe,Mn)WO4
(Fe,Mn)(NbTa)2O6 Fe(Ta2)O6 TiO2 SnO2 Mineral Zircón
Willemita Hemimorfita Berilo Feldespato Silimanita Granate
Fórmula ZrO2.SiO2 Zn2SiO4 Zn4Si2O7(OH)2.H2O Be3Al2(SiO3)6
Al2SiO5 (Al,FE,Cr)2(Ca,Mg,Mn)3(SiO2)3 Cuarzo SiO2 18/05/2010 MSc.
Ing. Nataniel Linares Gutiérrez
7 Los minerales no polares se caracterizan por enlaces
moleculares relativamente débiles, es decir, las
moléculas covalentes se mantienen juntas por las fuerzas
de Van der Waals, ello hace que las superficies no polares no se
unan fácilmente a los dipolos del agua y en consecuencia
son hidrofóbicas. • Los minerales del tipo apolar
son: El grafito El azufre La molibdenita El diamante El
carbón El talco Todos ellos tienen alta flotabilidad
natural con ángulos de contacto entre 60° y 90°.
18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutiérrez
• • • 8 COLECTORES Los colectores son compuestos
orgánicos de moléculas complejas de estructura
asimétrica y heteropolar, cuya función principal es
la de adsorberse en la superficie del mineral valioso
hidrofobizándola selectivamente dentro de la pulpa, para
crear condiciones de reducción de la energía libre
superficial del mineral hidratado (mojado) a un punto donde sea
posible la formación de un perímetro de contacto de
fases (mineral-agua-aire), favoreciendo la adherencia de la
partícula mineral a la burbuja. La mayoría de
colectores tiene dos partes: Una parte polar, y Una parte no
polar Ambas con propiedades diferentes. 18/05/2010 MSc. Ing.
Nataniel Linares Gutiérrez
9 ADSORCIÓN DEL COLECTOR • La parte no polar de la
molécula es un radical hidrocarburo, el cual
difícilmente reacciona con los dipolos del agua, por ende,
tiene propiedades fuertes para repeler el agua, en consecuencia
proporciona las propiedades hidrofóbicas al mineral, por
estar este extremo funcional orientado al agua. La parte polar o
iónica es la que puede adsorberse selectivamente en la
superficie del mineral ya sea por reacción química
con iones de la superficie del mineral (quimisorción) o
por atracción electrostática a la superficie
mineral (adsorción física) . 18/05/2010 MSc. Ing.
Nataniel Linares Gutiérrez
10 Esquema estructural de un colector 18/05/2010 MSc. Ing.
Nataniel Linares Gutiérrez
• 11 CLASIFICACIÓN DE LOS COLECTORES Una
clasificación general se da a continuación ,
teniendo siempre en cuenta lo siguiente: Su disociación
iónica. La actividad del anión y/o catión en
relación a la superficie del mineral, y La estructura del
grupo solidofílico. 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares
Gutiérrez
• • • • 12 COLECTORES ANIONICOS • Son
los que más se usan en la flotación de minerales
por su notable selectividad y su fuerte adherencia a la
superficie mineral. • Ellos se pueden clasificar de dos
tipos y de acuerdo a la estructura de su grupo polar o
solidofílico. Estos son: Colectores aniónicos
sulfhídricos o sulfhidrilos Colectores aniónicos
oxhidrilos Los colectores sulfhídricos o tioles son los
reactivos que más se usan en la industria del
procesamiento de minerales, por ser más efectivos para la
flotación de minerales de metales pesados no ferrosos,
principalmente los sulfuros. Se caracterizan porque en su grupo
solidofílico contiene al sulfuro bivalente. Los más
ampliamente usados de estos colectores aniónicos son : los
xantogenatos, técnicamente conocidos como xantatos y los
ditiofosfatos conocidos también como Aerofloats.
También se viene utilizando en años recientes los
dialquil tionocarbonatos, la tiocarbanilida y el
mercaptobenzotiazol y en forma limitada los ditiocarbonatos y los
alquil mercaptanos, del mismo modo los xantoformiatos o formiatos
de xantógeno (Minerec). 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel
Linares Gutiérrez
• • • • • • 13 LOS XANTOGENATOS O
XANTATOS El método de preparación del alquil
xantato de sodio o potasio, consiste de la disolución de
un hidróxido alcalino en el alcohol alquil, seguido de la
adición del disulfuro de carbono a el alcoholato
metálico. Debido a las reacciones altamente
exotérmicas, la temperatura de la mezcla debe ser
mantenida tan baja como sea posible para evitar la
descomposición del xantato producido. Las reacciones son
• R ? OH + NaOH ? R ? ONa + H2O Alcohol alquil +
hidróxido de Sodio Alcoholato de Sodio + S // agua R ? ONa
+ CS2 ? R ? O ? C S Na Alcoholato de sodio + disulfuro de
carbono ? Alquil xantato de sodio (sólido) En consecuencia
el xantato tendrá la fórmula química
general: • • • • S // R ? O ? C SMe Donde
Me = Na+, K+, o H+ y R = Es el grupo o radical hidrocarburo
(hasta 6 átomos) que puede ser variado para controlar su
potencia y selectividad. 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares
Gutiérrez
• • • • • • • • •
• • 14 Otro camino también válido para
encontrar el mismo producto es la reacción de un alcohol y
el disulfuro de carbono que se hace reaccionar con
hidróxido alcalino. Así, de este modo se escribe la
siguiente reacción: • ROH + CS2 ? ROCSH || ?
Ácido xántico • • • S Y ROH + CS2 +
KOH ? ROCSK + H2O || S • donde el anión activo es:
• • S // R ? O ? C – • • • • •
y el grupo solidofílico es S ? S // ? O ? C •
• S ? 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares
Gutiérrez
15 • Los xantatos son sustancias cristalinas duras con un
olor característico, que le es propio debido a la
existencia de una pequeñísima cantidad de
mercaptanos. • Los xantatos de metales alcalinos tienen
generalmente tonos claros, desde blanco hasta amarillo claro.
• Los xantatos que más ampliamente se utilizan son:
Xantato etílico de potasio Xantato etílico de sodio
Xantato amílico de potasio Xantato isopropílico de
potasio Xantato isopropílico de sodio Xantato
hexílico de potasio Xantato butílico sec. de sodio
Xantato isobutílico de sodio C2H5OCS2K C2H5OCS2Na
C5H11OCS2K C3H7OCS2K C3H7OCS2Na C6H13OCS2K C4H9OCS2Na C4H9OCS2Na
18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutiérrez
K 1 + + – 2 K K 3 – 2 – 2 – III 2 – 2 2 – 16 En lo que respecta a
la descomposición del ion xantato, de las numerosas
reacciones que se han considerado por varios investigadores de la
descomposición del xantato en soluciones acuosas, hay seis
reacciones las cuales son reconocidas como pertinentes a los
sistemas de flotación. A saber: Hidrólisis del ion
xantato. Na + ROCS – 2 + H 2 O ??2 ? ??? Na + OH + ROCS H
(ácido xántico) I Descomposición del
ácido xántico. ROCS 2 H ??? ROH + CS 2 II
Descomposición hidrolítica. 6 ROCS 2 + 3 H 2 O ? 6
ROH + CO 2 + 3CS 2 + 2 CS 3 2- (El tritiocarbonato puede
descomponerse más adelante en CS2 y S ) Oxidación a
dixantógeno. Pellets de xantato a) 2 ROCS ? ( ROCS ) 2 + 2
e b) 2 ROCS – 2 + 1 2 O 2 + H 2 O ? ( ROCS ) 2 + 2 OH IV
Oxidación del monotiocarbonato O // ROCS – 2 + 1 2 O 2 ? R
? 0 ? C + Sº V – S Oxidación a perxantato. S //
ROCS – 2 + H 2 O ? R ? O ? C + H2O VI SO- 18/05/2010 MSc. Ing.
Nataniel Linares Gutiérrez
17 INFLUENCIA DEL OXÍGENO EN LA FLOTACIÓN CON
XANTATO • También se ha demostrado que el mineral
sulfuro no se une a los aniones del colector sin la acción
previa del oxígeno, donde el mecanismo de adsorción
es de intercambio iónico entre el colector y el producto
de oxidación, pero un exceso de oxígeno es
también perjudicial. • Al respecto, Plaksin ha
determinado lo siguiente: En ausencia de oxígeno las
superficies frescas de los sulfuros se mojan, es decir, adsorben
agua. El oxígeno ayuda a la deshidratación de la
superficie del mineral facilitando así la
penetración de moléculas de colector, estableciendo
el siguiente orden: Primero se adsorbe el oxígeno y luego
el colector. La cantidad requerida para la flotación
completa con xantatos se incrementa en el siguiente orden:
Galena, pirita, esfalerita, calcopirita, pirrotita, arsenopirita,
etc.. La larga exposición con oxígeno
(envejecimiento) impide la adsorción de los xantatos.
18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutiérrez
• • • • 18 COLECTORES DERIVADOS DEL XANTATO
Entre los de mayor importancia tenemos los siguientes:
Xantoformiatos. Tionocarbamatos Esteres xánticos.
Mercaptanos. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
19 LOS XANTOFORMIATOS. Son derivados de los xantatos, en
consecuencia, son el producto de la reacción del etil
xantato de sodio, con etil cloroformato, esto es: Et – O – CSSNa
donde su formula estructural es: S + Et – O – SCl ? Et – O – CSS
– COO O – Et + NaCl || || R ? O ? C ? S ? C ? O ? CH2 ? CH3 Donde
el R puede ser un radical etil, isopropil, butil, amil, etc..Son
líquidos amarillos, aceitosos por ende insolubles en agua.
Ejemplos más importantes son: Dietil xantoformiato Etil
butil xantoformiato Etil isopropil xantoformiato Etil isobutil
xantoformiato. Etil sec butil xantoformiato. Etil amil
xantoformiato Etil metil amil xantoformiato Los xantoformiatos
son líquidos amarillos, aceitosos e insolubles en agua. El
dietil xantoformiato fue utilizado como colector para cemento de
cobre en procesos LPF (lixiviación, precipitación y
flotación), pero actualmente solo es empleado en el
circuito ácido de El Teniente (Chile) donde la mejor
fórmula de reactivos utiliza 30% de gasolina y 10% de
MIBC, mejorando así la colección de la molibdenita.
Esta modificación redujo fuertemente el costo del colector
a que las dosificaciones siendo las mismas que con xantoformiato
puro y se mantiene las recuperaciones. En cuanto al aspecto
operacional, los xantoformiatos pueden ser manipulados mediante
tuberías de acero inoxidable de preferencia y PVC
(plástico), pero no en presencia de cobre o sus
aleaciones. Los plásticos deben ser usados con mucha
cautela ya que son buenos solventes del PVC común, pero
sucede así con el polietileno y el propileno, por lo tanto
aceptables. Los xantoformiatos son inflamables. El producto puro
tiene un alto grado de ignición. Este reactivo es
tóxico a los peces e irritante para las personas, pudiendo
provocar vómitos si no se manipula con la
protección adecuada para uso y manipuleo de reactivos.
18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
2 20 LOS TIONOCARBAMATOS. Los Tionocarbamatos son también
derivados de los xantatos, que consiste en hacer reaccionar un
xantato con un alquil aluro que da lugar a un ester, el cual se
hace reaccionar con una amina para dar lugar al tionocarbamato,
proceso desarrollado por Harris, 1954. Las reacciones son como
sigue: RO – C – SSNa + R " X ? RO – CSS R ' + NaX + R 'NH ? RO –
CS – NH R ' + R ''SH y su forma estructural general es: S || R1 ?
O ? C ? NH ? R2 Donde los radicales R1 y R2 son los que
varían Ejemplos de ellos son los siguientes: Isopropil
etil tionocarbamato (DOW – Z-200) Isopropil metil
tionocarbamato. Butil metil tionocarbamato. Isobutil etil
tionocarbamato. Isobutil metil tionocarbamato. Etil isopropil
tionocarbamato. Los tionocarbamatos son líquidos
incoloros, insolubles en agua, pero muy solubles en solventes
orgánicos de modo tal que su empleo en flotación
puede estar mezclado con espumantes en cualquier
proporción. Debido a su contenido de impurezas, tienen
olor a compuestos de azufre. Los tionocarbamatos son colectores
muy fuertes o enérgicos y también selectivos en
circuitos ácidos de flotación. Sus aplicaciones no
son generales en la mediana y pequeña minería por
su alto costo, pero si en la gran minería previa
evaluación de sus ventajas. 18/05/2010 Ing. MSc. N.
Linares G
P P + 21 LOS DITIOFOSFATOS O AEROFLOATS Los ditiofosfatos o
aerofloats son también colectores de gran importancia en
la flotación de sulfuros que se caracteriza por tener en
su grupo solidofílico al fósforo pentavalente. La
estructura de estos compuestos puede ser presentada con la
fórmula general RO / RO P S // S – Me siendo R
un radical hidrocarburo aromático o alifático y Me
es el átomo de hidrógeno o metal alcalino. Los
ditiofosfatos se obtienen por vía de la interacción
del pentasulfuro de fósforo con fenoles y alcoholes por la
reacción: RO S // 4ROH + P2S5 ? 2 P + 3 H2S / RO SH
siendo R el radical alquilo del alcohol o el radical arilo del
fenol. El anión es la parte activa y está
representada por la siguiente fórmula RO / RO O / O S
// S- S // S Es la parte aniónica Es el grupo
solidofílico + + El catión es el Na , H o NH4
18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
• 22 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Son ésteres
secundarios del ácido ditiofosfórico y se preparan
haciendo reaccionar pentasulfuro de fósforo y alcoholes
cuyas características principales son: Líquidos. Se
recomienda agregarlos en la molienda o en el acondicionamiento.
Diluidos (5 – 20%) o sin diluir dependiendo de cual se
trate (en general tienen poca solubilidad en agua). Algunos
tienen propiedades espumantes (Aerofloat 25, 31 y 33). Son
colectores de menor potencia que los xantatos. Son más
selectivos que los xantatos. Se usan en la flotación de
sulfuros (Cu, Pb, Zn), algunos de ellos en la flotación de
sulfuros de Fe, metales preciosos y óxidos no
metálicos. Dosificación usual 25 – 100 g/t.
Ejemplo, nombre comercial: Aerofloats 25, 31, 33, .., 238, 242,
etc. de la Cyanamid (Cytec). La Cyanamid (Cytec) les llama
promotor + el nombre comercial, ejm.: Promotor Aerofloat 238.
18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
23 Sutherland ha establecido que bajo la acción del agua
los ditiofosfatos se descomponen de acuerdo a la reacción:
S // 2(RO)2 P + H2O ? 2 ROH + 2 H2S + H3PO4 SH En un medio
alcalino, este proceso transcurre tan lento que no influye en los
resultados de la flotación. Bajo la acción del
ácido sulfúrico puede tener lugar la siguiente
reacción: S // 2(RO)2 P + H2SO4 ? (RO)2PS2S2P(RO)2 + H2O +
H2SO3 SH Durante la interacción de los ditiofosfatos con
cianuro de sodio o sulfuro de sodio, se desprenden el
ácido cianhídrico y el sulfuro de hidrógeno
que son tóxicos. La reacción es: S // S // (RO)2 P
+ NaCN ? (RO)2 P + HCN SH S // S // S Na 2(RO)2 P + Na2S ?
(RO)2 P + H2S SH S Na Con los iones de metales pesados, los
ácidos ditiofosfóricos son capaces de formar
precipitados hidrofóbicos difíciles de disolver en
agua. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
• 24 Los ditiofosfatos son colectores comparativamente
débiles pero dan buenos resultados en combinación
con los xantatos. Tienen alguna propiedad espumante. La
mayoría se adiciona en concentraciones al 100% (puros) y
por lo general se los adiciona en molienda, para lograr un mejor
contacto con los minerales valiosos. Sólo los solubles se
pueden añadir en soluciones no menor de 10% P/V. Los
ditiofosfatos más comunes son: Di sec butil ditiofosfato
de sodio (AF-238). Di isobutil ditiofosfato de sodio Di butil
ditiofosfato de sodio. Di isopropil ditiofosfato de sodio.
(AF-211). Dietil ditiofosfato de sodio. (Aerofloat
sódico). Mezcla di etil y di butil ditiofosfato de sodio.
(AF-208) Di cresil ditiofosfato de sodio + ácido
cresílico + tiocarbanilida(6%) (AF- 242 y AF-31).
Ácido cresílico + 15% di amil ditiofosfato de
sodio. (AF-15) Ácido cresílico + 25% di amil
ditiofosfato de sodio. (AF-25) 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares
G
25 ESPUMANTES Los espumantes son sustancias orgánicas
tensoactivas (superficies activas) heteropolares que pueden
adsorberse en la superficie de la interfase aire-agua. Su
función principal es proporcionar una adecuada resistencia
mecánica de las burbujas de aire, manteniéndolas
dispersas y previniendo su coalescencia o unión, de modo
que puedan presentar superficies de adherencia adecuada de las
partículas de mineral flotante, y por consiguiente logra
la estabilidad de la espuma de flotación, la cual a
reducido su energía libre superficial y la tensión
superficial del agua. De este modo la estructura polar de la
molécula del espumante se adsorbe en la superficie de
interfase agua-aire con su grupo no polar orientado hacia el aire
y los grupos polares hacia el agua, debido a que estos grupos
liofílicos tienen gran afinidad por el agua. La eficiencia
del empleo de los espumantes depende en gran medida del pH de la
pulpa, donde su capacidad para la formación de la espuma
es máxima cuando el reactivo se halla en forma molecular.
En la figura se muestra la adsorción de un espumante
Aquí se muestra la adsorción del espumante en la
interfase líquido/gas y el colector en la interfase
sólido/líquido. Parte no polar Parte polar
18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
• • • • 26 CLASIFICACIÓN DE LOS
ESPUMANTES Se clasifican de la siguiente manera: Espumantes
ácidos Alquilarilsulfonatos. Fenoles. Espumantes neutros.
Alcoholes alifáticos. Sustancias con enlaces éter
Polialcoxialcanos. Monoéteres poliglicólicos.
Dialquilftalatos. Alcoholes aromáticos y
alicíclicos. Básicos. Modificadores de espuma o
antiespumantes. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
27 FUNCIÓN DE LOS ESPUMANTES La función más
importante de un espumante es formar una espuma estable, que
permite extraer el concentrado, por ende, tiene también
valiosos efectos en un circuito de flotación tales como:
Estabilizar la espuma Disminuir la tensión superficial del
agua Mejorar la cinética de interacción burbuja –
partícula Disminuir el fenómeno de unión de
dos o más burbujas (coalescencia) Origina la
formación de burbujas más finas, es decir, mejora
la dispersión del aire en la celda de flotación.
Regula la velocidad a la cual las burbujas suben hacia la
superficie de la pulpa. Afectan la acción del colector.
Incrementa la resistencia de la película de la burbuja
mineralizada de la espuma formada. 18/05/2010 Ing. MSc. N.
Linares G
28 SELECCIÓN DE LOS ESPUMANTES Para seleccionar un
espumante se debe tener en cuenta ciertas condiciones tales como:
Debe actuar a bajas concentraciones y producir una espuma de
volumen y estabilidad adecuada. Las espumas deben destruirse
fácilmente al salir de la celda. Las espumas deben
permitir el drenaje o desaguado o lavado de las partículas
finas arrastradas pero no colectadas. El espumante debe ser de
bajo precio y efectivo. De nulo poder colector. El espumante debe
ser poco sensible a las variaciones del pH y a las sales
disueltas en la pulpa. La cantidad utilizada debe oscilar entre 5
y 150 g/t. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
• • 29 MODIFICADORES O REGULADORES Los reactivos
modificadores son utilizados en flotación para modificar y
controlar la acción del colector, ya sea intensificando o
reduciendo el efecto repelente al agua sobre la superficie
mineral, haciendo de este modo más selectiva la
acción del colector hacia ciertos minerales, asegurando
una mejor precisión en la separación eficiente,
razonable y económica de ellos. La función del
modificador implica tanto la reacción con el mineral, como
con los iones presentes en la pulpa, siendo en muchos casos esta
reacción de naturaleza química. Los modificadores o
regulares según su acción y uso en
flotación, es variada, reciben este nombre porque no
tienen tareas específicas de colección o
espumación. Estos se clasifican como siguen: Activadores.
Modificadores de pH. Depresores. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares
G
• • • 30 ACTIVADORES Son sales solubles cuyos
iones alteran la naturaleza química de las superficies de
los minerales valiosos, de tal modo que mejoran o ayudan a la
adsorción de un colector, haciéndolos
hidrofóbicos y flotables, es decir, hacen la acción
del colector más selectiva. Entre los principales
activadores tenemos los siguientes: Sales solubles de metales
pesados no ferrosos, que activan al esfalerita (Cu,Pb), pirita
(Cu), cuarzo (Cu, Ca, etc) y ciertos no sulfuros. El sulfuro de
sodio y otros sulfuros solubles en agua, se utilizan en la
activación de minerales metálicos no ferrosos
oxidados tales como la cerusita, malaquita, etc.. El
oxígeno atmosférico, que activa la flotación
de sulfuros y a algunos minerales no sulfuros. 18/05/2010 Ing.
MSc. N. Linares G
• • 31 DEPRESORES Son reactivos que inhiben o evitan la
adsorción de un colector por un mineral volviéndolo
hidrofílico, por tanto, no flotable. Esto permite una
flotación diferencial o selectiva. Una forma de
depresión natural es por las lamas presentes en la pulpa
que recubren a los minerales haciéndolos
hidrofílicos. Entre los reactivos que podemos utilizar en
flotación de minerales son: El sulfuro de sodio (Na2S) y
otros sulfuros solubles en agua, se utiliza para deprimir los
sulfuros. El cianuro (Na+ o K+) se usa en la flotación
selectiva de sulfuros, utilizado para deprimir la esfalerita,
minerales de cobre y pirita. Los sulfitos, bisulfitos,
hiposulfitos y ciertos sulfatos (Zn, Fe), se emplean para la
flotación selectiva de menas sulfurosas, deprimiendo
principalmente a la esfalerita. El silicato de sodio, se le
emplea para deprimir el cuarzo, calcita y otras gangas y para la
separación selectiva de no sulfuros. El cromato y el
dicromato de potasio (K2CrO4, K2Cr2O7), para deprimir la galena.
Reguladores orgánicos no ionizantes tales como el
almidón, dextrina, ácido tánico, quebracho,
etc., para minerales no sulfuros. La cal (CaO o Ca(OH)2) se le
emplea como depresor especial para los iones unidos a los
sulfuros en la flotación de menas sulfurosas. 18/05/2010
Ing. MSc. N. Linares G
32 DEPRESORES • El complejo cianuro-zinc deprime a sulfuros
de cobre (calcosita) • El ferrocianuro y reactivos Nokes –
hidróxido de sodio más pentasulfuro de
fósforo- deprime sulfuros de cobre. • El
Fluorosilicato y ion fluoruro para deprimir cuarzo y silicatos.
• Los depresores orgánicos son comúnmente
empleados en la flotación de minerales no metálicos
y pueden ser categorizados como poliglicol éter,
polisacaridos (almidón, carboxilmetilcelulosa, dextrina y
goma) y polifenoles (tanino, quebracho, mimosa y extracto de
zarzo). La mayor aplicación está en la
depresión de calcita, dolomita, talco y pirofilita, aunque
el almidón y la dextrina son usados para deprimir galena,
pirita y molibdenita. • El proceso principal de
adsorción es de enlace hidrógeno aunque los
polisacáridos parecen reaccionar especialmente con los
minerales de hierro, favoreciendo así su uso para
floculación y depresión de estos minerales.
18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
33 Agente Activo Adicionado como Uso Común Colector
Catiónico Cu++ Pb++ Pb++ Ca++ Zn++ CuSO4 Acetato de plomo
Acetato de plomo CaO o Ca(OH)2 ZnSO4 Activador de sulfuros de Zn,
Fe, Co, Ni. Activador de la Estibinita Activador de la halita
Depresor de la pirita Activador de la sílica Depresor de
la esfalerita y marmatita Xantato Xantato Acido graso Xantato
Acido graso Xantato Aniónico O– SO3– S– CN- SiO3–
CO3– Aire Na2SO3 Na2S NaCN Silicato de sodio Na2CO3 Depresor de
la pirrotita Depresor de esfalerita Activador de mineral oxidado
de Pb y Cu. Depresor de todos los sulfuros Depresor de sulfuros
de Cu, Zn y Fe. Depresor de gangas limosas Activador de silicatos
Activador de sulfuro de plomo Depresor de ganga Xantato Xantato
Xantato Xantato Xantato Xantato Catiónico Xantato
Ácido graso Coloide orgánico Dextrina,
almidón Sulfonato de lignina 18/05/2010 Depresores de
ganga limosa Depresor de limos carbonáceos Ing. MSc. N.
Linares G Xantato Ácido graso
• • 34 MODIFICADORES DE pH La efectividad de todos los
reactivos o agentes de flotación dependen grandemente del
grado de alcalinidad (OH-) o acidez (H+) de la pulpa. Por lo
tanto, un objetivo primario de una prueba de flotación es
encontrar el valor óptimo del pH para una
combinación dada de reactivos y mena. El pH es uno de los
pocos factores que se pueden medir fácilmente en una pulpa
de flotación. La mayoría de Plantas Concentradoras
que tratan sulfuros operan con una pulpa alcalina, debido a que
produce resultados metalúrgicos óptimos y previene
la corrosión de los equipos metálicos. Pocas
Plantas usan todavía pulpas ácidas, localizadas
donde la mena es muy ácida y la cal es difícil de
conseguir o donde los minerales son flotados después de
haber lixiviado la pulpa con ácido. Los reguladores de
alcalinidad más comúnmente utilizados en
flotación son la cal (CaO o Ca(OH)2) y el hidróxido
de sodio (NaOH), siendo la cal la más económica,
pero cuando el ion calcio causa problemas se utiliza el
hidróxido. El control del pH ácido es generalmente
con ácido sulfúrico (H2SO4) por ser de más
bajo costo. Moderadamente concentrado el ácido
sulfúrico es también utilizado para destruir los
colectores adsorbidos, principalmente xantatos y ácidos
grasos, con el fin de hacer hidrofílicos a los minerales
flotados. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
35 ESPUMAS DE FLOTACIÓN Las espumas de flotación
deben contar con las siguientes condiciones: Las
partículas de mineral a flotarse deben adherirse
fuertemente en las espumas. La separación suplementaria
máxima posible, debido a la separación selectiva de
las partículas de ganga, deben producirse en las espumas.
Las espumas no deben ser excesivamente estables y deben romperse
rápidamente después de salir de la celda de
flotación, de no ser así, causarán
dificultades en las canaletas de recepción, en el
espesamiento y en el filtrado. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares
G
• • 36 PROPIEDADES DE LAS ESPUMAS Las propiedades de
las espumas de flotación son de muy fácil control,
si las condiciones físicas y físico-
químicas del medio se alteran conjuntamente. Los factores
físicos que determinan las propiedades de las espumas son:
El espesor del lecho (colchón) de espumas. La velocidad y
método de la eliminación de las espumas. La
cantidad de burbujas y partículas minerales presentes. La
dispersión de las espumas. La intensidad del movimiento de
la pulpa en la capa inmediata inferior de la espuma. Los factores
físico-químicos incluyen los cambios en la
alimentación de reactivos que afectan la estabilidad del
lecho líquido que separa la burbuja. 18/05/2010 Ing. MSc.
N. Linares G
• • • 37 ESTRUCTURA DE LAS ESPUMAS DE
FLOTACIÓN Las estructuras de flotación consisten de
burbujas de aire separadas por lechos de agua, que pueden
dividirse en tres tipos básicos, a saber: Estructura
columnar. Agregados de espuma. Películas de espuma. Las
espumas de tipo de estructura columnar son muy frecuentes en
flotación de minerales, generalmente en la
concentración de partículas con tamaños
normales. • Sus características son: Las burbujas de
aire de la capa superior son más grandes que las de las
capas inferiores. Los lechos de agua que separan a las burbujas
de aire en las espumas disminuyen en espesor conforme se
aproximan a la superficie superior de las espumas. El
colchón de espumas es relativamente grueso y varía
de 5 a 20 cm. Las burbujas más grandes generalmente son
deformadas. Las espumas de este tipo contienen relativamente
más agua que las espumas de los otros tipos,
particularmente en las capas más inferiores, su
estabilidad varía en un rango muy amplio y son
extremadamente móviles. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares
G
• • • 38 Los agregados de espumas consisten de
espumas relativamente grandes que se adhieren entre ellas por las
numerosas burbujas de aire. Son más pequeñas que
las anteriores aunque la distribución de las burbujas de
diversos tamaños a diferentes niveles en las espumas es
similar. Entre las principales características de este
tipo de espumas son: Contienen relativamente poca agua. Son
completamente estables. Se rompen rápidamente al salir de
la celda. Las espumas peliculares de flotación son muy
similares a los agregados de espumas pero son más
delgadas. Las partículas minerales que suben en las
espumas de este tipo son muy grandes, tienen una baja gravedad
específica y generalmente son fuertemente repelentes al
agua. 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
• • 39 ESTABILIDAD DE LAS ESPUMAS La estabilidad de las
espumas de flotación determina una propiedad básica
que es el tiempo de retención, donde también el
factor básico en la ruptura de las espumas es la
coalescencia de las burbujas, que tiene lugar cuando es
considerable la reducción del espesor del lecho de agua
que separa a las burbujas, cuando no hay suficiente estabilidad
de dichas burbujas. Este lecho de agua se hace más delgado
por las siguientes razones: El agua que separa a las burbujas
corre hacia abajo por acción de la gravedad. El agua de
los lechos se evapora de la superficie de las espumas. La
presión de capilaridad P se produce cuando la
reducción del lecho de agua a alcanzado un cierto punto y
el agua pasa al "triángulo de Gibbs", tiende a tirar la
cubierta de la burbuja hacia adentro y está dada por la
ecuación P = 2? wa r • Donde: r = Es el radio de
curvatura de la superficie de la burbuja. 18/05/2010 Ing. MSc. N.
Linares G
• 40 Flujo de agua en una sección plana del lecho de
espumas dentro del triángulo de Gibbs 18/05/2010 Ing. MSc.
N. Linares G
41 EFECTO DE LOS REACTIVOS EN LA ESTABILIDAD DE LAS ESPUMAS Los
reactivos de flotación afectan la estabilidad de las
espumas de flotación por alteración de: La
estructura y composición del lecho de adsorción
sobre la superficie de la burbuja. La naturaleza de la cubierta
del mineral sobre estas superficies. De acuerdo a P.A. Rebinder,
todos los estabilizadores del lecho de agua pueden dividirse en
tres grupos principales: Sustancias de superficie activa que
forman soluciones coloidales o semi- coloidales en el agua, estas
sustancias se concentran en el lecho de adsorción y forman
una estructura semejante a la gelatina. Sustancias solubles en
agua formando una solución real (moléculas
dispersas). Sustancias no polares que son prácticamente
insolubles en agua (kerosene). 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares
G
• • Q ? lb = 42 CONSUMO Y DOSIFICACIÓN DE
REACTIVOS PARA FLOTACIÓN Los cálculos de consumo de
reactivos se realizan para dos circunstancias de empleo y son:
Consumo a nivel industrial (piloto y a gran escala). Consumo a
nivel experimental (laboratorio). A. Consumo de reactivos a nivel
industrial. ? Para reactivos líquidos (en solución)
lb ton = cc * GS * % P min 31,7 * Q Donde: GS. = Es la gravedad
específica de la solución. % P = Es la potencia o
la concentración de la solución P/V. = Son las
toneladas de mineral tratadas por día. Para expresar en
kg/t , solo se multiplica por 0,5; así: Kg t = lb ton *
0,5 Para reactivos sólidos o líquidos puros: g min
ton 0,317 * Q 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
? 43 CONSUMO Y DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS PARA
FLOTACIÓN B. Consumo de reactivos a nivel experimental
(laboratorio). Se puede determinar utilizando las siguientes
fórmulas: ? Gramos de reactivos por 1 t de mineral. g cc *
1000 * 1000 S = * t P 100 Kilogramos de reactivos por 1 t de
mineral kg 10 * cc * S = t P ? Libras de reactivos por 1 ton de
mineral lb 19,958 * cc * S = ton P Donde: P = Peso de la prueba
en gramos. S = Porcentaje de concentración de la
solución. cc = Nº de centímetros
cúbicos utilizados en la prueba. 18/05/2010 Ing. MSc. N.
Linares G
Tipo 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 2. de 44 Colector
Clasificación y Composición Xantato Etil Na Etil K
Isopropil sodio Isopropil K Secundario amil K Amil-K Forma usual
de adición Solución al 10% Solución al 10%
Solución al 10 % Solución al 10 % Solución
al 10 % Solución al 10 % Aplicaciones típicas y
algunas propiedades Para flotación selectiva de menas
sulfuro de Cu-Zn, Cu-Pb-Zn Colector más potente que el
etil para menas de Cu, Pb y Zn, Au, Co, Ni, y FeS2. Colectivo
más activo pero no muy selectivo; utilizado para sulfuros
activados (con Na2S), sulfuros Co-Ni. Ditiofosfatos, Aerofloats
Dietil-Na Solución al 5 – 10% Para menas sulfuro de
Cu y Zn(pero no para Pb); es selectivo, no espumante. Dicresil,
15 % P2S5 Sin diluir Sulfuros de Ag-Cu-Pb-Zn, selectivo,
Dicresil, 25 % P2S5 Sin diluir espumante Dicresil, 31 % P2S5 Sin
diluir Sulfuros de Ag-Cu-Pb-Zn, selectivo, espumante
Di-sec-butil-Na Solución al 5 – 10% Utilizado
principalmente para menas de PbS y Ag2S Tionocarbamato, etil iso
propil (Z- Emulsión líquida Sulfuros Ag(Au)-Cu-Zn;
no es bueno para Pb. 200) Colector selectivo para sulfuros de Cu
(o para Sólido ZnS activada con Cu) en presencia de FeS2.
Mercaptobenzotiasol Para flotar FeS2 en circuito ácido (pH
4-5). Ácido grasos Tall oil (principalmente
Emulsión líquida ácido oleico)
Emulsión líquida Ácido oleico refinado
Jabón Na de ácido graso Solución al 5
–10 % Colector para fluorita, mena de hierro, Cromita,
Cheelita, CaCO3, MgCO3,Apatita, Ilmenita, precipitados de aguas
duras (Ca++ y Mg++) Alquil sulfatos y C12 – C14 (dodecil a
Solución al 5 – 10 % cetil) sulfonatos Colectores
para menas de Fe, granate, cromita, barita, carbonato de cobre,
CaCO3, CaF2, BaSO4, CaWO4. Reactivos catiónicos 1. Aminas
primarias y En kerosén secundarias. Solución al 5
– 10 % Acetato amina Solución al 5 – 10 %
Usado para separa KCl del NaCl y para flotar Espumantes 3. Sales
cuaternarias amonio Sin diluir SiO3. Usado para flotar cuarzo,
silicatos, calcopirita. Iden Aceite de pino (a – terpinol)
Ácido Cresílico (cresoles) Sin diluir Proporciona
espuma más viscosa y estable. Espumas menos biscosas pero
estables; Polipropilen glicoles MW ˜ 200 (D-200). MW
˜ 250 (D-250) MW ˜ 450 (D-450) Soluciones en agua
Soluciones en agua Soluciones en agua Si diluir alguna
acción colectora. Espuma fina, frágil; inerte al
plástico. Espumas ligeramente más estables que con
D-200. Polioxietileno (nonil fenol). Alcoholes alifáticos:
p.e., MIBC, 2- Sin diluir etyil hexanol Sin diluir Espumas
ligeramente más estables que con D-450. Usado como
dispersante de calcita en flotación de apatita.
Reguladores Ésteres (TEB, etc.) Espuma de textura fina;
usado frecuentemente Cal (CaO) o lechada (Ca(OH)2). Soda ash,
Na2CO3. Soda cáustica Ácido sulfúrico, H2SO4
Cu++ (CuSO4 . 5H2O) Pb2+(acetato o nitrato de Pb) Zn2+ (ZnSO4)
S2- o HS- (Na2S o NaHS) CN- (NaCN o Ca(CN)2) cal Pulpa Seco
Solución al 5 – 10 % Solución al 10%
Solución al 10 % Solución al 5 – 10 %
Solución al 10 % Solución al 5% Solución al
5 % con menas conteniendo lamas. Regulador de pH, depresor de
pirita y pirrotita. Regulador de pH dispersor de gangas lamosas.
Regulador de pH; dispersor de gangas lamosas. Reg Activador de
ZnS, Feas, Fe1-xS, Sb2S3 Activador de Sb2S3 Depresor del ZnS. En
sulfidización activador de óxidos y carbonatos,
depresor de todos los sulfuros a 18/05/2010 Solución al 10
% mayor conc. Ing. MSc. N. Linares G
• • • 45 LUGAR DE ADICIÓN DE LOS REACTIVOS
DE FLOTACIÓN Los reactivos de flotación para ser
adicionados a la pulpa que contiene el o Depresor colector
espumante Colector espumante los minerales valiosos a separar
deben necesariamente un orden y es: Depresor y colector Rougher
Scavenger Relave 1. Los modificadores de pH o de Acondionador
Cleaner superficie según convenga. 2. 3. Los colectores
que por su acción se los denomina primarios o principales
y secundarios. Los espumantes. Depresor Recleaner Concentrado Los
lugares de adición generalmente se determinan
experimentalmente en el Laboratorio Metalúrgico en
función de las características mineralógicas
de la mena y la característica de si es o no soluble en
agua el reactivo, es decir, en función del tiempo que
necesita para adsorberse en el mineral valioso. Tanque de
preparación Tanque de almacenamiento Generalmente la
adición de los modificadores y colectores empieza en la
molienda Tanque de Alimentación A sección de
distribución 18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares
Gutiérrez
46 18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G
• • 47 IMPACTO AMBIENTAL • La flotación, no
se caracteriza por ser un contaminante, pero si contaminan sus
gangas y desechos del proceso. Los desechos obtenidos del proceso
corresponden a sólidos (colas) y líquidos (agua con
agentes colectores). Los desechos eliminados sin ningún
tratamiento químico de flotación, pueden contaminar
fuentes de agua como ríos, esteros y el océano.
• La tecnología actual y la permanente
innovación de los ingenieros metalurgistas han logrado
minimizar estos impactos ambientales aún por debajo de los
l
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