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VII. TECNOLOGÍA DE FLOTACIÓN 1

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VII. TECNOLOGÍA DE FLOTACIÓN

1

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Introducción: ¿Qué, cuánto hay y de qué calidad, en el

yacimiento?

No podemos responder como metalurgistas, pero sí

se tiene conocimiento de que existen reservas y

recursos: cantidad y leyes; tipo de mineral según

su geología.

2

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Aspectos relevantes de los procesos:

• ¿Cómo y cuánto se puede recuperar de sus elementos de

interés?

• ¿Qué tipo y calidad de producto comercial se puede

lograr?

- Pruebas metalúrgicas a nivel laboratorio y piloto

Caracterización mineralógica

Pruebas de reducción de tamaños de partículas

Pruebas de concentración o lixiviación

Pruebas de espesamiento

Pruebas de filtrado

Pruebas de reología de pulpas

Pruebas para sistemas de manejo de minerales y productos

secos

- Simulación de los procesos

Optimización del proceso

Dimensionamiento del proceso para diseñar instalación y

estimar costos de capital y operación. 3

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Caracterización mineralógica

4

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Caracterización mineralógica

5 Análisis microscópico

Análisis microscópico Análisis microscópico

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Caracterización metalúrgica a escala laboratorio

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Test SMC JK

Test de Torque Test de abrasión ATWAL

Test de Bond (WI) - Bolas

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Caracterización metalúrgica a escala laboratorio -

piloto

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Molino SAG - Piloto

Filtración Planta Piloto flotación

convencional

Celdas convencionales de

flotación a escala laboratorio

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Resultados pruebas metalúrgicas:

• Resultados:

- Diagrama de procesos o diagramas de flujos

(flowsheet) factibles de aplicar

- Tasa de procesamiento factible

- Recuperación metalúrgica de elementos de

interés e impurezas no deseables

- Calidad de productos intermedio y finales

- Consumos de insumos: reactivos, medios para

reducción de tamaño del mineral.

- Consumos de suministros: energía eléctrica,

agua.

8

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Proyectos aspectos relevantes de los procesos:

• Dónde empezar?

-Pruebas metalúrgicas mineral de exploración

-Laboratorios metalúrgicos: Universidades, institutos

tecnológicos, empresas de servicios dedicadas.

-Dimensionamiento a nivel perfil de procesos y costos de

capital y operación.

- Consultores expertos en procesos y en evaluación de

proyectos mineros: Firmas de ingeniería nacionales e

internacionales, consultores independientes.

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• Dónde empezar? (cont.)

- Estudio de la industria

- Benchmark: Procesos, instalaciones y prácticas

operativas

- Usos del producto

- Metales bases (commodity) y cómo se transa

- Actores del mercado

- Riesgos del mercado

10

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Aspectos relevantes de los procesos :

• Qué costo de operación ?

- Nivel de tratamiento y producción

- Proceso de concentración o extracción

(tecnología)

- Condiciones del sitio e infraestructura

requerida

- Precio de recursos (estado de la industria)

Proceso Costo operación

US$/t mineral

Lixiviación 3,2 – 4,4

Concentración 3,8 – 6,0

11

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Aspectos relevantes de los procesos :

• Qué nivel de ingresos ?

- Ley del mineral a tratar

- Ritmo de tratamiento de mineral

- Recuperación de los elementos de interés

(produto, co producto y/o sub producto)

- Calidad de los productos (concentrados o

elemento metálico)

- Precio según mercado respectivo y condiciones

de contratos con compradores

12

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Aspectos relevantes de los procesos :

• Qué monto de inversión ?

- Nivel de tratamiento y producción

- Proceso de concentración o extracción

- Condiciones del sitio e infraestructura

requerida

- Precio de recursos (estado de la industria)

Proceso Unidad Costo de inversión

Lixiviación US$/lb Cu producida 4.000 – 6.000

Concentración US$/t/día 9.000 – 12.000

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7.1. Pruebas a escala de

laboratorio (batch).

14

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Las pruebas a escala de laboratorio o banco

(batch), se realizan en celdas de flotación de

laboratorio de capacidad nominal de 50 a 2.000

gramos.

Se tienen diversos tipos de máquinas de

laboratorios, a saber:

• Denver D-12.

• Agitair L-500.

Wemco.

15

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Máquina de

agitación DENVER

de laboratorio

Flujómetro para aire

Tacómetro

Celda flotación de

1L de capacidad Bandeja recepción de

concentrado Paleta para recolección

de concentrado

16

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El material a evaluación a escala de laboratorio

debe seguir el siguiente procedimiento:

Granulometría: 100 % -10 # Tyler.

Homogeneización de la muestra.

17

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Caracterización de la muestra:

- Caracterización química, por ejemplo: CuT;

CuS.

- Caracterización mineralógica: identificación de

especies útiles y de ganga, asociaciones, y

tamaño de liberación.

- Caracterización física: gravedad específica, %

de humedad, índice de trabajo, etc.

- Caracterización granulométrica.

18

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Granulometría a flotación – test de molienda:

- Especificar el volumen de la celda.

- Especificar el % de sólidos en peso de

flotación.

- Especificar el % de sólidos en peso de

molienda: 67 %.

- Realizar la molienda a distintos tiempos, a

fin de determinar el tiempo de molienda, que

se visualiza en el siguiente gráfico.

19

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Log (F3(x))

- 65 # Tyler

- 200 # Tyler

Log (t)

Figura Nº 7.1. Gráfico para determinar el tiempo de

molienda a escala de laboratorio. 20

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Las variables factibles de evaluar a escala de

laboratorio:

• Tipo y dosificación de reactivos.

• Densidad de pulpa (% sólidos en peso).

• Tiempo de acondicionamiento.

• Tiempo de flotación.

• Flujo de gas (aire).

• pH.

• Granulometría de flotación.

• Temperatura.

• Envejecimiento de la pulpa.

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7.2. Prueba de ciclo

22

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Un test de ciclo es un experimento de etapas

múltiples diseñado para medir el efecto de los

materiales circulantes, a nivel de laboratorio.

Un test simple puede tener tres etapas en cada

ciclo, una molienda, una flotación primaria

(rougher) y una flotación de limpieza (cleaner); en

cada etapa se introducen reactivos y las colas de

limpieza son recirculadas ya sea a la molienda o a

la flotación primaria.

23

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En este caso los objetivos pueden ser:

1. Encontrar el aumento en recuperación que puede

esperarse al recircular las colas de limpieza.

2. Encontrar cuanto reactivo debe agregarse para

mantener la carga circulante de los reactivos.

3. Encontrar si las lamas u otro sólido objetable o

material soluble se produce y si interfiere con la

flotación.

4. Estudiar los problemas de manejo de espuma. 24

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Un test de ciclo cerrado requiere dos o más celdas

de flotación y generalmente es mejor llevado a

cabo por dos personas. Habrá etapas intermedias

que consumen mucho tiempo, que involucran

transferencia de material, espesamiento,

filtración, ajuste de densidad de pulpa, estimación

de peso seco, etc.

25

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Estas etapas requieren la mayor concentración de

parte de los operadores si el trabajo está

realizándose de manera continua que simula la

operación continua. Tales test ocupan tiempo y

puede que no sea posible completar un test en un

día de trabajo. Si esto ocurre se debe considerar

los efectos de envejecimiento de la pulpa.

Hay una fuerte tendencia a usar el número mínimo

de ciclos para minimizar la gran cantidad de

trabajos. Es recomendable que el número mínimo

de ciclos sea seis.

26

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Si se puede disponer de análisis inmediato, el

procedimiento más satisfactorio sería correr la

experiencia hasta que la composición de uno o

todos los productos alcance el equilibrio. Sin

embargo el análisis puede estar disponible sólo

varios días después del test, en tal caso el

equilibrio deberá juzgarse por el peso seco del

queque filtrado o alguna indicación similar.

Es muy útil durante el trabajo de un test de ciclo

hacer arreglos especiales para un reporte rápido

de los resultados analíticos.

27

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La complejidad de un test de ciclo y los posibles

efectos de envejecimiento de los productos

requiere que haya un mínimo de pérdida de

tiempo.

El test de ciclo, en muchas oportunidades, puede

entregar tanta información como una pequeña

planta piloto continua.

28

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7.3. Pruebas en continuo y de

planta piloto

29

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La filosofía y práctica de los ensayos de planta

piloto ha sido discutida por varios autores. Algunos

ingenieros de flotación creen que con un adecuado

trabajo de laboratorio y de cálculos de ingeniería,

la planta piloto puede ser eliminado. Otros

consideran que la planta piloto es esencial.

30

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Muchas operaciones de flotación exitosas fueron

diseñadas sobre la base de pruebas a escala de

laboratorio sin usar test de ciclo o de planta

piloto. Sin embargo, los nuevos procesos de

flotación que presentan problemas esenciales o

que no tienen estrecha contrapartida en plantas ya

existentes, necesitan pasar por la escala piloto.

31

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Las razones más generalizadas para correr una

planta piloto o test continuos está en confirmar la

factibilidad técnica y económica del proceso, sobre

bases continuas y facilitar datos de diseño para la

escala industrial.

32

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Además, las operaciones pilotos pueden hacerse

para obtener una cantidad de producto adecuada

para experimento de procesamiento subsecuente o

para estudios de mercado. Pueden también

correrse para demostrar costos de operaciones y

evaluar equipos.

33

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Es recomendable operaciones piloto de flotación no

menores que 5 (tpd). Flujos inferiores

invariablemente causan dificultades debido a:

i. El problema de alimentar con exactitud

cantidades pequeñas de reactivos en polvo o

insolubles en agua.

ii. La tarea casi imposible de bombear cantidades

pequeñas de pulpa continua y uniformemente.

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iii. La tendencia de bancos pequeños de celdas de

flotación a mostrar oleaje, embancarse y rebalsar.

iv. Si se considera molienda, la dificultad de

mantener un pequeño molino en balance,

especialmente si el molino está un circuito cerrado

con un clasificador.

35

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Canchas Manejo de Muestras

Planta Piloto Quilicura

Manejo de Muestras

Proyecto Monterrico

Planta Piloto Quilicura

Clasificación

Proyecto Candelaria

Planta Piloto Quilicura

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Molino SAG 6ft

Planta Piloto Quilicura

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Molino de Bolas 5ft

Planta Piloto Quilicura

Molino de Cónico

Planta Piloto Quilicura

Pilotaje Monterrico Feb 06

Molino Cónico

Planta Piloto Quilicura 38

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39

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40

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Pilotaje Monterrico Feb 06

Circuito de Flotación

Planta Piloto Quilicura

41

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Pilotaje Monterrico Feb 06

Circuito de Flotación

Planta Piloto Quilicura

42

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Pilotaje Quilicura

Proyecto Monterrico

Febrero 06

Sistema de Columnas

Automatizadas

Sistemas avanzados de control

Planta Piloto Quilicura

Pilotaje Codelco Andina In situ

Sistema de Columnas Automatizadas

Planta Concentradora

Febrero- Marzo 06

43

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Pilotaje Codelco Andina In situ

Planta Concentradora

Febrero- Marzo 06

Expertise Internacional

SGS Lakefield Canadá

Codelco Andina In situ

Planta Concentradora

Equipo Fluorescencia de Rayos

X Móvil

44

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45

7.4. Caracterización del proceso

de Flotación.

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Para el análisis de celdas y columnas de flotación

industriales se consideran dos zonas de

características muy diferentes, la zona de

colección (pulpa) y la zona de limpieza (espuma).

La figura siguiente, muestra esquemáticamente los

flujos de dichas zonas, donde Rc representa la

recuperación de cada especie mineral en la zona

de colección y Rf la recuperación del mismo

componente en la zona de limpieza.

46

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Determinación de la recuperación en flotación

Flotación ocurre en dos zonas

)R- (1+RR

RR=R

ccf

cf

total

RfRc

Rc(1-Rf) Rc

F=1-Rc(1-Rf)

1-Rc

Zona de

colección

Zona de

espuma

47

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i. Zona de colección

En la zona de colección ocurre el primer contacto

entre las partículas minerales descendentes y las

burbujas de aire ascendentes.

48

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La velocidad de colección y recuperación de las

partículas depende de los eventos de colisión y

adhesión necesarios para formar el agregado

partícula-burbuja.

La probabilidad de ocurrencia de estos eventos,

con el resultado de colección del mineral en las

burbujas, se representa generalmente como un

modelo cinético de primer orden.

49

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Experimentalmente, se ha demostrado que la

recuperación de cada especie en la zona de

colección se puede expresar como una función de

la constante cinética, k, el tiempo medio de

residencia de las partículas, Tp, y la condición de

mezclado al interior de la zona de colección.

50

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Las principales variables que influyen en el

proceso de concentración por flotación son:

• Tiempo de residencia.

• Reactivos (tipo y dosificación).

• Tamaño de partículas.

• Flujo de aire.

• Fracción volumétrica de gas (holdup de aire).

• Tamaño de burbujas.

51

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Las variables mencionadas, tienen un efecto

significativo sobre la ley y la recuperación de

mineral de interés, y que se analizan a

continuación.

Los efectos de estas variables están relacionados

y, por lo tanto, difícilmente pueden aislarse.

52

Page 53: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El tiempo de residencia es uno de los factores que

impactan tanto a la ley como a la recuperación del

mineral flotado, afectando en forma significativa

a esta última.

53

(1) Tiempo de residencia

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El tiempo de residencia se puede variar

normalmente a través de alteraciones en el flujo y

en la concentración de sólidos de la alimentación,

en el flujo de agua de lavado y en la altura de la

zona de colección de la columna.

La altura de la zona de colección debe ser

suficiente para permitir que las partículas

hidrófobas sean colectadas por las burbujas que

ascienden.

54

(1) Tiempo de residencia (cont.)

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El tiempo medio de residencia de la fase líquida en

la columna puede estimarse por la relación entre

el volumen efectivo de la zona de colección y el

flujo volumétrico del relave dada por la ecuación:

55

(1) Tiempo de residencia (cont.)

t

gcc

Q

-1*H*A

Donde:

Ƭ : Tiempo de residencia medio de la fase líquida.

Ac : Área de sección transversal de la columna.

Hc : Altura de la sección de recuperación de la columna.

ᵋg : Fracción volumétrica de aire.

Qt : Flujo volumétrico de la fracción no flotada.

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El tiempo de residencia de las partículas sólidas

en una celda de flotación bien agitada es similar

al del líquido (baja segregación).

Sin embargo, en una columna es función de la

velocidad de sedimentación y, por lo tanto,

aumenta al disminuir la granulometría

aproximándose al tiempo de residencia del líquido

para partículas muy finas. Las partículas mayores

que 100 [µm] tienen un tiempo de residencia igual

o menor que el 50% del tiempo de residencia del

líquido.

56

(1) Tiempo de residencia (cont.)

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Los reactivos comúnmente usados en la flotación

son el colector, para la captura selectiva de los

minerales a flotar, el espumante para reducir el

tamaño de burbujas y generar una espuma

estable, y el regulador de pH, generalmente cal.

57

(2) Reactivos

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La adición de reactivos se regula en forma manual

o automática, en diferentes puntos del circuito,

desde la molienda húmeda a la flotación, de

acuerdo a los tonelajes y flujos de alimentación.

Aunque existen recursos disponibles, como

medición de leyes en línea y plataformas para

adquisición de datos y control, en la gran minería

no se observan muchas aplicaciones de control

automático de reactivos en función del resultado

metalúrgico del proceso.

58

(2) Reactivos (cont.)

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La recuperación de minerales por flotación en

celdas mecánicas presenta un máximo para un

rango intermedio de tamaño, típicamente entre

50-100 [µm], disminuyendo para tamaños de

partícula finos y más gruesos.

59

(3) Tamaño de partícula

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En la siguiente figura, se muestra un ejemplo del

efecto del tamaño de partículas en la recuperación

de bancos de flotación primaria (rougher), barrido

(scavenger) en limpieza, y columnas, en la

concentradora Andina.

Se aprecia que la recuperación de las columnas es

inferior a la de celdas mecánicas para todo el

rango de tamaños, especialmente en partículas

más gruesas.

60

(3) Tamaño de partícula (cont.)

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61

(3) Tamaño de partícula (cont.)

Figura: Efecto del tamaño de partículas en la recuperación

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Las partículas finas o ultrafinas, menores a 20

[µm], crean la mayor parte de los problemas en la

flotación de minerales. Por ejemplo, baja

recuperación por factores hidrodinámicos.

Las partículas pequeñas tienen baja inercia y

tienden a moverse con el fluido cuando se

aproximan a una burbuja.

62

Partículas finas

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Los efectos eléctricos son más importantes,

repulsión de la doble capa.

63

Partículas finas (cont.)

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La velocidad de flotación puede mejorarse usando

burbujas más finas, por ejemplo diámetros de 200-

400 [µm] en la flotación por aire disperso. Sin

embargo, la disminución del tamaño de burbujas

tiene limitaciones, por ejemplo el arrastre de

burbujas finas a las colas y la pérdida de la

interfase .

Otra forma de mejorar la colección de partículas

finas es promover la coagulación o floculación

selectiva del mineral.

64

Partículas finas (cont.)

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Las partículas gruesas tienen menor grado de

liberación, menor tiempo de residencia y menor

eficiencia de colección.

El principal problema es la ruptura del agregado

burbuja-partícula debido a la turbulencia en la

celda.

65

Partículas gruesas

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Las partículas en la superficie de las burbujas

están sometidas a la acción de la fuerza

centrífuga y se soltarán si la fuerza centrífuga es

superior a la fuerza de tensión superficial que

mantiene la partícula sobre la burbuja.

Finalmente, las partículas gruesas, con menor

fuerza de adhesión, tendrán la primera opción a

desprenderse desde la espuma, por coalescencia o

colapso de las burbujas, retornando a la pulpa.

66

Partículas gruesas (cont.)

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Para mejorar la recuperación de partículas

gruesas se necesita un sistema que permita

mantener las partículas en suspensión y dispersar

el aire en burbujas creando el mínimo de

turbulencia.

La solución óptima requiere el uso de accesorios

independientes para la dispersión de la pulpa y la

generación de burbujas.

67

Partículas gruesas (cont.)

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El flujo de aire es una de las variables más

importantes en el control del proceso de flotación

en columna, por su gran influencia en la

recuperación del mineral flotado.

68

(4) Flujo de aire

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Dentro de los límites de estabilidad de la columna,

la recuperación del mineral flotado normalmente

aumenta con el aumento del flujo de aire hasta

alcanzar su valor máximo.

Este aumento en la recuperación se debe al

aumento del área superficial de las burbujas

introducidas en el equipo de flotación.

69

(4) Flujo de aire (cont.)

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Por otra parte, un aumento excesivo del flujo de

aire puede perjudicar el proceso de flotación

debido al incremento de la turbulencia, arrastre, y

pérdida de la interfase.

70

(4) Flujo de aire (cont.)

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La velocidad superficial de aire, Jg, se define como

la relación entre el caudal de aire, Qg, medido en

condiciones normales y el área de la sección

transversal del equipo, Ac, según la siguiente

ecuación:

71

(4) Flujo de aire (cont.)

c

g

gA

Q J

Para condiciones típicas de operación de columnas

la velocidad superficial varía entre 1 y 3 [cm/s].

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Velocidad superficial de gas (Jg)

Definición:

Independiente del tamaño de

la celda; y

Rango de valores

característico:

0,5 –2,5 cm/s

Flujo de aire

Celda

Acelda

(cm/s) A

Q=J

celda

g

g

72

Page 73: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La velocidad superficial máxima de aire en una

columna está limitada por:

a) Pérdida de bias positivo:

Un incremento de Jg significa un aumento en el

arrastre de líquido de la zona de colección a la

zona de limpieza, elevando el valor de la

concentración de líquido en la espuma y

reduciendo la concentración de sólidos del

material flotado. Como consecuencia existe una

reducción del flujo volumétrico de pulpa al

relave pudiendo tornarse menor que la

alimentación con pérdida del flujo neto

descendente. 73

Page 74: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

b) Pérdida del tipo de flujo:

Un aumento en Jg puede resultar en el cambio

de régimen de flujo, desde flujo en régimen de

burbujeo (bubbly) a otro de régimen turbulento

(churn) con recirculación.

Esta alteración del régimen es ocasionada por

el crecimiento del tamaño de las burbujas con

el aumento del flujo de aire.

74

Page 75: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

c) Pérdida de interfase:

Al aumentar la velocidad superficial de aire, Jg,

la fracción volumétrica de aire (holdup)

aumenta en la pulpa y disminuye en la espuma

hasta alcanzar valores iguales de fracción

volumétrica en ambas zonas.

Cuando esto ocurre se observa la presencia de

espuma en toda la columna y la pérdida de la

interfase.

75

Page 76: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

d) Insuficiencia del burbujeador:

El objetivo del sistema de aireación es proveer

una determinada cantidad de aire a la

operación.

En función de esto no es posible trabajar con

valores de Jg superiores a los especificados en

el diseño del proyecto.

76

Page 77: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

e) Aumento en el tamaño de burbujas:

El aumento de la velocidad superficial de aire

genera un crecimiento del tamaño de las burbujas,

reduciendo la eficiencia de la colección de

partículas, principalmente de tamaño más fino.

77

Page 78: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Se refiere a la cantidad de aire contenida en una

determinada zona de la columna o celda de

flotación.

78

(5) Fracción volumétrica de aire (holdup)

Page 79: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Normalmente, la fracción volumétrica de aire se

determina en la zona de colección y constituye un

parámetro que depende del valor del flujo de aire,

tamaño de burbujas, densidad de la pulpa, carga

de sólidos en las burbujas y la velocidad de

descenso de la pulpa.

A través de esta medición es posible estimar el

tamaño de las burbujas mediante modelos

matemáticos.

79

(5) Fracción volumétrica de aire (holdup) (cont.)

Page 80: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Contenido de aire (εg)

Definido como la fracción volumétrica de aire:

(%)total Volumen

burbuja de Volumen100=εg

Volumen total

Flujo de aire

Volumen de

burbuja

80

Page 81: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Contenido de aire Técnicas de medición

La fracción volumétrica de gas

se mide de dos maneras:

Tomando una muestra del

contenido de la celda; o

Utilizando un sensor:

Velocidad del sonido

Conductividad

Espuma

81

Page 82: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Contenido de aire Medición por recolección de muestra

CELDA DE FLOTACIÓN

La determinación se realiza midiendo los volúmenes

de pulpa y aire en una muestra del contenido de la

celda una vez que las fases se han separado.

82

Page 83: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El flujo volumétrico de aire que

entra al tubo en la forma de

burbujas se mide de varias

maneras:

Velocidad de descenso del nivel

(tubo transparente

inicialmente lleno de agua);

Flujo volumétrico con un

instrumento (presión debe

mantenerse constante); y

Variación de presión en el

tiempo (acumulación del gas

manteniendo el tubo cerrado).

VELOCIDAD DE GAS

Posibilidades de medición

Tubo de

muestreo de

burbujas

H

MÁQUINA DE FLOTACIÓN

F Flujo

Presión

P

83

Page 84: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

VELOCIDAD DE GAS

Medición en planta (variación de presión)

84

Page 85: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

CONTENIDO DE AIRE Medición con sensor

Medición de la

conductividad

Medición de velocidad del

sonido 85

Page 86: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La fracción volumétrica de aire, también, puede

medirse con sensores de presión, ver figura

siguiente, y se puede calcular utilizando la

ecuación:

86

L*g*ρ

P - 1 ε

pulpa

g

Donde:

ΔP : diferencia de presión [kPa].

Ρpulpa : densidad de pulpa [g/cm3].

L : distancia entre los medidores de presión.

g : aceleración de gravedad [m/s2].

Page 87: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

VELOCIDAD DE GAS Medición en planta (variación de presión)

87

Page 88: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Figura: Sistema para la medición de la fracción volumétrica

de aire (holdup de aire) 88

Page 89: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

3,0 m

0,40 m altura de espuma

Alimentación 1,0 m

Sistema para medir

presión y determinar ᵋg

89

Page 90: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

VELOCIDAD DE GAS

Sensores en planta

90

Page 91: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE

Operación sin una estrategia

1.12

1.30

1.47

1.72

1.13

1.43

1.86

1.03

1.52

0.88

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

VE

LO

CID

AD

DE

GA

S,

cm

/s

CELDA

91

Page 92: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE

Curvas ley-recuperación (perfiles

crecientes)

51

52

53

54

55

56

57

0 20 40 60 80 100

CUMULATIVE Zn RECOVERY, %

CU

M. Z

n G

RA

DE

, %

51

52

53

54

55

56

57

0 20 40 60 80 100

CUMULATIVE Zn RECOVERY, %

CU

M. Z

n G

RA

DE

, %

92

Page 93: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

51

52

53

54

55

56

57

0 20 40 60 80 100

CUMULATIVE Zn RECOVERY, %

CU

M. Z

n G

RA

DE

, %

Increasing

IncreasingBalanced

BalancedDecreasing

Decreasing

MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE

Curvas ley-recuperación

93

Page 94: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El uso de perfiles de distribución de gas en la etapa de

limpieza del circuito de zinc produjo una ganancia de

más de US$ 2 M/año en Brunswick Mines,

Mediciones de tamaño de burbuja fueron usados para

identificar y seleccionar un sistema de dispersión de

aire mas eficiente para las columnas en Red Dog. EL

cambio de sistema aumentó la recuperación y la ley de

zinc con una ganancia de US$ 4 M/año, y

El uso de perfiles óptimos de distribución de gas en los

bancos de flotación primaria (roughers) del circuito

concentrador de cobre, plomo y zinc aumentaron la

recuperación de cobre con ingresos mayores de US$10

M/año.

MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE

Beneficios económicos

94

Page 95: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El tamaño medio de las burbujas y su distribución

son importantes en la flotación, debido a su efecto

en la eficiencia de la colección y transporte de

partículas.

95

(6) Tamaño de burbuja

Page 96: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El uso de burbujas pequeñas, permite obtener

niveles más elevados de cinética de colección y

transporte de sólidos por volumen de aire.

Por otra parte las burbujas de tamaño muy

reducido presentan una velocidad de ascenso baja

pudiendo ser inferior a la velocidad de descenso

de la pulpa, acarreando la pérdida de partículas

hidrófobas en el flujo de relave.

96

Page 97: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Por lo expresado anteriormente: “existe un

tamaño medio ideal de burbujas en

función del tamaño medio de las

partículas, que podrá ser ajustado a

través de las variables operacionales

del sistema de aireación y la adición de

espumantes”.

97

Page 98: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El diámetro y la distribución de tamaño de las

burbujas depende del tipo de generador de

burbujas, de su operación y mantenimiento, del

flujo de aire y de la adición de reactivo

espumante.

En columnas de flotación industriales, donde se

controla el flujo de aire y se usan generadores de

burbujas independientes del transporte y la

dispersión de la pulpa, se han observado

diámetros de burbuja en el rango de 0,5 a 2,0

[mm].

98

Page 99: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El uso de diámetros de burbuja pequeños favorece

la captura y transporte de las partículas más

finas. Sin embargo, existe un límite asociado a la

velocidad mínima de ascenso de la burbuja

relativa al movimiento descendente de la pulpa.

De esta forma, las burbujas de 0,2 a 0,4 [mm] o

más pequeñas no alcanzan a superar la velocidad

mínima y son arrastradas a las colas, debido a la

disminución de su velocidad terminal por efecto

del enjambre de burbujas y la carga mineral.

99

Page 100: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Además, la generación de burbujas muy pequeñas,

aumenta la retención de gas en la zona de

colección y aumenta el arrastre de pulpa a la

espuma, llegando a perder la interfase, lo que

favorece el arrastre de partículas finas al

concentrado.

La Figura siguiente, muestra una distribución de

tamaño de burbujas observada en una columna de

flotación del concentrador de Andina.

100

Page 101: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

101

Figura: Distribución de tamaño de burbujas en columna

industrial

Page 102: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

TAMAÑO DE BURBUJA

McGill Bubble Size Analyzer (MBSA)

Válvula

Cámara

Luz

Difusor de luz

Cámara de

exposición

Tubo de muestreo

Ventana

CELDA DE

FLOTACIÓN

102

Page 103: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Baja concentración

de espumante Alta concentración

de espumante

TAMAÑO DE BURBUJA

Imagen típica (columna de laboratorio)

103

Page 104: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

TAMAÑO DE BURBUJA

MBSA en operación

104

Page 105: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

TAMAÑO DE BURBUJA

MBSA en operación

105

Page 106: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La dispersión de gas resulta

en una población de

burbujas con un rango de

tamaños que depende de la

técnica y condiciones

usadas;

La medición del tamaño de

burbujas produce como se

espera una distribución; y

Por razones prácticas, un

diámetro equivalente es

calculado a partir de la

distribución.

TAMAÑO DE BURBUJA Definición

106

Page 107: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4

FR

EC

UE

NC

IA P

OR

NU

ME

RO

, %

TAMAÑO DE BURBUJA, mm

TAMAÑO DE BURBUJA

Resultados procesamiento de imágenes

107

Page 108: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

TAMAÑO DE BURBUJA

Diámetros promedio d10 y d32

di = 1 2 3 4 5

09,455

225

)2516941(

)125642781(

d

dd

2

i

3

i

32 ==++++

++++==

∑∑

3=5

15=

5

5+4+3+2+1=

n

d=d

i

i

10 ∑∑

108

Page 109: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

TAMAÑO DE BURBUJA

Distribución y diámetros promedios

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5

TAMAÑO DE BURBUJA, mm

FR

EQ

UE

NC

IA,

%

Distribución

d10

d32

109

Page 110: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA

Comparación de celdas

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4

DIA

ME

TR

O S

AU

TE

R 3

2,

mm

DIAMETRO PROMEDIO D10, mm

Columnas

Celdas mech.

Celda lab.

Uniform size

110

Page 111: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

0

1

2

3

0 1 2 3

DIA

ME

TR

O S

AU

TE

R D

32

, m

m

DIAMETRO PROMEDIO D10, mm

Columna

Cell (aire forzado)

Cell (autoaspirante)

Referencia

CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA

Comparación de condiciones de operación

111

Page 112: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10

CU

MU

LA

TIV

E V

OL

UM

E, %

BUBBLE SIZE, mm

Mechanical cell

Normal operation

Water in sparger

Frother in sparger

Frother in feed/sparger

CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA

Evaluación de estrategias de operación

112

Page 113: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

0

1

2

3

0 500 1000 1500 2000 2500

BU

BB

LE

SIZ

E, m

m

GAS FLOW RATE, scfm

Original

Modified

d32

d10

CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA

Evaluación de modificación de equipos

113

Page 114: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El proceso de limpieza o separación corresponde

al paso de las burbujas con mineral colectado a

través del lecho de espuma hasta el rebalse de

concentrado.

114

(ii) Zona de limpieza

Page 115: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

En esta zona, sin embargo, no existen modelos

adecuados para describir el proceso en forma

práctica.

Por esta razón, los modelos cinéticos comúnmente

consideran la celda como una sola unidad, y por lo

tanto, se derivan parámetros y constantes

cinéticas que describen la operación global de la

celda.

115

(ii) Zona de limpieza (cont.)

Page 116: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Las principales variables en la zona de separación

o espuma, además del flujo de gas, son:

• Bias.

• Agua de lavado.

• Altura de espuma.

116

Page 117: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El bias representa la fracción neta de agua que

fluye a través de la espuma y es el principal

responsable de la acción de limpieza (rechazo de

partículas finas arrastradas hidráulicamente) en

la espuma de columnas de flotación.

Se considera un bias positivo cuando el agua de

lavado es superior al agua recuperada en el

concentrado, y entonces parte del agua fresca se

recupera en el relave de la columna.

117

(a) Bias

Page 118: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El bias se estima comúnmente como la diferencia

entre los flujos volumétricos del relave (Qt) y la

alimentación (Qf), mediante la siguiente ecuación:

118

ft Q - Q BIAS B ==

Page 119: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Otra forma consiste en la determinación de una

razón de bias, es decir:

119

f

tB

Q

Q R =

Page 120: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Típicamente se recomiendan valores de RB de 0,05

a 0,15.

Sin embargo, pueden calcularse valores más

precisos de bias a partir de la diferencia entre el

flujo de agua de lavado y del agua del

concentrado.

120

Page 121: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La estimación del bias como diferencia de los

flujos volumétricos de alimentación y relave tiene

dos importantes desventajas:

i) No considera el flujo volumétrico del sólido

flotado, muy importante en etapas de

limpieza, lo que implica un consumo excesivo

de agua.

ii) La diferencia de dos mediciones de flujos

grandes (con error pequeño) puede significar

errores superiores al 100% en la estimación del

bias (flujo pequeño).

121

Page 122: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El agua se agrega generalmente sobre el tope de la

espuma para evitar el arrastre de ganga fina al

concentrado, favoreciendo la limpieza y la

reducción de los insolubles.

122

(b) Agua de lavado

Page 123: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La adición de agua fresca reemplaza en forma más

eficiente el concepto de dilución de la pulpa en las

etapas de limpieza, y tiene dos funciones básicas:

a) Reemplazar el agua de alimentación en la

fracción flotada al concentrado, minimizando

el arrastre hidráulico de partículas hidrófilas.

b) Aumentar la estabilidad de la espuma, menor

coalescencia de burbujas.

123

Page 124: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Con la adición de agua de lavado se aumenta la

selectividad del proceso sin pérdida de

recuperación.

La efectividad del agua de lavado depende,

idealmente, del flujo y de la distribución

homogénea del agua, abarcando toda el área de la

espuma, sin perjudicar el transporte del material

flotado.

124

Page 125: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La velocidad superficial mínima del agua de

lavado, Jw, será la necesaria para formar un lecho

de espuma estable, y alcanzar el flujo de bias

adecuado para una efectiva acción de limpieza.

125

Page 126: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El efecto del agua de lavado en las columnas se

ilustra en la figura siguiente, donde se comparan

los flujos de agua de una columna y de una celda

mecánica.

En la columna se aprecia que el agua de lavado

“reemplaza” el agua de alimentación en el

material flotado (concentrado) y se distribuye

entre esta fracción y la fracción que retorna a la

zona de colección. De esta forma se genera un

flujo neto descendente de agua (bias) que

minimiza los efectos de arrastre hidráulico de las

partículas que pasan al producto flotado. 126

Page 127: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

127

Figura: Flujos

de agua en

celda mecánica

y en columna de

flotación

Page 128: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Las limitaciones de la velocidad superficial de

agua de lavado (Jw) son:

a) Flujos de agua de lavado grandes aumentan

fuertemente el mezclado en la espuma. Se observa

un aumento en la recirculación de líquido y en la

coalescencia de las burbujas, debido al aumento

de la turbulencia. Al aumentar la turbulencia, el

agua de alimentación se cortocircuita a través de

la espuma produciendo una reducción en la ley del

concentrado.

128

Page 129: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

b) El uso de Jw elevado aumenta el consumo de

agua y produce una dilución del concentrado,

dificultando y elevando los costos de las etapas

posteriores de espesamiento y filtración.

c) El aumento de Jw aumenta Jb (bias) y reduce el

tiempo de residencia en la zona de colección. Esto

se traduce en pérdida de recuperación, o

capacidad de colección.

129

Page 130: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Para seleccionar el valor adecuado de Jw se debe

considerar que la acción del agua de lavado es más

eficiente para velocidades superficiales de aire Jg

< 2 [cm/s].

Para valores de Jg > 2 [cm/s], se debe aumentar Jw

para reducir el arrastre de agua de alimentación

hacia la espuma.

130

Page 131: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La altura de la espuma es una variable importante

en la selectividad del proceso de flotación. Una

columna de flotación trabaja generalmente con

lechos de espuma que varían entre 0,5 a 1,5 [m].

En escala piloto estos valores se sitúan entre 0,4 y

1,0 [m].

No existe una regla general para la determinación

de la altura del lecho.

131

(7) Altura de espuma

Page 132: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Si el arrastre hidráulico es el principal problema

del proceso, un lecho de espuma relativamente

bajo (0,4 – 0,6 [m]) es suficiente, siempre que el

arrastre de las partículas sea eliminado cerca de

la interfase, cuando se opera a velocidades de

aire moderadas Jg < 1,5 [cm/s].

Por otro lado, si el objetivo es obtener una alta

selectividad entre las especies hidrófobas o si el

flujo de aire es elevado, se recomienda trabajar

con lechos de espuma mayores (1 – 1,5 [m]).

132

Page 133: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

El lecho de espuma puede dividirse en tres

secciones:

a) Lecho expandido de burbujas.

b) Lecho empacado (relleno) de burbujas.

c) Espuma con drenaje convencional.

133

Page 134: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

En la primera sección, arriba de la interfase

pulpa-espuma, la espuma se forma como resultado

de las colisiones de las burbujas contra la

interfase.

134

Page 135: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Las burbujas son desaceleradas bruscamente

reduciendo 4-5 veces su velocidad, lo que genera

una onda de choque.

Este fenómeno parece ser la principal causa de

coalescencia de las burbujas y pérdida de mineral,

donde la fracción de líquido es elevada (ᵋl > 26%),

debido principalmente al arrastre de líquido

asociado a las burbujas que ingresan a la espuma

y al drenaje de líquido por gravedad desde las

secciones superiores de la espuma, formándose así

un lecho expandido de burbujas.

135

Page 136: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La segunda sección se extiende desde el tope de la

primera sección hasta el punto de introducción de

agua de lavado.

En esta sección, la fracción de líquido se mantiene

elevada y se observa una moderada coalescencia

de burbujas, causada por el movimiento de las

burbujas mayores que atraviesan el lecho de

espuma, todavía con forma esférica.

136

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La última sección se sitúa inmediatamente encima

del punto de introducción de agua de lavado y

consiste en una espuma formada por burbujas

hexagonales o polihedrales, donde la pulpa drena

por gravedad a través de las aristas denominadas

“plateau borders”. En esta sección la fracción de

líquido es inferior al 20%.

137

Page 138: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

La altura del lecho de espuma junto con el flujo de

agua de lavado y el flujo de aire, son variables de

gran importancia para la obtención de una alta

selectividad en el proceso de flotación.

138

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7.5. Cálculos de volumen de

circuito y número de celdas

139

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i. De acuerdo al balance de materiales.

1. Circuito primarios (rougher):

El tamaño de las máquinas de circuitos de flotación

primaria se determina sobre la base de datos de

laboratorio o de trabajo experimental en continuo

a escala piloto.

Los tiempos de retención en celda de laboratorio

(batch) generalmente se multiplican por dos en el

escalamiento a una planta de flotación continua,

debido a:

140

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a. En los ensayos a escala de laboratorio cada

porción del sólido tiene el mismo tiempo de

residencia tomando ventaja de la oportunidad de

flotar. En celdas de flujo continuo hay una

distribución de tiempos de retención para cada

unidad de sólido.

141

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b. Parte de la pulpa (o sólidos) pasa a través del

circuito más rápido que el promedio o tiempo de

residencia nominal indicado.

Esta porción de la pulpa (o sólido) se dice que está

"en cortocircuito". Una parte reside más tiempo

que el nominal, de aquí, la recuperación será

incompleta para esta porción.

142

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Por las razones anteriores y debido a que las

celdas de laboratorio son mejores mezcladores que

las celdas a escala de planta, el factor de

escalamiento de dos es razonable.

El dato del tiempo de residencia a escala piloto

continua, a menudo se mantiene el mismo valor o

se reduce levemente en el escalamiento al diseñar

una planta industrial.

143

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El volumen neto de las celdas comerciales

verdadero ocupado por la pulpa puede ser tan bajo

como 50 - 60 % del volumen nominal. Para cada

celda particular debe tomarse en cuenta:

a. Todo el volumen ocupado por el rotor, estator,

cañerías, bafles, tubos, etc.

b. Aire que entra en la pulpa (rango 5 - 30 %). Un

valor usual es de 15 % de volumen de aire.

144

Page 145: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

145

Page 146: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Conociendo los datos de velocidad de alimentación

de sólido seco, peso específico de sólido, densidad

de pulpa y tiempo de residencia en planta, se

puede calcular el volumen efectivo requerido para

cada circuito de flotación.

146

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Una vez que se selecciona una celda particular, su

volumen efectivo para pulpa debe ser calculado o

estimado y el número total de celdas puede

entonces ser fácilmente calculado.

En concentradores de gran capacidad el circuito

primario-barrido (rougher – scavenger)

normalmente será dividido en varios bancos

idénticos de celdas.

147

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Por ejemplo, si la velocidad de alimentación de

sólidos es menor que 500 t cortas/hora sólo un

banco primario- barrido se debería usar

normalmente.

A veces el número de bancos primario- barrido se

selecciona para emparejar el número de circuitos

de molienda.

148

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El uso moderado de máquinas de flotación de gran

volumen significa que varios circuitos de molienda

pueden alimentar un banco de celdas primarias-

barrido.

El número mínimo de celdas por banco se elige

para minimizar "corto - circuito" de la pulpa.

149

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2. Circuitos de limpieza (cleaner):

Estos circuitos operan a menor densidad de pulpa

que los circuitos primario-barrido con el objeto de

aumentar la selectividad.

150

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Para asegurar la recuperación de partículas de

flotación lenta, el tiempo de retención de la pulpa

en cada etapa de limpieza debiera ser a lo menos

tan largo como el circuito primario. Finos

completamente liberados pero de flotación lenta a

menudo se pierden por despreciar esta

característica de diseño.

151

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La determinación del volumen requerido de los

circuitos de limpieza sigue la misma ruta general

que la descrita más arriba para el banco primario-

barrido.

Los bancos de celdas de limpieza no necesitan ser

tan largos como los bancos primarios puesto que

normalmente no se hará ningún intento para

producir un relave descartable. Una pequeña

cantidad de corto - circuito puede por lo tanto

tolerarse en cada circuito de limpieza.

152

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Para alcanzar una mayor flexibilidad del circuito

de limpieza final se prefiere usar una configuración

de tanque celda a celda. Esto es especialmente

cierto cuando la velocidad de producción de

concentrado final puede variar ampliamente y

rápidamente.

153

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Para calcular el número de celdas de un

determinado circuito de flotación, se pueden

emplear las siguientes fórmulas:

154

Page 155: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

k*V*1440

t*VN

k

c

• N = número de celdas.

• t = tiempo de flotación (min).

• Vk= capacidad nominal de la celda (m3).

• k = razón de volumen de pulpa real en la celda a

volumen geométrico de la celda (k 0,65 - 0,75).

• Vc= flujo de pulpa que entra a flotación (m3/día).

155

Page 156: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

s

1R*QV

• Q = flujo de mineral (t/día).

• R = razón de líquido a sólidos en la pulpa.

• s = gravedad específica del mineral.

156

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ii. De acuerdo a modelos cinéticos.

Otra forma de determinar el número de celdas de

un circuito, es a partir de modelos cinéticos de

flotación, según se plantea en el siguiente ejemplo.

Un banco de flotación de 6 celdas, entrega un

relave final con una ley de 0,25 (% Cu). ¿Cuántas

celdas deberían agregarse para obtener una ley

final de relaves de 0,15 (% Cu)?. La alimentación

tiene una ley de 2,5 (%Cu).

157

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Considere que la cinética es constante para todo el

banco y que la recuperación puede estimarse,

según:

ónalimentaci la en Cu) (%

relave el en Cu) (% - ónalimentaci en Cu) (%R

158

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Para resolver el problema, se utilizará, por

ejemplo, la ecuación cinética para flujo continuo

de García - Zúñiga:

Nn

kτ1

11RR

• R = recuperación (%).

• Rn = recuperación máxima alcanzable a tiempo

prolongado (%).

• k = constante cinética (min-1).

• = tiempo de residencia (min). 159

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Desarrollo:

a) Determinación de los parámetros del modelo

cinético:

1. Cálculo de R:

% 90 ó 0,92,5

0,252,5R

2. Se asume Rn = 1

3. Con los dos valores anteriores se determina k,

reemplazando en la ecuación cinética, se obtiene:

k = 0,468 160

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b) Cálculo de N, según la ecuación cinética, para

las condiciones del problema:

N0,4681

11*10,94

N = 8

Por lo tanto, se deben agregar 2

celdas al circuito. 161

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7.5. Elección del tamaño de

celda según capacidad de

planta

162

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Aunque es intuitivamente obvio que los costos de

adquisición, costos de instalación y costos de

operación son menores en las celdas de gran

volumen, debe considerarse que los resultados

metalúrgicos obtenidos deben ser a lo menos igual

a aquellos obtenidos con celdas de menor tamaño.

163

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En la próxima tabla se ilustra esto más

específicamente en término de aquellos factores

que contribuyen a los costos de adquisición,

instalación y construcción.

Se consideran los efectos al cambiar las antiguas

celdas Wemco de 51 (pie3) (1,44 m3) frente a las de

425 (pie3) (12 m3) y de 1.000 (pie3) (28 m3).

164

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Tabla Nº 1. Comparación de factores económicos de

acuerdo al tamaño de celda.

(pie3) L*W

(pie3) Nº Razón (pie2) Razón (pie) Razón Razón

51 5,5*5 563 1,0 16.800 1,0 3.700 1,0 1,0

425 12*9 68 0,12 7.350 0,44 840 0,23 0,52

1.000 13,7*10 28 0,05 4.900 0,29 323 0,09 0,39

Tamaño de celda Unidades Área Longitud total Costo

165

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Las condiciones operacionales consideradas son:

• 50.000 tpd, 20 % sólidos, 6 (min) flotación

primaria o 28.750 (pie3) volumen de la celda.

• 51 (pie3) 40 bancos de 14 celdas.

• 425 (pie3) 5 bancos de 14 celdas.

• 1.000 (pie3)2 bancos de 14 celdas.

166

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Las conclusiones son las siguientes:

• El número de celdas se reduce a un 12 % y 5 %

respectivamente al usar las celdas de 425 y 1.000

(pie3).

• El área de piso, aquella ocupada por las celdas,

cajones de alimentación, cajones de conexión, etc.,

se reduce a 44 % y 29 % del original igual a 16.800

(pie2) con las celdas de 51 (pie3). Esto tendrá un

efecto obvio sobre los costos de construcción.

167

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• La longitud total de los bancos de celdas se

reduce a 23% y 9% del valor original de 3.700

(pies) con las celdas de 51 (pie3); esto junto con la

reducción del número de celdas, tendrá un efecto

sobre los costos de instalación.

• Los costos de las celdas mismas basados en

algunas extrapolaciones se reduce a 52 % y 39 %

con respecto a las celdas más pequeñas.

168

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Ventajas de las celdas de gran volumen:

1.- Menor espacio de piso y costo de capital.

2.- Menor número de motores.

3.- Menor número de canaletas y cañerías de

unión.

4.- Menor número de bombas.

5.- Menor costo en el sistema de manejo de

reactivos.

6.- Menor costo de operación.

7.- Menor consumo de potencia por unidad de

volumen.

8.- Menor costo de mantenimiento.

169

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A pesar de lo anterior debe tenerse cuidado con los

problemas de "corto circuito", por esta razón aún

en el caso de celdas de gran volumen no sería

recomendable usar bancos con menos de 8 celdas,

situación que se presenta en las celdas de tipo

mecánico.

También, existe en el mercado las celdas

neumáticas de flotación, las cuales operan con

recirculación de los relaves y por tanto ayudan a

minimizar el problema en cuestión.

170

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Las ventajas que a menudo se atribuyen al caso de

grandes bancos de celdas pequeñas son:

1.- Mayor flexibilidad del circuito.

2.- Menor corto circuito.

3.- Mejor control de espuma.

4.- Menos sensibles a repentinas fluctuaciones.

171

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El problema es saber cuantas celdas se requieren

en un banco para obtener estas ventajas.

No debe olvidarse que la disminución de la razón

área de espuma/volumen de celda que

experimentan las celdas con el aumento del

volumen, puede dificultar el rebalse de la espuma

en las celdas de gran volumen.

172

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173

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174

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175

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7.6. Circuitos de flotación

176

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Un circuito de flotación representa una solución

económica al problema de tratamiento de una mena

particular.

La flotación comercial es un proceso continuo, en el

que las celdas están arregladas en serie formando

un banco y estos en circuitos.

Los circuitos de flotación se dividen en dos grupos

de acuerdo a su objetivo dentro del proceso, se

definen como:

177

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i. Circuitos recuperadores:

Este tipo de circuito tiene por objetivo recuperar

la mayor cantidad de especie mineral útil. Se

encuentran dos tipos de circuitos que tengan esta

finalidad:

a) Circuito primario (rougher).

b) Circuito de barrido (scavenger): en la

actualidad están asociados a los circuitos de

limpieza que emplean celdas columnares,

anteriormente este circuito era alimentado por el

relave de la etapa primaria. 178

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ii. Circuitos Limpiadores:

El principal objetivo de estos circuitos es limpiar

los concentrados, provenientes de la etapa

primaria, para elevar la ley del metal útil

contenido en el mineral.

Pueden existir dos tipos de circuitos limpiadores:

a. Limpieza (cleaner).

b. Relimpieza (recleaner).

179

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En cada uno de los circuitos de flotación, el nivel

de pulpa se puede manejar, a través de los

cajones. El espesor de la capa de espuma se regula

y cuando es menor, da una mayor velocidad de

flotación aunque la ley pueda bajar. En cambio si

el espesor es mayor, la ley aumentaría.

180

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Para aprovechar mejor el circuito primario se

flota hasta obtener una ley en la última celda igual

a la ley de alimentación.

El circuito de barrido trabaja con los mas pequeños

espesores de espuma, que concuerda con los

mayores flujos de aire a estos circuitos.

181

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7.6.1. Ejemplos de circuitos de flotación.

Figura Nº 7.1. Circuito básico de flotación, que

incluye las etapas primaria y de barrido.

PRIMARIA BARRIDO Colas Alimentación

Concentrado

182

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PRIMARIA BARRIDO

LIMPIEZA

Colas Alimentación

Concentrado

Figura Nº 7.2. Circuito básico de flotación, que incluye

las etapas primaria y de barrido, y de limpieza. 183

Page 184: 260975944 14-tecnologia-de-flotacion-29-12-11

Figura Nº 7.3. Circuito de flotación, que incluye las

etapas primaria, limpieza y de barrido limpieza

Concentrado

PRIMARIA

LIMPIEZA BARRIDO

LIMPIEZA

Colas Alimentación

184