12 Flotación con Agua de Mar, S. Castro

7/30/2019 12 Flotacin con Agua de Mar, S. Castro

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FLOTACIN CON AGUA DEMAR

Sergio Castro

Departamento de Ingeniera MetalrgicaUniversidad de Concepcin

Seminario Cytec Flotacin 2010

(21-22 octubre-Antofagasta)


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Objetivo

Analizar y discutir los desarrollosrecientes en relacin al uso de agua de

mar en la flotacin de mineralessulfurados de Cu-Mo.


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Requerimiento de agua

Slo el consumo de agua fresca enplantas concentradoras de cobrealcanza entre 0,4 a 0,8 m3/ton demineral.

El consumo de agua total (aguafresca + agua recuperada) vara en el

rango de 1,0 a 2,5 m3/ton de mineral


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Desalinizacin del agua de mar?

El mar es la mayor reserva de aguapara la industria minera en el Norte deChile; y tambin en otras zonas ridasdel mundo.

La disyuntiva es usarla: condesalinizacin o uso directo?


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Osmsis inversa

La osmsis inversa ofrece una tecnologaefectiva para transformar agua de mar enagua dulce. Sin embargo tiene dos grandes

problemas:

Alto costo

Produccin de salmueras que puedenafectar fuertemente el medio ambiente


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Agua de mar desalinizada?

Se requiere realmente desalinizar el agua de marpara usarla en plantas concentradoras, o puedeusarse sin desalinizar?

El uso directo de agua de mar produce:

1. Corrosin e incrustacin en equipos y estructuras.

2. Problemas metalrgicos en los procesos(molienda, clasificacin, flotacin, espesamiento,filtracin y secado).


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Evaluacin de la flotacin con agua de mar

Un error frecuente es hacer pruebas de laboratorioaplicando las mismas condiciones empleadas conagua dulce, lo cual entrega resultados ms bajosen recuperacin de Cu.

Esto ha llevado en ocasiones a descartar laopcin de uso directo de agua de mar,concluyendo que el problema estara en su alta

salinidad; y por lo tanto la solucin tcnica exigirasu desalinizacin


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Fenmenos fsico-qumicos

Para entender mejor los fenmenosasociados a la flotacin con agua de mar, serevisarn los siguientes tpicos:

Tamao de burbuja Espumacin Flotabilidad de especies minerales Consumo de cal en pulpas de flotacin Qumica del agua de mar


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TAMAO DE BURBUJA


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Efecto del espumante sobre el tamaode burbuja

Es sabido que en flotacin el rol de inhibir la coalescencia de burbujas lodesempea el reactivo espumante. Para caracterizar los espumantes se

usa el concepto de concentracin crtica de coalescencia, CCC.

Evaluacin grfica de los valores de CCC para espumantes del tipo Dowfroth.


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Agua de mar y coalescencia

Effect of the frother MIBC on bubble size in seawater (Castro et al., 2010).

Tambin el agua de mar es capaz de disminuir el tamao de burbuja enausencia de reactivos qumicos. Mientras que en presencia de

espumante ocurre un efecto sinrgico.


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Efecto sobre el holdup de gas

Determining equivalent frother (MIBC) concentration (Jg = 0.7 cm/seg) (Quinn et al., 2007).

Si el espumante y el electrolito disminuyen el tamao de burbuja, ambos debenaumentar el holdup de gas, (para un flujo constante de gas). Esto se demuestra

en la figura, donde con 0,4M de NaCl se logra el mismo holdup que 8,5 ppm de

MIBC.


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El electrolito reduce el tamao deburbuja

Desde el punto de vista del tamao de burbuja y del

holdup de gas, la presencia de un electrolito a

concentracin adecuada, puede sustituir en gran

medida al reactivo espumante en una celda de

flotacin.

Esto explica por qu la flotacin de minerales

naturalmente hidrfobos (p. ej., carbn bituminoso) se

realiza en soluciones salinas (proceso conocido comosalt flotation), y opera perfectamente sin adicin de

ningn espumante ni colector.


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ESPUMACIN


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Efecto del agua de mar sobre la espumacin

La espumacin distingue:

1. Espuma de dos fases (dispersin deaire en una solucin acuosa)

2. Espuma de tres fases (con partculasminerales hidrofbicas, es decir,

espuma de flotacin)


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Efecto del KCl sobre espuma dos fases

Effect of concentration of-terpineol and KCl onfoaming and water content carried by bubbles

(Iskra and Laskowski, 1969).

El aumento en la concentracin del

electrolito KCl (0,1 y 2,0M) disminuye la

altura de la capa de espuma; pero ademsdisminuye el agua arrastrada a la espuma,

p. ej., para el espumante alfa-terpineol


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Espuma de tres fases: rougher

pH

8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0

Espesormaximoespum

a,cm

4

5

6

7

8

9

espesor maximo, agua dulce

espesor maximo, agua de mar

pH flotacin rougher

8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0

Alturamxima,cm

0

1

2

3

4

5

6

7

Agua de mar

Agua dulce

pH flotacin rougher

8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0

Alturamxima,cm

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

Agua de marAgua dulce


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FLOTABILIDAD DE ESPECIES MINERALES


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Flotacin de calcopirita

Concentracin colector, ppm

0 4 8 12 16 20

Recuperacin

,%

0

20

40

60

80

100

en agua destilada

en NaCl 0.5 M

en agua de mar

Efecto del IsopX de sodio sobre la flotacin de calcopirita.


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Flotacin de calcopirita

pH

2 4 6 8 10 12

Recuperacin

,%

0

20

40

60

80

100

en NaCl 0.5M

en agua de mar

Efecto del pH sobre la flotacin de calcopirita


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Flotacin de calcocita

0

20

40

60

80

100

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Recovery,%

pH

Distilled water

[NaCl]=0.5M

Sea water

Effect of pH (adjusted by NaOH/HCl) on the flotation of chalcocite in a Hallimond tube

(15 mg/L IsopX and 10 mg/L amyl alcohol) (Alvarez and Castro, 1976).


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Flotacin de pirita

0

20

40

60

80

100

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Recovery,

%

pH

Distilled water

[NaCl]=0.5M

Sea water

Effect of pH (adjusted by NaOH/HCl) on the flotation of pyrite in a Hallimond tube (15

mg/L IsopX and 10 mg/L amyl alcohol). (Alvarez and Castro, 1976).


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Flotacin de molibdenita

[NaCl], g/L

0 10 20 30 40 50 60

RecuperacinM

oS2,%

50

60

70

80

90

100

Sin Cal

Con Cal; pH=7

Con Cal; pH=8

Con Cal; pH=9

Con Cal; pH=10

Recuperacin MoS2 v/s [NaCl] g/L, con 10 ppm de Xantato, 10 ppm de MIBC, a

distintos pH (con Cal como regulador de pH) (Castro et al, 2007).


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QUMICA DEL AGUA DE MAR


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Composicin qumica agua de mar

Iones Concentracin ppm, (mg/kg) Cloruro (Cl-) 19345

Sodio (Na+) 10752

Sulfato (SO42-) 2701

Magnesio (Mg2+) 1295

Calcio (Ca2+) 416 Potasio (K+) 390

Bicarbonato (HCO3-) 145

Bromuro (Br-) 66

Borato (BO33-) 27

Estroncio (Sr2+

) 13 Fluoruro (F-) 1


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Efecto buffer

El agua de mar tiene un pH alrededor de 7,8-8,2 ypresenta un marcado efecto buffer o tampn, porlo cual tiende a mantener constante el pH frente ala adicin de un agente alcalinizante

2 2 2 3CO H O H CO+

2 3 3H CO H HCO

+ -+

2 3

3 3HBO H BO

3 3HCO H CO

- + =+


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Consumo de cal

En agua de mar se produce un mayor consumo de cal en laregulacin del pH, comparado con agua dulce

pH

7 8 9 10 11

Limecomsumption,kg/ton

0

2

4

6

8

10

12

Fresh water

25% seawater

50% seawater

75% seawater

80% seawater

Effect of seawater dilution on consumption of lime needed to adjust pH in the flotation of a coppersulfide ore (Castro et al., 2010).


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Reacciones de precipitacin

Reacciones de precipitacin con cal:

( ) ( )2 22 2

Ca OH Mg Mg OH Ca+ +

+ +

( )22

Ca 2OH Ca OH+ -

+

( ) 23 32Ca OH CO CaCO 2OH- -

+ +

( ) 23 32Mg OH CO MgCO 2OH- -

+ +

( ) 24 42Mg OH SO MgSO 2OH- -

+ +

( ) 24 2 4 22Ca OH SO 2H O CaSO 2H O 2OH- -

+ + +


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FLOTACIN A ESCALA PLANTA

PILOTO EN AGUA DE MAR(mineral Andacollo)


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Condiciones de pH

El pH rougher ptimo para mineralessulfurados secundarios de cobre es msbajo comparado con el pH en agua fresca(de pH 10,5 baja a pH 8,5-9,5).

El pH es crtico en etapas de limpiezas.

Para minerales secundarios, la ley de Cuen concentrado cae fuertemente con elaumento del pH entre pH 9,0 y 10,5.


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Pilotajes Andacollo

Para una mena secundaria constituida porcalcosina y calcopirita: 1,2%Cu total y0,1%Cu soluble. Se logr un concentradode 30%Cu, con una recuperacin de Cu de75%.

Para una mena primaria (calcopirita), con

ley de 0,56%Cu y 0,08% Cu soluble, selogr un concentrado de 27%Cu y 80% derecuperacin.


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Mineral de Andacollo

pH Cleaner

8.8 9.2 9.6 10.0 10.4 10.8

Leyconcentradofinal,%

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

Recuperacincleaner,%

65

70

75

80

85

90

95

Ley concentrado final, %

Recuperacin cleaner, %


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Flotacin prfido secundario Andacollo

La recuperacin de Mo en flotacincolectiva (kerosene al molino), lleg a 50%y 71%, para mineral secundario y primario

respectivamente.

La flotacin selectiva Cu-Mo con eldepresante LR-744 no mostr buenosresultados.


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Flotacin a escala industrial con

agua de mar


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Plantas industriales

El uso de agua de mar en plantas deflotacin de la pequea minera se remontaa la dcada de 1930 en Chile (Tocopilla).

Entre las plantas que operan hoy con aguade mar destacan:

Mediana minera: Planta Las Luces Gran Minera: Planta Esperanza 95.000 TPD

(actualmente en puesta en Marcha)


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Problemas metalrgicos

Minerales con alto contenido de piritaintroducen problemas de ley deconcentrado; y de recuperacin de Cu yMo en etapas de limpieza, al usar cal como

depresor, especialmente a pH mayor a10,5.

Activacin de pirita por iones Cu2+,generados por reacciones redox queocurren al entrar en contacto sulfuros deCu y Fe en un medio acuoso salino(efectos galvnicos).


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fin de la presentacin

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