04.Flotacion.de.Sulfuros.no.Sulfuros

8/4/2019 04.Flotacion.de.Sulfuros.no.Sulfuros

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FLOTACIÓN DE SÚLFUROS Y NOSÚLFUROS

� INTRODUCCIÓN� En los textos de flotación de minerales se presenta

generalmente una separación nítida entre súlfuros y

no súlfuros.� Esa división se basa principalmente en el tipo dereactivo empleado como colector.

� Los súlfuros son colectados por tio-compuestos,incapaces de formar micelas, con ningún poder

espumante, de cadena carbónica relativamente corta.� Los no súlfuros son colectados por compuestos

ionizables no-tio, capaces de agregarse bajo la formade micelas, varios de ellos con poder espumante y decadena carbónica bastante más larga que la de los tio-

compuestos.



ADSORCIÓN

� La flotación es un proceso que involucra el estudio delas propiedades de las interfases. Una de las formas decaracterizar una interfase es por la medida de laadsorción.

� La adsorción puede definirse como la concentraciónde una entidad química (iones y moléculas) en unainterfase.

� La adsorción generalmente se expresa en moles o

moléculas de adsorbido por área de interfase.� Es un fenómeno espontáneo y exotérmico.� Es común la clasificación de la adsorción, con base en

la naturaleza de la interacción adsorbido/adsorbente,en adsorción física (fisisorción) y adsorción química

(quimisorción).



ADSORCIÓN FÍSICA Y ADSORCIÓNQUÍMICA

� ADSORCIÓN FÍSICA� La adsorción física es resultante de interacciones

químicas secundarias o residuales (tipo Van der

Waals), caracterizándose por un bajo calor deinteracción, ninguna o casi ninguna acción de selecciónentre el adsorbente y el adsorbido, siendo posible laformación de multicapas.

� ADSORCIÓN QUÍMICA

� La adsorción química se debe a interacciones químicasprimarias (por ejemplo, covalentes) entre el adsorbentey el adsorbido. Existe selectividad, formándosecompuestos de superficie. Apenas una camada puedeser adsorbida.



ADSORCIÓN ESPECÍFICA Y ADSORCIÓN

NO ESPECÍFICA

� ADSORCIÓN NO ESPECÍFICA

� Ocurre como respuesta a la atracción puramente

electrostática. Es rápida, y rápidamente reversible, nopudiendo revertir el signo de la carga original deladsorbente.

� ADSORCIÓN ESPECÍFICA

� La contribución electrostática puede ser irrelevante yespecies adsorbidas específicamente pueden aumentar,reducir, anular o revertir la carga original deladsorbente. Es relativamente lenta e irreversible.



ENERGÍA LIBRE DE ADSORCIÓN

� La energía libre de adsorción corresponde a lasuma de un número de fuerzas que contribuyen

(interacciones electrostáticas, químicas, etc.).

o

O H

o

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cc

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DOBLE CAPA ELÉCTRICA

� Los fenómenos de adsorción en la interfasemineral/agua son controlados en la mayoría de loscasos por la doble capa eléctrica.

� DEFINICIÓN

� La carga eléctrica de los sólidos presentes en unapulpa acuosa atrae una ³atmósfera´ de iones de cargacontraria, parte de la atmósfera es difusa. La carga desuperficie, en conjunto con la capa difusa, constituyela doble capa eléctrica.

� ZONAS DE LA DOBLE CAPA ELÉCTRICA� En la doble capa eléctrica se distinguen las siguientes

zonas : la carga superficial, la capa de Stern(constituida por los iones en la fase acuosa próxima ala superficie) y la fase líquida.



MODELOS DE LA DOBLE CAPA

ELÉCTRICA

� 1. MODELO SIMPLE CON DOS ZONAS DECARGA.

� En el modelo más simple de la doble capa eléctrica,existen apenas dos zonas de carga, la carga desuperficie y la capa de Gouy. Este modelo esaproximadamente válido si el enlace de adsorción espuramente electrostático, o sea, en la ausencia decualquier enlace químico primario. Los ionescontrarios de la capa de Gouy están plenamentehidratados y no se aproximan a la superficie más quesus radios de hidratación.



MODELO SIMPLE DE LA DOBLE CAPA ELÉCTRICA



MODELOS DE LA DOBLE CAPA

ELÉCTRICA

� 2. MODELOS CON TRES ZONAS DE CARGA� Si ocurre adsorción específica, la doble capa eléctrica se

considera formada por tres zonas de carga. Las treszonas de carga son : la carga superficial, la cargaespecíficamente adsorbida y la carga de la capa deGouy. Los iones adsorbidos específicamente seaproximan más a la superficie que aquellos noespecíficamente adsorbidos.

� También podría ocurrir la situación de adsorciónsuper-equivalente, cuando los iones específicamenteadsorbidos revierten la carga original.



IONES DETERMINANTES DE POTENCIAL

� Generalmente, un conjunto de iones pueden seridentificados como determinantes de potencial,

los primeros responsables por la cargasuperficial. Estos iones se denominan ionesdeterminantes de potencial.

� Existe una concentración particular de estos

iones para la cual la carga de superficie es nula.



IONES DETERMINANTES DE POTENCIAL

� 1. En el caso de sólidos iónicos, tales como, BaSO4, CaF2, AgI yAg2S, los iones de la red son considerados como ionesdeterminantes de potencial. Así, en el caso del AgI, los iones

determinantes de potencial son Ag+ e I-.� 2. En el caso de los minerales tipo óxidos, los iones determinantesde potencial son H+ y OH-.

� 3. Para sólidos, del tipo ³salt type´, tales como, calcita, CaCO3, losiones determinantes de potencial son Ca2+ y CO3=, y también H+,OH- y HCO3-.

� 4. En el caso de los minerales tipo silicatos, tales como arcillas y lasmicas, los cuales tienen estructuras de capas, son cargadosnegativamente en la mayoría de las condiciones naturales, debido ala substitución de Al3+ por Si4+ en la silica tetrahedra, o, Mg2+por Al3+ en la capa octahedral de la red del cristal.

I Ag ,



PUNTO DE CARGA CERO

� Existe un conjunto de iones directamenterelacionados con la composición de los sólidos,

que determinan el potencial de una especiedada. El punto de carga cero, PZC (³point of zero charge´) se define como el logaritmonegativo de la actividad de uno de los iones

determinantes de potencial correspondiente ala carga real de superficie nula.



PUNTOS DE CARGA CERO DE VARIOS

ÓXIDOSÓXIDO PZC (pH)

SiO2, silice gel 1-2

SiO2, cuarzo-alfa 2-3

SnO2, casiterita 4,5ZrO2, zircón 4

TiO2, rutilo 5,8-6,7

Fe2O3, hematitanatural

4,8-6,7

Fe2O3, hematitasintética

8,6

FeOOH, goetita 6,8

Al2O3, corindón 9,1

MgO, magnesita 12



EFECTOS DE LA DOBLE CAPA ELÉCTRICAEN EL PROCESO DE FLOTACIÓN

� La doble capa eléctrica puede afectar al proceso deflotación de diferentes formas :

� El signo y la magnitud de la carga superficial controla

la adsorción de los agentes de flotación adsorbidosfísicamente.� Una alta carga superficial puede inhibir la

quimisorción de colectores que se adsorbenquímicamente.

� El efecto de la lamas (³slime coating´) es determinadopor la interacción de la doble capa eléctrica.

� La floculación, coagulación y dispersión desuspensiones minerales es controlada por la doblecapa eléctrica.



FLOTACIÓN DE NO-SÚLFUROS

� INTRODUCCIÓN� Los oxi-minerales constituye un universo mucho más

amplio y diverso que los minerales sulfurados.� Las diferencias de composición química, estructura

cristaloquímica y solubilidad en agua, están entre losaspectos con mayor grado de diversidad entre losminerales oxidados.

� También la gran variedad de colectores aniónicos ycatiónicos, usados en la flotación de estos minerales,con grandes diferencias de propiedades químicas,presenta complejidad bastante mayor que la de los tio-compuestos usados en la flotación de súlfuros.



FLOTACIÓN DE NO-SÚLFUROS

� Se han propuesto algunas teorías para explicar losmecanismos de adsorción de colectores (catiónicos oaniónicos) en superfícies de minerales no-súlfuros(óxidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, nitratos,sulfatos, y otros).

� De entre estas teorías se destacan :

� Teoría de la adsorción iónica o de la formación dehemi-micelas.

� Teoría de la solubilidad.

� Teoría de la formación de complejos ionomoleculares.



TEORÍA DE LA ADSORCIÓN IÓNICA O DELA FORMACIÓN DE HEMI-MICELAS

� Esta teoría se debe a Gaudin y Fuerstenau y en ella seadmite que los colectores son adsorbidos de acuerdocon dos mecanismos principales :

� 1. Interacción electrostática de iones colectores y lasuperficie del mineral de acuerdo con la teoría de ladoble capa eléctrica.

� 2. Asociación de las cadenas hidrocarburadas de losiones colectores por fuerzas laterales de Van de Waals,formando hemi-micelas.

� Parecen seguir este mecanismo diversos sistemascolector catiónico/óxidos y silicatos, también loscolectores aniónicos, especialmente aquellos de cadenamás corta (hasta 12 carbonos), pueden ser adsorbidosde acuerdo con los mecanismos de la teoría de

adsorción iónica.



ADSORCIÓN FÍSICA DE COLECTORES EN ÓXIDOS



FLOTACIÓN DE ÓXIDOS



TEORÍA DE LA SOLUBILIDAD

� Esta teoría fue sugerida por Taggart et al.

� Esta teoría asume que la adsorción de colectores en losminerales se debe a enlaces químicos que siguen lasleyes que gobiernan la precipitación de substancias debaja solubilidad.

� Muchos ejemplos muestran una estrecha relación entrela solubilidad de los complejos metal/colector, laadsorción de colectores y la flotación.



TEORÍA DE LA FORMACIÓN DE

COMPLEJOS IONOMOLECULARES� La teoría de formación de complejos ionomoleculares

admite la adsorción de moléculas e iones de un mismocolector.

� La formación de estos complejos fue considerada comoel principal mecanismo responsable en la adsorción decolectores en algunos óxidos y silicatos.



TEORÍA ELECTROQUÍMICA DE FLOTACIÓN DE

SÚLFUROS

� La teoría electroquímica para la flotación de súlfuros, que explicael rol del oxígeno disuelto y consecuentemente el rol de lascondiciones redox de la solución, tiene respaldo experimental.

� La mayoría de los colectores tiólicos son capaces de quimisorbersesobre minerales sulfurados a través de la formación de enlacescovalentes con los iones metálicos de la red cristalina del mineral.Sin embargo, esta forma de adsorción entrega pocahidrofobicidad. El recubrimiento de colector adquiere fuertehidrofobicidad en el momento en que se dan las condiciones

electroquímicas para que se forme un dímero neutro del colector(por ejemplo, dixantógeno). La superficie mineral no es pasiva,sino que por el contrario participa como un electrocatalizadorpara ambas reacciones, es decir, la oxidación de los iones decolector y la reducción del oxigeno disuelto.



FLOTACIÓN DE SÚLFUROS

� TEORÍA ELECTROQUÍMICA.

� OXIDACIÓN DE XANTATO ADIXANTÓGENO O A XANTATOMETÁLICO (reacción anódica).

� REDUCCIÓN DEL OXÍGENO (reaccióncatódica).



TEORÍA ELECTROQUÍMICA DE LA FLOTACIÓN

DE SÚLFUROS

� Así, para el caso de los xantatos, las reacciones involucradas serían :

� Reacción anódica:

� Reacción catódica :

� Reacción global :

� Esta reacción en solución es lenta, pero es catalizada por la presencia deminerales sulfurados.

O H X H O X

O H e H O

e X X

222

22

2

22

12

222

122

p

p

p



TEORÍA ELECTROQUÍMICA DE LA FLOTACIÓN

DE SÚLFUROS

� Para un súlfuro de un metal divalente en que ocurraquimisorción hay otra posible reacción de oxidación :

� Reacción anódica :� Reacción catódica :

� Reacción global :

� Este tipo de recubrimiento también podría llegar a serhidrofóbico debido al azufre elemental.

O H S MX H O X MS

O H e H O

eS MX X MS

o

o

222

22

2

2

2

12

222

1

22

p

p

p



FLOTACIÓN DE GALENA CON XANTATO



POTENCIAL ZETA DE GALENA ENAUSENCIA Y PRESENCIA DE XANTATO

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