04 Flotacion de Sulfuros No Sulfuros

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  • FLOTACIN DE SLFUROS Y NO SLFUROS

    INTRODUCCINEn los textos de flotacin de minerales se presenta generalmente una separacin ntida entre slfuros y no slfuros.Esa divisin se basa principalmente en el tipo de reactivo empleado como colector.Los slfuros son colectados por tio-compuestos, incapaces de formar micelas, con ningn poder espumante, de cadena carbnica relativamente corta.Los no slfuros son colectados por compuestos ionizables no-tio, capaces de agregarse bajo la forma de micelas, varios de ellos con poder espumante y de cadena carbnica bastante ms larga que la de los tio-compuestos.

  • ADSORCIN

    La flotacin es un proceso que involucra el estudio de las propiedades de las interfases. Una de las formas de caracterizar una interfase es por la medida de la adsorcin.La adsorcin puede definirse como la concentracin de una entidad qumica (iones y molculas) en una interfase.La adsorcin generalmente se expresa en moles o molculas de adsorbido por rea de interfase.Es un fenmeno espontneo y exotrmico.Es comn la clasificacin de la adsorcin, con base en la naturaleza de la interaccin adsorbido/adsorbente, en adsorcin fsica (fisisorcin) y adsorcin qumica (quimisorcin).

  • ADSORCIN FSICA Y ADSORCIN QUMICAADSORCIN FSICALa adsorcin fsica es resultante de interacciones qumicas secundarias o residuales (tipo Van der Waals), caracterizndose por un bajo calor de interaccin, ninguna o casi ninguna accin de seleccin entre el adsorbente y el adsorbido, siendo posible la formacin de multicapas.ADSORCIN QUMICALa adsorcin qumica se debe a interacciones qumicas primarias (por ejemplo, covalentes) entre el adsorbente y el adsorbido. Existe selectividad, formndose compuestos de superficie. Apenas una camada puede ser adsorbida.

  • ADSORCIN ESPECFICA Y ADSORCIN NO ESPECFICAADSORCIN NO ESPECFICAOcurre como respuesta a la atraccin puramente electrosttica. Es rpida, y rpidamente reversible, no pudiendo revertir el signo de la carga original del adsorbente.ADSORCIN ESPECFICALa contribucin electrosttica puede ser irrelevante y especies adsorbidas especficamente pueden aumentar, reducir, anular o revertir la carga original del adsorbente. Es relativamente lenta e irreversible.

  • ENERGA LIBRE DE ADSORCINLa energa libre de adsorcin corresponde a la suma de un nmero de fuerzas que contribuyen (interacciones electrostticas, qumicas, etc.).

  • DOBLE CAPA ELCTRICALos fenmenos de adsorcin en la interfase mineral/agua son controlados en la mayora de los casos por la doble capa elctrica.DEFINICINLa carga elctrica de los slidos presentes en una pulpa acuosa atrae una atmsfera de iones de carga contraria, parte de la atmsfera es difusa. La carga de superficie, en conjunto con la capa difusa, constituye la doble capa elctrica.ZONAS DE LA DOBLE CAPA ELCTRICAEn la doble capa elctrica se distinguen las siguientes zonas : la carga superficial, la capa de Stern (constituida por los iones en la fase acuosa prxima a la superficie) y la fase lquida.

  • MODELOS DE LA DOBLE CAPA ELCTRICA1. MODELO SIMPLE CON DOS ZONAS DE CARGA.En el modelo ms simple de la doble capa elctrica, existen apenas dos zonas de carga, la carga de superficie y la capa de Gouy. Este modelo es aproximadamente vlido si el enlace de adsorcin es puramente electrosttico, o sea, en la ausencia de cualquier enlace qumico primario. Los iones contrarios de la capa de Gouy estn plenamente hidratados y no se aproximan a la superficie ms que sus radios de hidratacin.

  • MODELO SIMPLE DE LA DOBLE CAPA ELCTRICA

  • MODELOS DE LA DOBLE CAPA ELCTRICA2. MODELOS CON TRES ZONAS DE CARGASi ocurre adsorcin especfica, la doble capa elctrica se considera formada por tres zonas de carga. Las tres zonas de carga son : la carga superficial, la carga especficamente adsorbida y la carga de la capa de Gouy. Los iones adsorbidos especficamente se aproximan ms a la superficie que aquellos no especficamente adsorbidos.Tambin podra ocurrir la situacin de adsorcin super-equivalente, cuando los iones especficamente adsorbidos revierten la carga original.

  • IONES DETERMINANTES DE POTENCIALGeneralmente, un conjunto de iones pueden ser identificados como determinantes de potencial, los primeros responsables por la carga superficial. Estos iones se denominan iones determinantes de potencial. Existe una concentracin particular de estos iones para la cual la carga de superficie es nula.

  • IONES DETERMINANTES DE POTENCIAL1. En el caso de slidos inicos, tales como, BaSO4, CaF2, AgI y Ag2S, los iones de la red son considerados como iones determinantes de potencial. As, en el caso del AgI, los iones determinantes de potencial son Ag+ e I-.2. En el caso de los minerales tipo xidos, los iones determinantes de potencial son H+ y OH-.3. Para slidos, del tipo salt type, tales como, calcita, CaCO3, los iones determinantes de potencial son Ca2+ y CO3=, y tambin H+, OH- y HCO3-.4. En el caso de los minerales tipo silicatos, tales como arcillas y las micas, los cuales tienen estructuras de capas, son cargados negativamente en la mayora de las condiciones naturales, debido a la substitucin de Al3+ por Si4+ en la silica tetrahedra, o, Mg2+ por Al3+ en la capa octahedral de la red del cristal.

  • POTENCIAL ZETA Y PUNTO ISOELCTRICO Cuando las partculas de una pulpa se desplazan en relacin al fluido, surge un plano en el cual la doble capa elctrica se parte, el plano de cizallamiento. Este desplazamiento diferencial de las partes de la doble capa elctrica origina un potencial elctrico llamado potencial zeta o potencial electrocintico, el cual puede ser medido por diferentes metodos.El punto donde el potencial zeta se anula se denomina punto isoelctrico, PIE.

  • PUNTO DE CARGA CEROExiste un conjunto de iones directamente relacionados con la composicin de los slidos, que determinan el potencial de una especie dada. El punto de carga cero, PZC (point of zero charge) se define como el logaritmo negativo de la actividad de uno de los iones determinantes de potencial correspondiente a la carga real de superficie nula.

  • PUNTOS DE CARGA CERO DE VARIOS XIDOS

    XIDOPZC (pH)SiO2, silice gel1-2SiO2, cuarzo-alfa2-3SnO2, casiterita4,5ZrO2, zircn4TiO2, rutilo5,8-6,7Fe2O3, hematita natural4,8-6,7Fe2O3, hematita sinttica8,6FeOOH, goetita6,8Al2O3, corindn9,1MgO, magnesita12

  • EFECTOS DE LA DOBLE CAPA ELCTRICA EN EL PROCESO DE FLOTACINLa doble capa elctrica puede afectar al proceso de flotacin de diferentes formas :El signo y la magnitud de la carga superficial controla la adsorcin de los agentes de flotacin adsorbidos fsicamente.Una alta carga superficial puede inhibir la quimisorcin de colectores que se adsorben qumicamente.El efecto de la lamas (slime coating) es determinado por la interaccin de la doble capa elctrica.La floculacin, coagulacin y dispersin de suspensiones minerales es controlada por la doble capa elctrica.

  • FLOTACIN DE NO-SLFUROSINTRODUCCINLos oxi-minerales constituye un universo mucho ms amplio y diverso que los minerales sulfurados.Las diferencias de composicin qumica, estructura cristaloqumica y solubilidad en agua, estn entre los aspectos con mayor grado de diversidad entre los minerales oxidados.Tambin la gran variedad de colectores aninicos y catinicos, usados en la flotacin de estos minerales, con grandes diferencias de propiedades qumicas, presenta complejidad bastante mayor que la de los tio-compuestos usados en la flotacin de slfuros.

  • FLOTACIN DE NO-SLFUROSSe han propuesto algunas teoras para explicar los mecanismos de adsorcin de colectores (catinicos o aninicos) en superfcies de minerales no-slfuros (xidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, nitratos, sulfatos, y otros).De entre estas teoras se destacan :Teora de la adsorcin inica o de la formacin de hemi-micelas.Teora de la solubilidad.Teora de la formacin de complejos ionomoleculares.

  • TEORA DE LA ADSORCIN INICA O DE LA FORMACIN DE HEMI-MICELASEsta teora se debe a Gaudin y Fuerstenau y en ella se admite que los colectores son adsorbidos de acuerdo con dos mecanismos principales :1. Interaccin electrosttica de iones colectores y la superficie del mineral de acuerdo con la teora de la doble capa elctrica.2. Asociacin de las cadenas hidrocarburadas de los iones colectores por fuerzas laterales de Van de Waals, formando hemi-micelas.Parecen seguir este mecanismo diversos sistemas colector catinico/xidos y silicatos, tambin los colectores aninicos, especialmente aquellos de cadena ms corta (hasta 12 carbonos), pueden ser adsorbidos de acuerdo con los mecanismos de la teora de adsorcin inica.

  • ADSORCIN FSICA DE COLECTORES EN XIDOS

  • FLOTACIN DE XIDOS

  • TEORA DE LA SOLUBILIDADEsta teora fue sugerida por Taggart et al.

    Esta teora asume que la adsorcin de colectores en los minerales se debe a enlaces qumicos que siguen las leyes que gobiernan la precipitacin de substancias de baja solubilidad.

    Muchos ejemplos muestran una estrecha relacin entre la solubilidad de los complejos metal/colector, la adsorcin de colectores y la flotacin.

  • TEORA DE LA FORMACIN DE COMPLEJOS IONOMOLECULARESLa teora de formacin de complejos ionomoleculares admite la adsorcin de molculas e iones de un mismo colector.

    La formacin de estos complejos fue considerada como el principal mecanismo responsable en la adsorcin de colectores en algunos xidos y silicatos.

  • TEORA ELECTROQUMICA DE FLOTACIN DE SLFUROSLa teora electroqumica para la flotacin de slfuros, que explica el rol del oxgeno disuelto y consecuentemente el rol de las condiciones redox de la solucin, tiene respaldo experimental.La mayora de los colectores tilicos son capaces de quimisorberse sobre minerales sulfurados a travs de la formacin de enlaces covalentes con los iones metlicos de la red cristalina del mineral. Sin embargo, esta fo