4 Maquinas de Flotacion

8/12/2019 4 Maquinas de Flotacion

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PROCESAMIENTO DE MINERALES - MINERAL RGIA I ING. NA TANIEL LINARES G.

CAPITULO IV

MQUINAS Y CIRCUI TOS DE FLOTACIN

4.1. OBJETIVO.Al culminar el estudio de este capitulo, el estudiante tendr un conocimiento razonable del tipo de mquinas de

flotacin, su utilizacin, funcionamiento y operacin. Ser capaz de dimensionar y seleccionar mquinas de flotacin,

conocer el tipo de circuitos de flotacin, asimismo quedar instruido en lo que respecta a celdas columnas, su

dimensionamiento y operacin.

4.2. MQUINAS DE FLOTACIN.Desde que se descubri y desarroll la flotacin como un proceso de concentracin, se han utilizado muchos diseos

de mquinas de flotacin. Se puede definir como el equipo utilizado para efectuar el proceso de flotacin consistente

de tanques de seccin rectangular o cilndrica, dispuestas en bancos de un cierto nmero de celdas. El objetivo es

asegurar un flujo de pulpa homogneo a travs de ellas y que las partculas estn sometidas a un tiempo uniforme de

tratamiento. Todas ellas pueden considerarse o clasificarse segn su modo de agitar o airear la pulpa, en dos

categoras:

Mquinas de flotacin mecnica o convencional. Mquinas de flotacin neumtica-celda columna.

4.2.1. MQUINAS DE FLOTACIN MECNICAS O CONVENCIONALES.

Este tipo de celdas han sido y son en la actualidad las de mayor uso en las Plantas Concentradoras del mundo y del

pas. Se caracterizan por tener un agitador mecnico formado por un eje vertical unido a un impulsor de diseo

especial y un difusor, que mantienen la pulpa en suspensin y dispersa el aire dentro de ella.

Segn el mtodo o forma de aireacin, este grupo de celdas se pueden subdividir en:

Celdas sub-aireadas o auto-aireadas. Celdas de aireacin forzada

En las celdas auto-aireadas, el mecanismo de agitacin (dispersor-difusor) sirve tambin para aspirar y dispersar el

aire en la pulpa, el cual es necesario para la flotacin. Por lo tanto, para medir o controlar el volumen necesario de

aire, estas celdas poseen una vlvula reguladora de accin manual o automtica.

En las celdas de aireacin forzada, para suministrarles el volumen de aire necesario para la flotacin, necesitan de un

equipo adicional denominado Soplador (Blower), el cual insufla el aire generalmente a 1 atmsfera de presin.

Tambin poseen un mecanismo de regulacin del volumen de aire.

En las celdas mecnicas, al entrar en operacin, en su volumen interior, se encuentran tres zonas bastante bien

definidas. Estas zonas son:

Zona de mezcla,localizada en el entorno del mecanismo de agitacin (A), donde el aire se dispersa en

pequeas burbujas debido a la alta turbulencia que aqu se produce y toman contacto con las partculas

de mineral ya hidrofobizado.

Zona de separacin, de movimiento hidrodinmico poco turbulento (B), en donde las burbujas se

agrupan unas con otras y drenan partculas indeseables que pudieran haber sido atrapadas o

arrastradas.

Zona de espuma o con cent rac in, que es bastante tranquila en relacin a las dos primeras C, donde

se forma un lecho o colchn de espumas de altura variable y que contienen el mineral valioso en la ley

o grado requerible, segn el circuito de flotacin, por lo tanto, es removida o rebosa de la celda,

formando el concentrado respectivo.

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En la figura 4.1 se muestra las zonas que se producen en una celda mecnica, durante la operacin.

Fig. 4.1. Esquema de las zonas en una celda mecnica de flotacin, operacin e instalacin.

A este tipo pertenecen las celdas:1). Agitair -Galigher. 2). Outokumpu. 3). Denver. 4). Wenco. 5). WS- Morococha,

que pueden operar individualmente o en bancos de flujo abierto, o divididos en varios compartimientos.

Las funciones que cumplen las celdas de flotacin son:

1. Mantener en suspensin al interior de la pulpa todas las partculas minerales, incluyendo las msgrandes y pesadas, evitando la segregacin de los slidos por tamaos o densidad.

2. Proporcionar una buena dispersin de aire en burbujas pequeas al interior de la pulpa.

3. Permitir que todas las partculas de mineral valioso que ingresan a la celda tengan la misma

probabilidad de ser flotadas.

4. Permiten el buen control de la altura de pulpa, la altura del lecho de espumas, aireacin y grado de

agitacin.

5. Promover las colisiones entre partculas minerales hidrofobizadas y las burbujas de aire, de modo que

el conjunto mineral-burbuja tenga baja densidad y pueda elevarse desde la pulpa hasta la zona de

espumas o concentracin.

6. Mantener condiciones de poco movimiento en la zona inmediata debajo de la zona de espuma, para

minimizar el ingreso de pulpa e las espumas, evitando que la zona de espumas se rompa por la

turbulencia generada.

7. Procurar el transporte eficaz de la pulpa de alimentacin a la celda y permitir una adecuada evacuacin

de los relaves y concentrados.

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Los principales factores que se consideran para la evaluacin de la eficiencia de una mquina deflotacin son:

Capacidad o alimento en m /h o t/h por unidad de volumen

Consumo de energa

Rendimiento metalrgico representado por la ley o grado y/o la recuperacin.

Flujo especfico de aire para controlar el nivel y la calidad de la espuma.

Dispersin de burbujas

Consumo de reactivos

Mantenimiento y disponibilidad de repuestos.

En la seleccin y diseo de las celdas de flotacin influyen principalmente las siguientes variables:

1. La molienda.

2. Los reactivos de flotacin

3. El tiempo de flotacin.

4. El porcentaje de slidos

1. La molienda,de acuerdo al tamao de partcula afecta al tiempo de flotacin y a la cantidad de reactivos que serequiere, debido a la superficie especfica de las partculas, es decir, la interrelacin que existe entre la masa y la

superficie de la partcula. Del mismo modo, la recuperacin generalmente aumenta a medida que el grado deliberacin incrementa, pero decae cuando las partculas del mineral valioso son mas pequeas del tamao

necesario, es decir, se pasa a una sobre-molienda.

2. La cantidad y tipo dereactivos de flotacinutilizados son importantes para seleccionar el material del cual estfabricada la celda.(ejemplo: H2SO4).

3. Eltiempo de flotacin,que est relacionado al comportamiento cintico del mineral valioso y de la ganga, sedenomina tambin tiempo de residencia, a travs del cual se logra la mxima recuperacin del mineral valioso.

Es propio de cada mineral y vara de una mina a otra.

4. Elporcentaje de slidoses el factor con el cual se determina el volumen de pulpa que debe manejarse por cadatonelada de mineral. Este valor se determina experimentalmente, debido a que unos minerales se recuperan

ms fcilmente a bajos porcentajes de slidos y otros a altos porcentajes de slidos.

En el Per las celdas mecnicas ms utilizadas son: Agitair-Galigher, Denver, Morococha, Wenco yOutokumpu, hoy hay nuevas versiones, producto de la fusin de las compaas fabricantes.

1. Las celdasAGITAIR-GALIGHERtrabajan con aire a presin (1-2psi) insuflado por el mecanismo del impulsor yque puede ser regulado de acuerdo a las necesidades de operacin o funcionamiento de la celda. El diseo de

su estabilizador evita lugares muertos en la zona de agitacin previniendo la acumulacin de arenas. La

velocidad del impulsor puede ser regulada entre 800 y 1200 RPM. dependiendo de la etapa de operacin. Son

ideales en las etapas de desbaste (Rougher) y de recuperacin (Scavenger). En la tabla 4.1 se puede apreciar

algunas caractersticas importantes de sus modelos.

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Tabla 4.1. Caractersticas de las celdas Agitair-Galigher.

Modelo Tamao de celda ---------------------------- *Volumen de celda pie

Impulsores por celda

L x V A x L x H

8 x 0,3 8 x 8 x 8 0,3 1

12 x 1,0 12 x 12 12 1,0 1

15 x 1,6 15 x 15 x 12 1,6 1

24 x 10 24 x 24 x 27 10,0 1

36 x 22,5 36 x 36 x 40 22,5 1

48 x 32 48 x 48 x 24 32

48 x 50 48 x 48 x40 40 1

60 x 60 60 x 60 x 30 60 1

60 x 100 60 x 60 x 48 100 1

78 x 150 78 x 78 x 48 150 1

78 x 200 78 x 78 x 56 200 1

96 x 200 96 x 96 x 40 200

90 A x 300 120 x 90 x 54 300 1

120 x 300 120 x 120 x36 300 1

120 A x 400 120 x 120 x 54 400 1

120 x 400 120 x 120 x 48 400 4

120 A x 500 120 x 120 x 64 500 1

144x650 144 x 144 x 54 650 4

120 A x 1000 240 x 120 x 64 1000 2

2.Las mquinas de flotacinDENVERpueden ser bancos de flujo abierto o dividido por celdas individuales. De estasltimas lassub A son ampliamente usadas principalmente por su versatilidad para modificar circuitos, debido a

las caractersticas de su impulsor que al actuar como succionador no solo produce una auto -aireacin sino que

evita el uso de bombas para el manipuleo de concentrados y relaves. Es por ello que estas celdas se utilizan en

las etapas de limpieza o separaciones diferenciales.

Tabla 4.2 Especificaciones para mquinas de flotacin

DENVER D-RCELDAS DE PROFUNDIDAD ESTANDAR

Volumen por celda, pie3 N de Mquina HP de motor por 2 celdas

3 8 H

10 12 3

12 15 3

18 18 5

25 18-sp 7

40 21 10

50 24 15

100 30 25

200 200 30

CELDAS DE POCA PROFUNDIDAD

20 18 sp - 20 5

30 21 - 30 7

40 24 - 40 10

60 30 - 60 15

Mquina de flotacin DENVER CELDA A CELDA

3 8 1

10 12

12 15 2

18 18 3

25 18 sp 3

40 21 5

50 24 7100 30 10 - 15

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Celda DENVER Sub-A y detalle interno 3.

MQUINAS DE FLOTACIN WS-MOROCOCHA (PERUANAS).

Las mquinas de flotacin WS-Morococha (Peruanas), son celdas tipo tanque, cuyas caractersticas son:

Gran volumen y capacidad por cada unidad

Operacin independiente en cada maquina

Mnima superficie de construccin y no necesitan cimentacin especial.

Esencialmente se trata de maquinas de flotacin cilndricas con una relacin altura-dimetro mayor a la

unidad (H/D > 1).

La pulpa es alimentada sobre un disco, el cul dispersa tanto la pulpa como las burbujas de aire

succionadas por accin del impulsor, originando la mineralizacin de estas burbujas. El relave es descargado por un tubo que forma un codo de 900.

Estas mquinas tienen buen rendimiento metalrgico, pero alto consumo energtico y la regulacin del nivel de

espuma es dificultoso. En la tabla 4.3 se indican las caractersticas importantes de este tipo de mquinas.

Tabla 4.3. Caractersticas de las celdas WS(Morococha)

Tamao Volumen Potencia

Dimetro x Altura Pies Cbicos HP

60 x 90 5 0,75

90 x 120 24 2,00120x150 54 4,00

150x180 99 7,50

180x210 166 10,0

210x240 259 13,0

240x270 378 15,0

270x300 556 20,0

4.LasMQUINAS DE FLOTACIN OUTOKUMPU,cuentan con un novedoso diseo del impulsor, basado enprincipios hidrodinmicos. El aire es insuflado a la celda a travs del eje hueco del impulsor a relativa

profundidad; las placas como hojas en el tope ocultan al impulsor tipo turbina. El conductor externo y las hojas

verticales en el perfil del impulsor, estn diseadas para balancear el incremento de la presin hidrosttica en

las fuerzas dinmicas que desarrolla el impulsor al dispersar el aire. Cada hoja dispersora del impulsor es un

efecto vaciado en perfiles en "U" invertidas. Esto sirve para atraer la pulpa desde el fondo de la celda y

bombearlo fuera, para mezclarlo ntimamente con el flujo de aire disperso. Las hojas angostas del estator querodean al impulsor convierten la verticidad tangencial arremolinan la pulpa a un flujo radial, de ah que las celdas

OK tienen una excelente caracterstica de mezclado y puede mantener an

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partculas slidas de gran tamao en suspensin a travs del tanque.

Las ventajas de utilizacin de las celdas de flotacin OK son:

Bajo consumo de energa.

Mejor dispersin del aire.

Suspensin completa.

Arranque con carga.

Bajos costos de desgaste y mantenimiento.

Bajo consumo de reactivos.

Control.

Bajos costos de instalacin.

Reduce los cortocircuitos.

Buen rendimiento metalrgico.

En el cuadro 4.4 se muestran las caractersticas tcnicas de las celdas de flotacin OK.

Cuadro 4.4. Caractersticas tcnicas de las celdas OK

Tipo de Celda Volumen Aproximado Tanque m3

Efectivo m3

RPM Impulsor Potencia Consumida Kw Instalado

Consumido

Aire requerido del Blower Presin (bar)3/min

OK-38 39,1 38,1 150 55 30 - 40 0,33 (4.8) 10 ...... 20

OK-16 16,6 16,0 160 30 15 - 22 0,23 (3,33) 6....15

OK-8 8,4 8,0 180 15 8 - 13 0,17 (2,5) 4....10

OK-3 3,2 3,0 200 7,5 3 - 5 0,14 (2,0) 2.4

OK-1,5 1,6 1,5 220 5,5 1,5 - 4 0,11(1,6) 1....2

OK-0,5 0,6 0,5 240 2,75 0,5 - 1 0,07(1,0) 1

5.Mquinas de flotacinWEMCO.Estas mquinas con aireacin propia fueron originalmente

conocidas (1930) como celdas y comercializadas por la Cyanamid. La combinacin rotor-estatorconsista de piezas mltiples "un rotor enjaulado" rodeado por "un estator enjaulado". Estas

mquinas fueron eficientes en cuanto a su propia aireacin pero careca de las caractersticas de

desplazamiento, proporcionadas por el impulsor y que son necesarias para mantener a los

slidos gruesos en suspensin completa, particularmente en las celdas de gran volumen. En

1967/68 Wenco desarroll un nuevo modelo con dos piezas "1-1 estator-rotor-dispersor"

profundamente combinados, para conseguir una mayor circulacin interna de la pulpa y para

simplificar el mantenimiento. El rotor dispersor, est sumergido a relativa profundidad para

proporcionar una aireacin propia eficiente, aun en mquinas de gran tamao (1000 pies 3).En las

mquinas Wenco ms grandes, el estator-rotor se prolonga hasta ms abajo del dispersor oculto

por un tubo de corriente de aire que sirve para bombear la pulpa desde ms abajo que viene a

ser el falso fondo de cada celda. Este ltimo arreglo provee circulacin interna de la pulpa desde

el fondo en cada celda y est diseado para promover una suspensin uniforme de los slidos,

particularmente de los slidos gruesos.

En la tabla 4.5 se muestran las caractersticas tcnicas de las celdas WEMCO.

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Cuadro 4.5. Caractersticas tcnicas de las celdas WEMCO.

Modelo Volumen de Celda en 3

pies

Dimensiones en pulg. WxLxD Dimetro del rotor altura en

pulgada s

y Potencia Instalada en HP/Celda

66D 100 66x60x47 16x16 15

84 150 84x63x53 16x16 15

120 300 120x90x53 22x23 25 -30

144 500 144x108x63 26x26 30 - 40

164 1000 164x119x93 30x30 60 - 75190 1500 190x140x105 35x38 100-125

Celdas de Flotacin BQR DELKOR

La Celda de Flotacin BQR se ha fusionado con los productos tradicionales de Delkor y ha sido

renombrada como la Celda Flotacin BQR Delkor. Este tipo de estanques circulares de celdas de

flotacin, logra una operacin ptima a travs de un diseo orientado hacia la suspensin adecuada

de los slidos, ajuste de flujo de aire, fcil instalacin del forth-cone,y un interfaz estable de la pulpa-

espuma.Las celdas son utilizadas en unidades Rougher, Scavenger, Cleaning y Re-cleaning y

plantas piloto de celdas pueden ser utilizadas en los proceso de cobre, zinc, metales del grupo

platino, fosfatos, escorias y efluentes.

El nmero de celdas necesarias depender de la aplicacin en particular. Las celdas cuentan con un

estator colgante, fcil acceso al rotor, tasas de flujo de aire ajustables y ajustes del froth coneadems

de una canaleta de recuperacin externa a la zona de pulpa para producir una excelente combinacin

entre aspectos de proceso y bajos costos de operacin.

Ventajas del proceso Altas fuerzas de corte para un mejor contacto con burbujas de partculas

Buen equilibrio entre Ley y Recuperacin alcanzados a travs de una adecuada seleccin del

rotor y el estator

El rea superficial de la burbuja es optimizada fcilmente gracias a la seleccin de la

combinacin de ventilador- rotor-estator.

Fcil optimizacin de procesos gracias a ajustes del suministro de aire y forth cone

Distribucin de aire eficiente

Ventajas operativas Inicio fcil bajo carga

Las condiciones ideales de espuma son mantenidos

Instrumentacin apropiada_consigue un funcionamiento estable

Interfaz espuma - pulpa quieta

Alta disponibilidad y mantencin fcil

Repuestos disponibles

El mecanismo completo es removible para mantenimiento

Beneficios econmicos

El diseo simple, reduce los costos de repuestos

Eficiencia energtica mejorada

Bajo costo de mantencin

En resumen, podemos concluir que una celda flotacin diseada para obtener una buena

recuperacin metalrgica debe reunir las siguientes condiciones:

1. Suministrar suficiente cantidad de burbujas pequeas finamente dispersas en un medio,

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para poder flotar por contacto las partculas deseadas.

2. Proporcionar suficiente circulacin de pulpa para mantener los slidos en suspensin dentro del

volumen disponible.

3. Proporcionar suficiente contacto fsico entre las partculas flotables y las burbujas de aire, resultante en

una eficiente mezcla.

4. Proporcionar suficiente tiempo en el rea de mezclado para que se establezca una matriz estable de

partculas adheridas a las burbujas para la flotacin.

5. Mantener una zona suficientemente tranquila para permitir la separacin de la especie flotable del resto

de la pulpa y evitar el atrapamiento mecnico del material inerte una vez que se forma la cama de

espuma.

6. Mantener un colchn de espuma estable, relativamente sin turbulencia con un flujo uniformemente

dirigido hacia el derrame o rebose.

4.2.2. CELDAS DE GRAN VOLUMEN

Los altos costos de operacin, la no existencia de minas de alta ley, la viabilidad de tratamiento de menas de baja ley

y altas capacidades de tratamiento de las Plantas Concentradoras (5 000 a 240 000 t/d) hace que los fabricantes

diseen celdas de gran volumen para minimizar el tamao acorde a esta necesidad y concordantes con estos tres

factores.

1. Emplear un reducido nmero de celdas con mayor ventaja en la operacin, control y mantenimiento de las

mismas.2. Menor rea requerida para la instalacin.

3. Menor demanda de fuerza requerida.

En consecuencia, hay criterios tcnicos de diseo de estas celdas de gran volumen, que comprenden

fundamentalmente los siguientes:

El tonelaje de alimentacin al circuito.

Variaciones de tonelaje a alimentarse a la seccin de flotacin.

Balance de slidos finos por cada etapa de flotacin.

Concentracin de slidos en peso (Cw) en el alimento a las diferentes etapas de flotacin.

Gravedad especfica de los slidos.

Variaciones de la ley de cabeza. Concentracin de slidos en peso (Cw) en el concentrado de las diferentes etapas de flotacin.

Tiempo de flotacin mnimo.

Volumen til de la celda.

Nmero de celdas por banco.

Variacin mxima del caudal de pulpa para efectos del nmero del clculo de celdas.

Tiempo de acondicionamiento.

Dilucin de la pulpa.

Entre las Celdas de Gran Volumen, las ms utilizadas son:

Celdas Door-Oliver.

Celdas WEMCO.

Mquina de flotacin SmartCell WEMCO

Celdas OUTOKUMPU.

Celdas de Flotacin Svedala RCS (REACTOR CELL SYSTEMS)

A. MQUINAS DE FLOTACIN DOOR-OLIVER.

El diseo de las celdas desarrolladas por la DOOR-OLIVER, est basado en el comportamiento hidrodinmico de

celdas prototipo probadas experimentalmente con pulpas industriales de diferentes tipos de minerales. Estas

caractersticas de comportamiento incluyen una zona turbulenta de mezcla en la parte inferior de la celda, ausencia

de embanques de arena, una zona tranquila, una zona de enriquecimiento y una zona estable de espuma. El

mecanismo en s de estas celdas, consiste de dos partes, El Rotory elEstator.Los propsitos del ROTOR son:

Debe realizar el trabajo de una bomba, manteniendo en suspensin las partculas de mineral,

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sobre todo en las partes inferiores de la celda. Debe

dispersar eficientemente el aire en toda la pulpa.

Este mecanismo que en s es una bomba de alta eficiencia, permite manejar grandes caudales con consumos

energticos relativamente bajos. La alta eficiencia del rotor permite una buena suspensin de las partculas finas y

gruesas. Por tener el rotor la zona de succin en la parte inferior de la celda, permite coger y dispersar aquellas

partculas que se hayan asentado. El flujo positivo de la pulpa y la profundidad del rotor, dispersa las partculas finas

de aire a travs de toda la celda y en las zonas ms bajas, aumentando el contacto con las partculas de mineral y

mejorando las posibilidades de flotacin.

El propsito del ESTATOR, es desviar el flujo de pulpa descargada tangencialmente por la rotacin del rotor en

corrientes de pulpa dirigidas radialmente, lo que mejora la recirculacin de la pulpa y ayuda a evitar los remolinos al

interior de la celda. Estos remolinos, inhiben la formacin de una capa estable de espuma en la superficie de la pulpa.

El flujo de pulpa es dirigido por el estator hacia los lados y restringe la turbulencia en la celda de las regiones bajas,

donde la suspensin es importante y deja la parte superior de la celda sin perturbaciones, mantiene las partculas en

suspensin y favorece la dispersin del aire.

El Diseo del tanque de la Celda ayuda a que las partculas de slido ms gruesas fluyan hacia el mecanismo para

favorecer su suspensin. La pulpa se conduce por el fondo del tanque hacia el rotor, desde donde se expele en forma

radial por su parte superior. Esto se ve favorecido por la forma redondeada del fondo de la celda, que tiene un perfiltipo U.

Fig. 4.2. Esquema del mecanismo de flotacin Door-Oliver Fig. 4.3. Conjunto Rotor/Estator de Door-OlivEr

Fig. 4.4. Circuito de flotacin y detalle interno de la celda Dorr-Oliver.

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El tiempo de residencia es crtico para mejorar los rendimientos metalrgicos y este diseo ha reducido el fenmeno

de cargas cortocircuitadas, permitiendo de este modo, que los tiempos de residencia en la Planta, sean muy

cercanos a los tiempos de diseo. En las figuras 4.2, 4.3 y 4.4 se muestran algunas caractersticas de estas celdas.

B. MQUINAS DE FLOTACIN WEMCO.

Las Celdas de flotacin WEMCO de gran volumen que se muestra en la figura 4.5 consiste de un rotor estrella (1)

suspendido en la pulpa dentro de un tubo de recirculacin (3) al fondo de la celda y un tubo cil ndrico (2) en la parte

superior de la celda. Alrededor del rotor est instalado el dispersor (4) como un cuello con orificios a travs de los

cuales pueden pasar las tres fases de material.

En operacin, al girar el impulsor genera un vrtice en la pulpa que se extiende desde la parte interior media del tubo

cilndrico, a travs del rotor, hacia abajo hasta la parte superior del tubo de recirculacin. Esto en el centro del vrtice

genera un vaco, lo cual succiona aire por el orificio superior de entrada (6) hacia el interior del rotor. Este aire al

circular entre las hojas del rotor, se mezcla con la pulpa la cual es simultneamente circulada por el rotor desde el

fondo de la celda a travs del tubo de recirculacin hacia el rotor. Una vez que esta mezcla pasa por el dispersor, no

existe ms accin mecnica de mezclado y el conjunto de partculas flotables y burbujas de aire se separa del resto

de la pulpa flotando hacia la parte superior de la celda. El faldn (5) modifica el flujo originando una zona tranquila

favorable a la formacin de un colchn de espuma estable. Mientras que todos los mecanismos indicados

anteriormente son interdependientes e influencian mutuamente los patrones hidrodinmicos de flotacin de la celda,

el rotor y el difusor son los dos elementos ms importantes. El dimetro del rotor es la clave para extrapolar la

mquina de flotacin, siendo el parmetro dominante en la determinacin de: Transferencia de aire, y Capacidad de

circulacin del mecanismo,(ver fig.4.5).

La capacidad para autoinducir el aire y la recirculacin de lquido del rotor, se determina tambin por la velocidad de

operacin y su submergencia en la pulpa. Esta submergencia se define como la distancia vertical entre la parte

superior del rotor y la superficie de la pulpa cuando el rotor no est en operacin. El funcionamiento hidrodinmico de

un mecanismo de flotacin puede ser representado por un nmero de intensidad de fuerza, por un nmero que

indique el flujo de aire, por la velocidad del rotor y por la submergencia del mismo. En la figura 4.6 se muestra que:

1. Cuando la submergencia del rotor se mantiene constante un aumento en la velocidad del rotor produce un

aumento en la capacidad de transferencia de aire y fuerza. Tambin aumenta la velocidad del lquido.

2. Manteniendo constante la velocidad del rotor, un aumento en la submergencia del rotor, provoca un aumento en

la fuerza requerida por el rotor y una disminucin en la capacidad de transferencia de aire. El aumento de fuerza

del rotor es proporcional al aumento de la capacidad de recirculacin del lquido debido a la mayor submergencia

del rotor manteniendo la velocidad constante.

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Fig. 4.5. Caractersticas hidrodinmicas de una celda de flotacin WEMCO.


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Fig. 4.6. Con Auto-aireacin.

Fig. 4.7. Con induccin de aire.

C. M QUINA DE FLOTACI N SmartCell WEMCO.Esta mquina de flotacin optimiza simultneamente la recuperacin del metal, la ley del concentrado y costos de

operacin, el sistema de flotacin ha integrado lo mejor de dos tecnologas muy

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diferentes. No slo deba los objetivos mecnicos de los slidos en suspensin, la distribucin de aire y coleccin de

espuma se logre con un grado alto de fiabilidad y eficacia, el sistema tambin debe responder dinmicamente a la

velocidad del alimento cambiante y caractersticas.

Las nuevas mquinas de flotacin SmartCell logran ambos objetivos combinando el mecanismo probado WEMCO

1+1, reconfigurado para mejorar la eficacia de energa, con un sistema experto de control incluido. El rendimiento

confiable se construye sobre un mecanismo probado. La serie de SmartCell retiene el mecanismo robusto de

WEMCO 1+1 de aeracin que ha sido probado en miles de instalaciones en todo el mundo. Su cojinete de hierro

colado macizo mantiene la alineacin del rbol exacta bajo toda la carga y momentos, asegurando una vida de

servicio larga. El flujo de aire inducido proporciona aireacin eficiente, simplicidad mecnica y economa. Como la

WEMCO 1+1, la SmartCell puede repararse en lnea y puede reiniciarse fcilmente bajo carga llena. La nueva

configuracin de la celda se aprovecha eficiencia mecnica.

Toda mquina SmartCell caracteriza el diseo de una nueva configuracin de la celda para perfeccionar la eficiencia

de energa, de aireacin y mezclando. Las caractersticas claves incluyen un tanque cilndrico, un tubo de calado

cnico y un arremolinador de espuma. El tanque cilndrico mejora la eficiencia de mezclado y la distribucin de aire

porque todos los puntos en la periferia del tanque son equidistantes de la descarga del rotor. El mezclamiento

uniforme se refleja en la superficie mediante un nivel de espuma estable que hace la mquina SmartCell una opcin

obvia para la etapa de limpieza (cleaner) tanto como la aplicacin a la etapa de desbaste (Rougher). El tubo de

calado cnico mejora el bombeo, la c irculacin y la suspensin de los slidos. Se reduce el cortocircuito aumentando

las oportunidades de contacto burbuja-partcula con un impacto positivo en el rendimiento metalrgico.

El arremolinador de espuma acelera el transporte de los slidos por la superficie de la celda, reduciendo el tiempo de

residencia en la fase espuma y el ingreso de aire requerido para mantener la espuma. Acortando los intervalos de

recuperacin traducido directamente en la economa de energa de aireacin.

Los parmetros de operacin sujeto a control incluyen: oLa

proporcin de aireacin. oLa velocidad del Mecanismo. o

El nivel de la pulpa. oLa profundidad de espuma. oLa

dosificacin del reactivo. oCantidad de agua de lavado del

alimento.

El fondo plano: Ms aprovecha el proceso. Basado solamente en los cambios de diseo mecnico la Mquina de

flotacin WEMCO el SmartCell ofrece reducciones en cambio consumo de energa de 30 - 40 % comparado con

mquinas de flotacin WEMCO 1+1 convencional. La incorporacin de sistemas de control expertos promete

ganancias aun mayores en eficiencia de operacin y rendimiento metalrgico.

Volumen de Mquinas de flotacin SmartCell

12

Aplicacin m ft3

Escala piloto 0,05 1,8

0,15 5,3

5 180

10 35020 710

30 1060

Fabricacin de mquinas 40 1410

de flotacin SmartCell 60 2120

70 2470

100 3530

130 4590

160 5650

200 7060

250 8830


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Fig. 4.9. Caractersticas de la SmartCell

Fig. 4.10. Instalacin de la celda SmartCell y su espuma caracterstica.

D. M QUINAS DE FLOTACI N OUTOKUMPU.

El diseo de la celda de Flotacin mecnica de OUTOKUMPU, hoy OUTOTECdenominada OK Tank Cell, de 100m3, permite el uso de ms variables en la solucin del problema de flotacin existente. Esta celda ha sido diseada de

manera que las variables que pueden usarse para optimizar y controlar el proceso de flotacin son:

Mecnicas:

Dimetro y diseo del rotor.

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Diseo del estator.

Espacios libres inferiores y radiales.

Distancia de transporte de la espuma.

Operativas:

Cantidad o tasa de adicin de aire.

Espesor del colchn de espuma. Velocidad del impulsor.

Superficie de espuma

Bajo estas consideraciones dise el mecanismo llamado "Free Flow" cuya principal caracterstica es

el dimensionamiento de los componentes del flujo. Para que se suspenda las partculas gruesas, el

volumen de flujo de mezcla principal denominado F 2deber ser grande (ver figura 4.11).

El concepto de TankCell rene un rango de conocimiento de flotacin diferente a algo desarrollado

antes. Los elementos mayores de importancia incluyen:

Excelente capacidad de mezclando y dispersin del aire.

La seleccin del mecanismo se basa en el tamao de partcula.

El patente arremolinamiento de la espuma y control del rea superficial. El acercamiento del reactor unitario a la curva cintica.

El control inteligente integrado.

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Configuracin de instalacin celda a celda Outokumpu y operacin

Tabla.4.6. Datos para seleccin de celdas Outokumpu.

Especificaciones tcnicas

Aire aliment./ Presin Potencia/ Consumo/

mecanismo en el eje mecanismo instalada mecanismo ncl. aire(mVmin) (kPa/psi) (kW) (kW)

0K- 100-TC 10 30 33 4.8 11

0

- 132 70 - 110

0K- 50-TC 7 22 30 4.4 75 - 90 60 - 75

OK- 40-TC 5 16 29 4.2 55 - 75 45 - 60

0K- 30-TC 4 13 26 3.8 45 - 55 35 - 45

0K- 20-TC 3 9 23 3.3 37 - 45 20 - 35

0 K-

10-TC 2 5 20 2.9 22 - 30 15 - 25

0 K-

5-TC 1 - 3 17 2.5 11 - 15 7 - 10

MQUINA DE FLOTACIN FLA SH SKIM-AIR.

Ou tokumpudescribe la flotacin en el circuito de molienda como "Flotacin Flash" y ha desarrollado la mquina de

flotacin especialmente para esta aplicacin. Diseada para procesar las arenas del hidrocicln o del rebose del

molino.

La recuperacin de la celdaSkim-Airfrecuentemente representa entre el 30% al 60% de la recuperacin total y losmejores resultados se han obtenido empleando solamente un espumante, para el caso del oro. Los relaves de la

celda Skim-Air fluyen por gravedad hacia el molino de bolas para continuar molindose.

El mtodo FLASH FLOTATION, con su mquina SKIM-AIR, se ha demostrado que existe todava campo para la

investigacin de nuevas formas o tecnologas que nos conlleven a mejorar y optimizar los resultados metalrgicos y

la recuperacin econmica en la mayora de los procesos flotacin de minerales y metales preciosos.

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Rebose del hidrociln a

Fig. 4.12. Muestra la posicin de una celda Skim-Air en un circuito de molienda.

Tabla. 4.7. Dimensiones de celdas Skim-Air

Rotor Motor Flotation air

Diameter

RPM Installed Consumption Min.pressure

Consumption

mm kW kW at shaft bar per mech.m

3/min

SK-1200 1200 97 132 8 0 - 1 0 0 0.55 4 - 10

SK-500 900 130 55 35 - 45 0.44 1 - 6SK-240 650 157 22 8 - 13 0.38 1 - 3SK-80 500 185 11 3 - 5 0.22 0.5 - 1SK-40 400 210 5.5 2 - 4 0.17 0.3 -0.8SK-15 200 370 2.2 1- 1.5 0.12 0.2

Fig. 4.13. Circuito de flotacin con celdas OK-16 y OK-3.

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E. CELDAS DE FLOTACI N SVEDALA RCS (REACTOR CELL SYSTEMS)

Denver Equipment Company fue fundada en 1927 y comienza la fabricacin industrial de las Celdas de Flotacin

Denver Sub A (Submerged-Aereation), mquinas de flotacin celda a celda, basado en el diseo conceptual

Fahrenwald. Este mismo concepto se us por muchos aos y aun se sigue usando con xito en aplicaciones

particulares, especialmente en instalaciones pequeas o remotas. Durante los aos 30 y 40 el avance tecnolgico de

estas mquinas consisti en la aplicacin de nuevos materiales y mtodos de const ruccin, especialmente en el uso

de revestimiento de jebe en la construccin de los impulsores y difusores, Denver fue el lder en el uso de jebe como

material de desgaste.

En los aos 1950 Denver, comienza a liderar la tecnologa de mquinas de flotacin, con la introduccin de la primera

celda de flotacin de 100 pies 3Sub A y Free Flow, es tambin en esta dcada que se desarrollan los nuevos y

especficos espumantes solubles en agua, contribuyendo en mejorar los resultados metalrgicos de flotacin, como

ya hemos visto en 2.

En los aos 1960 con el desarrollo de equipos de trituracin y molienda ms grandes y con productos para flotacin

ms gruesos, oblig a disear celdas de flotacin grandes y que puedan manejar partculas relativamente gruesas y

mantenerlas en suspensin y permitir su flotacin al mismo tiempo. En este momento DENVER desarrollo las

maquinas de flotacin DR capaces de mantener un positivo flujo vertical circulante en los circuitos de flotacin,

usando aire proveniente de sopladores manteniendo una buena y eficiente dispersin mecnica del aire de flotacin,

es en esta dcada que DENVER desarrolla mquinas de flotacin DR de 200 y 300 pies3

. En los aos 1970 la presinde operaciones mineras grandes, con leyes de mineral cada ves mas bajas, exigen a los fabricantes de mquinas de

flotacin desarrollar equipos de gran tamao tambin, en estos aos es que DENVER introduce en el mercado celdas

de flotacin tan grandes como 1250 y 1500 pies3.

El desarrollo deSALA,tambin hace importante contribucin en el desarrollo de mquinas de flotacin en Europa,especialmente en Escandinava, En 1940 el profesor Kihlstedt desarroll una celda de flotacin BFP (Boliden

Flotacin Propeler), esta mquina fue circular en el fondo y de seccin rectangular en la parte superior, eficiente en

flotacin de finos y medios, tubo un xito comercial y su aplicacin se extendi en varios pases, asta la fusin que

hubo con Denver Equipment. El ms importante cambio desde 1970 debido a expansin de operaciones mineras de

gran tamao y de bajas leyes, fue el desarrollo de mquinas de flotacin de gran tamao que aseguraban

operaciones mineras realmente rentables, estas operaciones hicieron presin en el mercado por equipos en general,

realmente gigantes.

Fue en estas circunstancias que se desarrollan las Celdas de Flotacin Svedala RCS (Reactor Cell Systems), con la

experiencia de muchos aos de Denver y Sala, se empieza la introduccin de esta nueva tecnologa en celdas

circulares de flotacin, con el sistema mecnico de agitacin DV, que permiti disponer de equipos de flotacin en el

rango de tamaos siguiente:

Un mecanismo de flotacin es casi imposible de disear sobre la base de principios tericos, por las diferentes

funciones y factores que intervienen y que deben ser tomados en cuenta, por lo tanto el nuevo diseo debe ser

probado en forma exhaustiva, y durante el desarrollo del nuevo concepto Svedala DV (Deep Vane) los criterios

tomados en cuenta fueron los siguientes:

Creacin de patrones de flujo en la celda para permitir una buena suspensin de slidos en todo su volumen.

Un eficiente contacto de partculas de mineral con las burbujas de aire.

Eficiente dispersin y distribucin de aire en todo el volumen de la celda.

Minimizar la alta velocidad en la zona de dispersin para evitar desgastes excesivos.

Minimizar el consumo de energa.

Excelente bombeo radial con un fuerte retorno en el impulsor, generando un doble patrn de flujo, como se

muestra en la figura siguiente.

MQUINA DE FLOTACIN RCS

Para el desarrollo del impulsor y difusor adecuado fue necesario probar diferentes modelos y diseos

exhaustivamente antes del diseo del mecanismo DV, en estas pruebas se consigui que el mecanismo DV pudiera

proporcionar en forma eficiente los aspectos tcnicos mencionados.

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DISEO. Luego de las investigaciones y pruebas realizadas es que nace este nuevo producto como un nuevoconcepto de flotacin RCS DV, que desde el ao 1966 est disponible en el mercado como "WORLD CLAS

PRODUCT". Este nuevo mecanismo con el diseo especial de dif usor proporciona patrones de flujo como se indica

en la figura adjunta.

DISEO DEL MECANISMO

En la figura anterior, se aprecia claramente los flujos generados en el interior, un radial muy fuerte (1) que se

dirige a la pared del tanque, luego un flujo primario de retorno (2) en el fondo del tanque con direccin al centro del

impulsor este flujo evita cualquier arenamiento en el fondo del tanque, adems minimiza las posibilidades de un corto

circuito, al dirigir el flujo siempre al centro de la celda, finalmente se genera un flujo secundario (3) en la parte

superior del impulsor que permite incrementar la dispersin y adicionar una oportunidad mas de contacto entre las

burbujas de aire y las partculas de mineral

DISE O DEL MECANISMO

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APLICACIONES La importancia de las celdas de flotacin en la concentracin de minerales es muy conocida,adems es muy difundido su uso industrial en actividades como, recuperacin de aceites en la industria de petrleo,

as como en la recuperacin de residuos de pescado y aceites en la industria de la harina de pescado, en la que no

solamente tienen ventajas econmicas, si no adems previenen la contaminacin ambiental, en la industria de

eliminacin de tintas en la recuperacin de pulpas de papel etc.

DIMENSIONESDebido a los requerimientos cada da ms exigentes de operaciones mineras que manejan grandestonelajes, las nuevas celdas RCS DV fueron diseadas para satisfacer estas exigencias, las dimensiones y

caractersticas de estas grandes mquinas de flotacin se muestran en el siguiente cuadro:

1L

Transmitan Correa enV

IIJL

-ra

L

J C U

Transmicin Caja de engranajes

0A* B C D E F G H 1 J

RCS 5 2000 1230 2100 425 450 575 250 3020 2080 1295

RCS 10 2600 1550 2700 425 450 575 350 3610 2450 1465

RCS 15 3000 1820 3100 550 600 700 400 3990 2840 1755

RCS 20 3250 2050 3350 550 600 700 450 4610 3060 1765

RCS 30 3700 2300 3800 650 700 800 600 5375 3440 2070

RCS 40 4100 2360 4250 650 700 850 700 5780 3850 2370

RCS 50 4500 2615 4650 675 750 875 750 6100 4190 2495

RCS 70 5000 2950 5150 900 1000 1100 800 6690 4615 2830

RCS 100 5600 3300 5800 950 1100 1150 900 7510 5210 3355

RCS 130 6100 3600 6300 1150 1300 1400 1000 8250 5650 3515

RCS 160 6500 3850 6700 1150 1300 1400 1100 8925 6125 3995

RCS 200 7000 4100 7200 1350 1500 1400 1200 9375 6575 4300

Todas las dimensiones en mm.

Especificaciones tcnicas

Volumen de Celda Motor Conectado m Requisitos de Aire (U

m pies kW hp m /min kPa pies*/min psiRCS 5 5 175 15 20 3 17 110 2,5

RCS 10 10 355 22 30 5 22 180 3,2

RCS 15 15 530 30 40 7 25 250 3,6

RCS 20 20 705 37 50 8 27 290 3,9

RCS 30 30 1060 45 60 10 31 360 4,5

RCS 40 40 1410 55 75 12 34 430 4,9

RCS 50 50 1765 75 100 15 38 530 5,5

RCS 70 70 2470 90 125 18 42 640 6,1

RCS 100 100 3530 110 150 22 47 780 6,8

RCS 130 130 4590 132 200 27 51 960 7,4

RCS 160 160 5650 160 200 30 54 1060 7,8

RCS 200 200 7060 200 250 35 58 1240 8,4

(1) Volumen efectivo (2) Por celda, lodo 1.35 S.G.

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SISTEMA DE EXTRACION DE ESPUMAS. El sistema usado en la remocin de espumas esta conformado porcanaletas transversales que permite ejercer un control variable en la longitud de labio de espuma, desde casi 4

dimetros a casi 8 veces el dimetro de la celda, esto es posible por la incorporacin de canaletas transversales a las

ya existentes, permitiendo que la espuma producto de la flotacin sea removida sin prdida de tiempo aumentado

considerablemente la eficiencia del conjunto

OTRAS CONSIDERACIONES, Todos estos equipos de flotacin son suministrados con modernos sistemas

automticos de control de nivel, por su diseo circular las lneas de flotacin pueden ser diseadas en forma modularque su arreglo se pueda acomodar a las disposiciones y arreglos de plantas existentes en forma muy sencilla,

plataformas de supervisin estndar, control opcional del flujo de aire, as como variadores de velocidad si la

aplicacin lo requiere, en otras palabras este nuevo concepto de flotacin se ha especificado de tal modo que su

aplicacin sea siempre una ventaja operativa en la industria de concentracin de minerales.

CELDA DE FLOTACIN SUPERCELL.

Las celdas de flotacin SuperCell han demostrado reducir los costos de operacin y la instalacin como

consecuencia de las economas de escala y una reduccin de los pies se imprime con menos puntos de control.

Escala se complet con modelos validados CFD con las pruebas metalrgicas global a escala completa. No hay

degradacin de rendimiento metalrgico con la superCell.

La celda de flotacin SuperCell incluye los siguientes beneficios:

Reduccin de puntos de control.

Reduccin del costo la instalacin.

Fcil aplicacin de control de procesos sofisticados.

Igual o mejor metalurgia.

Rendimiento probado en hidrodinmica, la metalurgia, y fiabilidad mecnica.

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CONSUMO DE ENERGIA.

El consumo de energa es tambin un parmetro crtico que se considera para la seleccin de una mquina de

flotacin. Los principios de diseo de una celda estn en funcin de la hidrodinmica que sta desarrolla mediante su

dispositivo de agitacin. Este hecho ha sido ampliamente estudiado y descrito por Harris y otros investigadores. De

ah que los aumentos progresivos que le introdujeron a las grandes celdas de flotacin en aos recientes, se han

basado en dos nmeros adimensionales y son:

El nmero de potencia , P0

El nmero de flujo de aire, Flg

El nmero de potencia esta dado por:

PPo =-------- (4.1)

PN3D5

Donde :

P = Potencia en KwN = Velocidad del agitador en revoluciones por unidad de tiempo

P = Densidad del fluido

Da= Dimetro del agitador.

El nmero de flujo de aire Flgesta dado por:

Fl =gNDa (4.2)

donde:

Iv,g = Gasto o caudal volumtrico a travs del impulsor

El nmero de flujo de aire, cuando se aplica a celdas de flotacin se presenta a menudo en forma modificada

para tomar una consideracin el rea de superficie de la celda a travs de la cul puede pasar el aire, A f. En este

caso, la ecuacin 4.2 se multiplica por Da2/Afpara dar.

F =J 8AfND a (4.3)

4.3. CIRCUITOS CONVENCIONALES DE FLOTACION.

La flotacin industrial es un proceso continuo, en el que las celdas estn arregladas en serie formando un banco que

por la calidad de sus concentrados, van a tomar el nombre de circuitos. Estos circuitos de flotacin generalmente

estn constituidos de varias etapas, puesto que no es posible recuperar el mineral valioso y eliminar el mineral de

ganga en forma simultnea en un solo paso, solo de la manera en que se presenta en el siguiente diagrama.

Circuito Rougher

(primario)

Circuito scavenger

(barrido)

Cleaner (Limpieza)

Recleaner (Relimpieza)

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PROCESAMIENTO DE MINERALES - MINERAL RGIA II ING. NA TANIEL LINARES G.

Las etapas que se puede encontrar en algn circuito de flotacin son:

1. Etapa de flotacin de desbaste (Rougher)

2. Etapa de flotacin recuperadora (Scanvenger)

3. Etapa de flotacin limpieza (Cleaner)

4. Etapa de flotacin Re-limpieza (Re-cleaner)

La etapa de desbaste es aquella que recupera una alta proporcin de las partculas valiosas an a costa de la

selectividad, utilizando las mayores concentraciones de reactivos colectores y/o depresores, velocidades altas de

agitacin (1200 a 1400 RPM) y baja altura de la zona de espumas (2 a 3 pulgadas). Esta etapa produce dos

productos; un "concentrado" que an no es producto final, el cul pasa a la etapa de limpieza y un "relave" que an

tiene mineral valioso pasa a la etapa de "apure" o recuperacin.

Las etapas de limpieza que pueden ser por lo general 2 o ms tienen por finalidad de obtener concentrados de alta

ley an a costa de una baja en la recuperacin. En esta etapa para mejorar la selectividad, se utilizan bajos

porcentajes de slidos en las pulpas de flotacin as como menores velocidades de agitacin (800 a 900 RPM),

mayor altura de la zona de espumas (5 a 6 pulgadas). En esta etapa generalmente no se adicionan reactivos

colectores y espumantes, solo ocasionalmente se agrega el depresor con el fin de incrementar la selectividad de la

flotacin. Los relaves de estas etapas no se descartan, son reciclados a la etapa anterior. El concentrado de la ltima

etapa de limpieza, constituye el concentrado final.

La etapa depuradora (Scavenger) es aquella en que se recupera la mayor cantidad del mineral valioso. El

concentrado de sta etapa generalmente retorna a la etapa de desbaste y el relave constituye el relave final del

circuito.

Como regla general, las cargas circulantes deben tener leyes similares a los f lujos a los cuales se unen. As mismo se

pueden incluir una o varias etapas de remolienda, generalmente a los siguientes productos:

Concentrados de desbaste.

Relave de desbaste.

Concentrado de depuracin (Scavenger).

Relave de la primera limpieza.

Esto se puede ver en los diagramas de flujo que se muestran en las figuras 4.14. 15 y 16.

CONCENTRATE

Fig.4.14. Circuito bsico de un solo concentrado o un solo elemento valioso.

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En resumen, la disposicin de las etapas de flotacin en un circuito determinado, es uno de los aspectos ms

importantes en el estudio del diseo de unaPlanta Concentradora.Para este fin es muy comn realizar un gran

nmero de pruebas de laboratorio y planta piloto, estudiando las etapas de desbaste, recuperacin, limpieza y las

remoliendas intermedias necesarias para obtener recuperaciones y leyes de concentrado adecuados para su

tratamiento en fundicin. Adems estas pruebas permiten determinar datos tales como el tipo, frmula y consumo de

reactivos, su punto de adicin, grado de molienda (grado de liberacin) etc.

Alimento

Concentrado

Fig. 4.15. Circuito con remolienda de concentrado y relave de desbaste.

Concentrado

Fig. 4.16. Circuito con remolienda del concentrado scavenger y del relave de limpieza

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realizado calculando el volumen necesario de celdas para tener la pulpa alimentada durante un tiempo t, esto es:

1. Clculo del caudal de pulpa Q que se alimentar al banco de celdas considerando recirculaciones de productos

intermedios.

2. Clculo del volumen neto necesario multiplicando Q x t donde el valor t ser igual al tiempo de retencin en el

pilotaje o en el laboratorio, multiplicando por un factor f de escalamiento.

3. Clculo del nmero de celdas, utilizando la siguiente relacin:

Ar Q * tN=--------- (4.4)

Vo * h

donde:

N = Es el nmero de celdas necesarias. Vo = Volumen total de una

celda h = Factor que varia de 0,5 a 0,75 (0,7 generalmente) Q =

Caudal de pulpa alimentado a la celda, m /min t = Tiempo de

flotacin para una etapa dada, min

Algunos fabricantes dan como dato el volumen ti l de la celda, es decir directamente Vc = Vo*h, entonces la frmula

anterior se convierte en:

F*t*VsN =----------------- (4.5)

Vc*1440

donde:

F = Toneladas secas de mineral por 24 horas t =

Tiempo de residencia o de flotacin, min. Vc =

Volumen de cada celda, m3

Vs = Volumen de la pulpa por tonelada seca de mineral, m 3

= 1/(P x S), en la que P es la fraccin decimal en peso de los slidos y S es la gravedad especfica de

la pulpa.

PROBLEMA:

Si a una etapa de desbaste se alimenta 45 000 toneladas de mineral pero con una gravedad especfica de 2,8 y la

pulpa con 35% de slidos por peso. Calcular el nmero de celdas que se requieren si el tiempo d e residencia es 12

minutos y volumen de cada celda es de 1000 pies3.

Solucin

Datos:F = 45 000 t/da S = 2,8

Cw = 35% ^ D = 0,35 t = 12 min

Para utilizar la frmula (4.5) debemos calcular Vs y S.

1)Clculo de la gravedad especfica de la pulpa(s).

Por definicin de densidad de pulpa tenemos que:

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Con

S - 1K=

S

Luego S = 1,29 t/m3.

2) Clculo del volumen de pulpa por tonelada seca de mineral Vs.1 1 3Fs= -------- = ----------------- = 2,215m

PxS0,35x1,29

3) Clculo de N.

Tenemos que:

N =


100000 100000 ,,Dp= ----------------- = -------------------------------- = 1290g/1

100 -CwK100 - 35x 2 8 -1 /2 8

45000x12x2,215 830,625m1440xFc Fc

Como Vc = Vo x h = 1000 pies

En m

3m3

Fc= 1000pies3x0,02832 ----------- r= 28,32m3

pieEntonces

830,625N= --------!----- = 29,33 29celdas

28,32

El nmero total de celdas de una etapa es:

Ntotal=N + 1 N + 2 = 29 + 1 = 30 celdas

El nmero de celdas por banco es de 8 a 14 celdas. Por lo tanto podemos instalar 3 bancos de 10 celdas cada uno

4.4. FLOTACIN COLUMNAR INTRODUCCION La celda columna es un tipo de mquina que pertenece a las celdas neumticas, la cul en la actualidad tiene un gran

potencial de aplicacin en el procesamiento de minerales, cuyo diagrama se presenta en la figura 4.17

HISTORIA DE LAS CELDAS COLUMNA

El desarrollo de las celdas columna empez en 1910 y fue por primera vez probada comercialmente en 1915 en

Inspiration Copper Company. Sin embargo, este temprano diseo no tuvo xito comercial por haberse plagado por la

sedimentacin de slidos en el distribuidor de aire. En un intento de superar el problema de sedimentacin de slidos

Sinkovich en 1952, us una celda columna con un agitador de baja velocidad instalada cerca a la base de la unidad.

En los aos de 1960 Bostin y Wheeler (Anon, 1965) desarrollaron y patentaron el diseo corriente de incorporacin

de agua de lavado a la celda columna para suprimir la recuperacin de ganga.

En la actualidad las celdas columna son diseadas e instaladas por la Diester Concentrator Company, Cominco

Engeneering Services, MinProc Engineers y Pyramid Resources y sus

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subsidiarias. Ellas son empleadas en varias aplicaciones en la industria del procesamiento de minerales, tal como lo

sostienen Dobby y Fynch, 1986; Clingan y Mcgregor, 1987, Ounpun y Tremblay, 1991, etc. y en la limpieza de carbn

fino segn Bensley, 1985, Luttrell, 1988, Perckh, 1990, etc.

Fig. 4.17. Esquema de una Celda columna

TERMINOLOG A.

Para poder alcanzar una mejor familiarizacin con la operacin de una celda columna, es necesario

definir los siguientes trminos:

Air Hold up o Hold up.

Bias.

Coalescencia.

Impeding Hol up.

Spargers o difusores de aire.

Hold up,se define como el volumen de aire en el interior de la celda columna a cualquier tiempo, se expresa

como porcentaje del volumen total de la pulpa. El Hold up es directamente proporcional al flujo volumtrico deaire que atraviesa el difusor e inversamente proporcional al dimetro de las burbujas. A medida que aumenta el

Hold up se incrementa la recuperacin hasta un punto donde se inicia la coalescencia.

Bias ,es la relacin que hay entre el flujo de relave y el flujo de alimentacin. En una celda convencional esta

relacin es menor que la unidad (Bias negativo) y en la celda columna es igual o mayor a la unidad (Bias positivo)

y esto se debe a la adicin de agua en lugar sobre o debajo del rebose de la celda.

Coalescencia, es el instante en el cual no puede extenderse mas el Hold up en la celda. El aire puede

incrementarse hasta el punto donde el hold up empieza a decrecer, puesto que, en este punto las burbuja s

colapsan y se crea una cada en la recuperacin.

Inped ing Hold up ,es la deficiencia de sobrefuerza requerida para transportar el concentrado al labio del rebose

debido a un acumulamiento excesivo del contenido en el colchn de espuma.

Spargers o Di fusoresde aire, son generadores de burbujas tiles para la flotacin que pueden

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estar hechos de diversos materiales y formas, pero generalmente tienen forma tubular con pequeos agujeros a

travs de los cuales se inyecta aire a la celda. El dimetro de los agujeros, la separacin entre ellos y el tipo de

forro de los difusores deben ser capaces de generar burbujas del menor tamao posible y crear un hold up

adecuado dentro de la columna.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y OPERACIN.

Los canadienses: Pierre Boutin, Remy Tremblay y Don Wheeler, introdujeron la celda columna, por la dcada del 60

con el objeto de procesar minerales finos y aplicarlos en las etapas de limpieza de los circuitos de flotacin, varias

Compaas Mineras productoras de cobre y molibdeno lo adoptaron para la etapa de separacin y limpieza con

resultados muy alentadores, probndose posteriormente en las etapas de relimpieza y rougher, en algunos casos

con xito: Plomo, Zinc, Oro y Carbn.

Una celda columna, tal como se muestra en la figura. 4.17 es de seccin circular, cuadrada o rectangular, en la que

la pulpa acondicionada se alimenta un tercio o un cuarto de distancia desde el rebose de la celda, el aire es

introducido o inyectado a travs de los difusores que se encuentran cerca a la base y el agua de lavado ingresa a

travs de una especie de ducha de 3 a 6 pulgadas sobre o debajo del rebose de la celda.

Agua de lavado

TTTTTTT

Las partculas de mineral contenidas en la pulpa tropiezan con una nube ascendente de burbujas de aire y son

llevadas hasta el rebose, pero estas al pasar por encima del punto de alimentacin, se encuentran con un flujo suave

descendente de agua fresca que lava las partculas de mineral no valioso (ganga) adheridas a ellas. El concentrado

de este modo, emerge por el rebose de la celda y los relaves se descargan por la parte inferior de la celda.

El proceso de coleccin en una celda columna se sustenta en el hecho de que las partculas minerales de la especie

valiosa y ganga estn movindose en sentido contrario a la nube de burbujas, lo cual puede explicarse en dos

patrones de flujo en contracorriente:

1. Un flujo descendente de partculas de mineral y burbujas ascendentes en la zona de coleccin, y2. Burbujas ascendentes y un flujo descendente de agua de lavado en la zona de limpieza.

Se dice que una celda opera con bias negativo y bias positivo, veamos entonces en que consiste cada situacin:

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QF+QW=QT+QC


Operacin conb ias negat i vo ,en este rgimen, el flujo de alimentacin es siempre mayor que el flujo de relaves,

causando exceso de volumen para su rebosada como concentrado. Ello indica que, alguna cantidad de agua del

alimento va al concentrado, lo cual da un producto de baja ley.

Esto es:QF

= BIAS < 1

Operacin conb ias pos i t i vo ,en este caso el flujo de relave es mayor al flujo de alimentacin.

Esto es:

QT

BIAS = >1QF

dando como resultado un producto de mayor calidad, es decir, de ms alta ley debido a la menor cantidad de ganga.

Funcin del agua de lavado.

El agua de lavado agregada en el rebose de la celda columna tiene las siguientes funciones, para:

Formar el bias

Mantener el nivel de pulpa, lo cual satisface mediante la siguiente ecuacin:

(4.7)

Limpiador del concentrado

Lubricante del concentrado

Funcin del aire.En funcin de como se inyecta el aire a la columna sus funciones son:

Produccin de burbujas muy finas, consiguiendo la mxima retencin del aire o hold-up.

Promover la mayor probabilidad de encuentro partcula-burbuja, de modo de alcanzar una mayor

recuperacin de la especie de tamao fino.

Permite establecer una relacin de flujo de aire-velocidad de extraccin del concentrado-

Recuperacin-Ley.

Clculo del Hold-up.El hold-up se determina instalando en la celda columna dos visores, tal como se muestra en la figura 4.18. Uno en la

parte superior y otro en la parte inferior de la columna. Aceptando que la diferencia de niveles a travs de dichos

visores debe ser proporcional al aire contenido dentro de la celda y asumiendo una densidad de pulpa homognea en

toda la zona de coleccin, se puede determinar una frmula matemtica que permite calcular con relativa facil idad, la

retencin de aire o Hold-up, expresado como porcentaje:

% Hold up =(i(h-Hi ) yx- - i i + 1\PTL J

x100 (4.8)

Aproximadamente est entre 20 y 25%.

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CIRCUITO COLUMNA DE LIMPIEZA

Agua

AUTOMATIZACI N DE VNA CELDA COLUMNA.Es reconocido en general que las celdas columna de flotacin se prestan por s mismas bien a la automatizacin, al

menos en parte, porque ellas estn controladas por flujos de entrada y salida de la celda (McKay, Foot y Huiatt,

1985).

Este concepto ha sido utilizado para instrumentar y controlar columnas en diversas operaciones comerciales

(Amelunxen, Wheeler, 1985). Tpicamente se ha empleado el establecimiento de tres lazos de control, a saber:

El lazo de control del nivel de pulpa

El lazo de control del BIAS, y

El lazo de control del Hold-up

Tal como se muestra en la figura 4.20. Estos lazos de control mantienen a las variables del proceso en set points

especficos constantes, para estabilizar el rendimiento de una celda de flotacin Columna.

El lazo de control del BIAS, busca mantener un BIAS fijo de flujo entre el relave y la alimentacin de modo que:QT>QF

es decir, para un BIAS positivo. Generalmente el lazo de control del BIAS consiste de:

Flujmetro de alimentacin

Flujmetro de relaves

Vlvula de control en la lnea de relaves

Controlador del Set point del BIAS

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Figura 4.18. Diagrama de una celda Columna con visores

Figura 4.19. Diagrama de una celda Columna mostrando los flujos

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Fig. 4.20. Establecimiento de los lazos de control en una celda de flotacin Columnar.

El lazo de contr ol del nivel de pulpa.-El control de nivel de pulpa es imprescindible durante la flotacin en

columna. Una ventaja que ofrecen las celdas columna, es la habilidad para variar la profundidad de la espuma

desde pocas pulgadas a varios pies (Ynchausti, 1987). El aumento en la prof undidad de espuma permite alta ley

del concentrado del mineral a recuperarse en la celda columna. El lazo de control del nivel de pulpa mantiene el

nivel de pulpa constante mediante la variacin de la velocidad de adicin de agua de lavado a la columna. Si el

nivel de pulpa est demasiado bajo, se aumenta el agua de lavado y viceversa. En este caso la ecuacin que

sigue es:

QWW= Qc + BIAS (4.9)

Este lazo de control puede consistir de:

Un sensor de nivel de pulpa.

Vlvula de control de agua de lavado.

Controlador-indicador.

Flujmetro de agua de lavado.

Lazo de control del Hold-up.-El Hold-up ha recibido tambin mucha atencin en relacin a los efectos con el

tamao de burbuja, velocidad o cantidad de adicin de aire y tamao de partcula (Dobby and Finch, 1985). El

Hold-up en una columna debe permanecer en un valor crtico mnimo para garantizar una alta recuperacin de

mineral valioso. El lazo de control del Hold-up utiliza una combinacin de la cantidad de adicin de aire, cantidad

de adicin de agua de lavado y la cantidad de adicin de espumante para alcanzar un hold-up constante:

La instrumentacin bsica necesaria para este lazo es:

Flujmetro de agua de lavado. Flujmetro de aire.

Sensores de nivel superior e inferior de pulpa.

Vlvula de control de agua de lavado.

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Vlvula de control de aire.

Controlador programable.

El sistema de control no solamente estabiliza el rendimiento de la columna sino armoniza ptimamente cada

lazo de control para asegurar el rendimiento y productividad de la columna promovindolos a sus lmites.

Sin duda en este impresionante camino de control automtico de procesos hay problemas asociados con la

automatizacin de la celda columna. Luego como en el caso anterior de celdas columna, la etapa inicial en el

anlisis de algn problema de control de flotacin es la identificacin de las variables importantes las cuales

describen al sistema y la separacin respectiva.

La serie de variables que afectan a la flotacin columnar se pueden catalogar en cuatro tipos a saber:

1. VARIABLES DE PERTURBACION Composicin mineralgica.

Grado de oxidacin del mineral.

Fluctuacin de la distribucin del tamao del alimento.

Fluctuacin de las leyes del alimento.

Viscosidad y densidad de la pulpa. Caudal de la pulpa.

Caractersticas del agua (pH, dureza).

pH natural del mineral de cabeza.

Hold-up.

Cristalizacin del mineral.

2. VARIABLES CONTROLADAS Ley o grado

Recuperacin

Porcentaje de slidos del alimento.

Tonelaje tratado.

Nivel de pulpa.

Razn del BIAS.

Tamao de burbuja.

Longitud de la zona de coleccin.

3. VARIABLES MEDIBLES Ensaye qumico (Concentrado, relaves, etc.)

Velocidad de flujo volumtrico (Alimento, relave, agua de lavado)

Densidad de pulpa

Nivel de pulpa

Eh

pH Distribucin de tamao

Adiciones de reactivo

Adicin de surfactante

Razn del BIAS

Hold-up

4. VARIABLES MANIPVLABLES Caudal volumtrico (Alimento, relave, agua de lavado).

Densidades de pulpa.

Nivel de pulpa.

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Razn del BIAS.

Adicin de reactivos y surfactante.

pH.

Eh.

Cantidad de aireacin.

Despus de definir las variables y asignarlas a cada familia, el siguiente paso o siguiente etapa es determinar lasrelaciones en estado estable entrada/salida del ci rcuito columnar (Herbst et al., 1986) la matriz del proceso (Shinkey,

1979) desarrollada para una serie de variables controladas y manipuladas en la columna pertinente se ilustran en la

tabla siguiente:

Tabla 4.4. Matriz Proceso de la Respuesta de variables controladas a cambios en variables manipuladas

Variables Manipulables Variables Controladas

Ley Recuperacin

Caudal de pulpa F. F.

Cantidad adicionada de agua de lavado F+ S.

Nivel de pulpa F. S+

Razn del Bias S+ S.

Hold up S. F+

Adici n de espumante S. F+

Densidad de pulpa So So

Tamao de burbuja S. F.

Aqu, la letra F(rpido) o S(lenta) relaciona la velocidad de respuesta de la variable controlada tan pronto la

variable manipulada es aumentada. El signo de entrada indica la direccin de cambio de la variable controlada (+,

aumenta, -, disminuye, o, no cambia) tan pronto la variable manipulada es aumentada. Esto es, la matriz proceso

muestra que una sola variable manipulada no afecta solamente una variable controlada relacionada, sino que las

variables de la columna son interdependientes. Un ejemplo de la automatizacin de una celda columna es las

columnas de flotacin de la Planta Concentradora de Cuajone de SPCC (R. L. Amelunxen, R. Llerena, P. Dunstan y

B. Huls) - Moquegua - Per, donde la instrumentacin para esta estrategia de control se muestra en la figura 4.21.

Fig. 4.21. Diagrama de instrumentacin de celda columna.

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Muestra el lazo de control del BIAS de Whueler, tambin contiene el lazo de control de agua de lavado-nivel de pulpa,

donde el nivel de pulpa se mantiene con adiciones de agua de lavado. El tercer lazo es el lazo interactivo de nivel. En

este lazo la informacin en cuanto a las caractersticas del concentrado es imprescindible, como lo es para el lazo

interactivo aire. Si se conoce la relacin entre la gravedad especfica de la pulpa del concentrado y la ley del

concentrado, es posible calcular el contenido de agua del concentrado rebosante por el labio de la celda en la ley

deseada. Las condiciones principales que se requieren para la flotacin columnar son que el caudal de relave debe

ser ms grande que el caudal del alimento; es decir:

QT>QFy

Qww= Qc+ BIAS

donde Qwwy Qc son los caudales para el agua de lavado y concentrado respectivamente, y

BIAS =QT-QF (4.10)

En el lazo interactivo-nivel, el aire es todava la fuerza motriz de la flotacin pero, como en el caso de Cuajone, se

mantiene en una cantidad mxima justo bajo la coalescencia. El sistema de control distribuido digital inicialmente

calcula el requerimiento de agua de lavado, Qww. El BIAS y Qc son ingresados por el operador y son calculados de

varias medidas e ingresados:

Del operador o del analizador de Rayos X, la ley de cobre en el alimento.

La recuperacin y la ley deseada. Eso conforme a los establecido por la curva Ley- Recuperacin por

aquel sistema y son pre-fijados (pre-set) en el computador.

De datos de campo, % de slidos en el alimento.

El Qww calculado se convierte en el set point del volumen de agua de lavado a la columna que se requiere mantener.

Este lo hace comparando el flujo de agua de lavado actual a el set point. Si este flujo es ms bajo que el set point,

automticamente eleva el set point del nivel. Puesto que la recuperacin aumenta al incrementar el nivel de la pulpa,

este se traduce en un consumo ms alto de agua Qww. Este nivel es aumentado hasta la conveniente demanda de

agua de lavado pre-fijada.

DIMENSIONAMIENTO DE CELDAS COLUMNA.

El tamao de una celda de flotacin columnar est en funcin de la altura de la zona de coleccin o

recuperacin. Por esto es que se considera la dependencia de tres factores geomtricos:

El grado de mezclamiento, Np

Velocidad volumtrica del BIAS, B, L/min

Velocidad volumtrica del aire (gas), G, L/min

SELECCIN DE LA ALTURA DE LA ZONA DE RECUPERACIN.

En el presente la mayora de las instalaciones de celdas columna son diseadas y escaladas por analoga con

la cintica qumica (Dobby and Finch, 1986, Luttrell et al, 1993, O'Connor et al, 1994, etc.). En este mtodo, la

velocidad de recuperacin de las partculas hidrofbicas en la zona de coleccin puede ser representada como un

proceso de velocidad de primer orden. En la cintica de primer orden, el rendimiento puede ser predicho a partir del

conocimiento de los datos cinticos y los parmetros del modelo de flujo. El comportamiento de las partculas slidas

en la columna de flotacin est descrita por el modelo de sedimentacin dispersa. As, solamente la constante de

velocidad K y los parmetros de mezclamiento del recipiente de proceso o la distribucin de las partculas, se

requieren para la prediccin de la conversin, o recuperacin en nuestro caso. As pues, la recuperacin fraccional

est dada por:

4aexp[Np|R=1-- -------------------7------- . ^2J-----------------j---------- (4.11)

(1 +a)2exp ----------- I - (1 -a)' expV'P^ 2NpJ V' P^ 2Npj


a

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Por definicin, el nmero de dispersin en el tanque est dado por:

Ep

FH

Vc (1 -

Jg

Vc

H

Jb

PROCESAMIENTO DE MINERALES - MINERAL RGIA II ING. NATANIEL LINARES G.

dondeaest definida como:

a = 1 +4 pK~p

(4.12)

Np =(UI+ Up)H

donde Ep est relacionado al dimetro de la celda segn Dobby y Finch (1985)

Ep = 0,063 D

Up se determina a partir de la ley de Stokes y U| est dado por

U =Q

ulpa

A(1 -EG)o U =

(4.13)

(4.14)

(4.15)

xppuede ser estimado a partir de (Dobby and Finch, 1985; Yianatos et al, 1986).

i U

r U + Up

Nomenclatura utilizada

B =Velocidad del flujo volumtrico, L/min

D = Dimetro de la columna, m

Ep = Coeficiente de dispersin axial de los slidos, m2/s

F = velocidad del flujo volumtrico de alimento, L/minG = Velocidad volumtrica de aire (L/min), (en el medio de la zona de coleccin)

H = Altura de la zona de coleccin, m

Jb = Velocidad superficial del BIAS, cm/s

Jg = Velocidad superficial del aire, cm/s

K = Constante de velocidad, min-1

L = Altura total de la columna, L = H + 2, m

Np = Nmero de dispersin en el recipiente para los slidos

R = Recuperacin en fraccin

UI= Velocidad intersticial del lquido, cm/s

Up = Velocidad terminal de sedimentacin de las partculas, cm/s

Vc = Volumen de la zona de coleccin, m3

Eg = Hold up promedio en fraccin

TI= Tiempo de residencia en el medio del lquido, min

ip = Tiempo de residencia en el medio de las partculas, min

(4.16)

Donde:G =

B =

De aqu podemos deducir que en la prctica se cumple la siguiente relacin H/D = 10/1 a H/D = 5/1

4.5. CELDA DE FLOTACIN JAMESON.

En estos ltimos aos el considerable aumento en el uso y aplicacin de las celdas columna para mediante la

flotacin lograr la concentracin y recuperacin de minerales, acelerado por el inters en mtodos alternativos ms

econmicos y eficaces, sin duda ha sido el creciente nmero de36


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unidades instaladas en todo el orbe minero-metalrgico. Esta tecnologa con un xito ya bien logrado, aparecido a

principios de los aos sesenta, le han salido al encuentro otras tecnologas como las celdas flash, la flotacin

centrfuga y ms recientemente la celda Jameson, desarrollada en la Universidad de New Castle, Queensland,

Australia (1988, Jameson). Las caractersticas ms importantes de esta celda son:

La capacidad de generar altas fracciones de gas en el tubo de descenso manteniendo un rgimen estable de

flujo. La ausencia de un sistema generador de burbujas.

El uso de agua de lavado para la espuma.

Ausencia de un compresor para inyectar el aire.

Es de operacin simple.

Una altura tal que permita su instalacin sin mayores cambios estructurales en plantas ya existentes. El

esquema de esta celda se muestra en la figura 4.22:

Fig.4.22 Esquema de una celda Jameson y sus varias zonas activas.

MECANISMO DE LA FLOTACI N EN VNA CELDA JAMESON

En una celda Jameson, el aire y la pulpa son mezclados en el tope de un tubo vertical, denominado seccin de

contacto o tubo de descenso. La mezcla desciende verticalmente en co-corriente, descargando en una celda abierta,

donde las burbujas mineralizadas ascienden formando la espuma. El nivel de espuma. El nivel de pulpa dentro de la

celda se controla para dar la altura adecuada de espuma y mantener la descarga del tubo de descenso bajo el nivel

de interfase, asegurando no slo la selectividad del proceso sino tambin la estabilidad del mismo. Al igual que en las

columnas de flotacin, el agua de lavado es adicionada a la espuma para mejorar la selectividad del proceso. Una

ventaja prctica de este arreglo reside en que la presin hidrosttica generada en el tope de la zona de contacto es

menor que la presin atmosfrica, por lo cual el aire necesario para la flotacin puede ser aspirado normalmente,

eliminndose el compresor de aire, que normalmente representa una fraccin importante de la inversin inicial en

cualquier equipo de flotacin. Algunas de caractersticas

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de operacin de la Celda Jameson se dan a continuacin:

1. Profundidad de la fase espuma que vara de 200 mm a 1000 mm a fin de lograr la mejor recuperacin y flotar

tamaos de partcula tan pequeas como de 10 ^m.

2. La velocidad del aire superficial Jg(cm/s) del hacia arriba en la celda de flotacin. En la celda Jameson se

determina dividiendo la velocidad del aire en el tubo de descenso (cm 3/s) por rea transversal (cm2) de la

parte de ascenso de la celda.

3. El tamao de burbuja, que vara entre 300 a 600 ^m.

4. La relacin aire/alimento, con la que opera una celda Jameson es de 0,3 a 0,9. El mantenimiento del

rendimiento metalrgico a bajas relaciones aire/alimento pueden ser explicados considerando el flujo de

rea interfacial Sb(rea interfacial/s) por unidad de rea transversal de la columna (s-1) como lo han definido

Finch y Dobby. Dado por:

Sb = 6Jf (4.17)d

donde d es el dimetro de la burbuja.

5. La cantidad de agua de lavado, est definida como la razn de la adicin de la cantidad de agua de lavado

a la cantidad de flujo de agua en el concentrado. Esto es:

W =Qww- (4.18)QQWC

donde Qww es la cantidad de flujo de agua de lavado y Q WCes la cantidad de flujo de agua en el concentrado. Otro

mtodo de describir la adicin de agua de lavado es en trminos del bias, que es, el exceso absoluto del agua de

lavado aplicado sobre la cantidad de agua recuperada en el concentrado, expresado como la velocidad superficial Jb

(cm/s):

J =Qww- Qwc (4,19)


A,C

donde ACes el rea transversal de la columna. Si no se utiliza agua de lavado, la tasa de agua de lavado es cero y el

bias es negativo. Cuando Jb= 0, W = 1; entonces un bias positivo corresponder a tasas de agua de lavado mayores

a la unidad.

En consecuencia, la celda Jameson se puede dividir en tres zonas principales: el Downcomer,la zona de pulpa, y la

zona de la espuma.

1. ElDowncomeres el corazn de la celda Jameson y es donde al entrar la pulpa ocurre el contacto primario entre

las burbujas de aire y de las partculas de mineral. La pulpa de la alimentacin se bombea en el Downcomera

travs de una lente, creando un chorro de alta presin. El chorro de pulpa arrastra el aire, que es aspirado en

forma natural. Debido a la alta velocidad de se mezcla y a la gran rea interfacial grande hay contacto rpido ycoleccin de burbujas de aire/ partculas. El tiempo de residencia del dawncomer vara entre diez y treinta

segundos.

2. Lazona de pulpaes donde ocurre el contacto secundario entre las burbujas de aire y las partculas de mineral yes donde las burbujas de aire se retiran de la zona de la pulpa. La mezcla de pulpa aireada de la mezcla sale del

dawncomer y entra en la zona de flotacin. La velocidad de la mezcla y la gran diferencia de densidad entre ella

y el resto de la pulpa en el tanque dan lugar a un recirculamiento de lneas de fluido. Esto mantiene a las

partculas en suspensin sin necesidad de agitacin mecnica. El tiempo de residencia en la zona de pulpa del

tanque vara a entre dos a cinco minutos.

3. Lazona de espumaes donde los materiales transportados por las burbujas (colchn de espuma) son removidosde la espuma por drenaje de la espuma y/o lavado de la espuma. La celda se disea para asegurar una eficiente

zona quieta de espuma que permite un flexible manejo de la espuma. El tiempo de residencia de la zona de la

espuma vara de cuatro segundos a un minuto.

Estas zonas se denotan claramente en la figura 23.

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Figura 23. Esquema de una celda Jameson con ms de un dawcomer

4.6. CELDA DE FLOTACI N EKOFLOT.

Es otro tipo de mquina de flotacin neumtica, que fue diseada por el Dr. Rainer Imhof en Alemania. Esta celda se

viene aplicando industrialmente desde 1987 en la flotacin de carbn, magnesita, calcita (CaCO 3) y otros como

remediacin de terrenos. Por primera vez se utiliz en flotacin de sulfuros metlicos de cobre en la Ca Minera

Michilla S.A de Chile. Estas celdas Ekoflot trabajan con un aireador auto-succionante, lo que garantiza una aireacin

limpia y sin costo. Genera una alta interaccin partcula-burbuja y adherencia, lo cual se traduce en una flotacin

exitosa pese al breve tiempo de mezclado. Un esquema de esta celda se muestra en la Figura 4.24

Figura 4.24 Esquema de la celda Ekoflot.

La Celda Ekoflot cuenta con un cono que se desplaza hidrulicamente que permite aumentar o disminuir el volumende espuma, para rebosar en forma lenta o rpida el concentrado. Tambin esta forma de operar permite incremen tar

o disminuir la recuperacin y/o la ley del concentrado, de acuerdo a las variaciones de la ley de cabeza. En este

sistema de flotacin, la agitacin se realiza por

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la accin del aire a presin que ingresa juntamente con la pulpa formando burbujas a las cuales se adhieren las

partculas de mineral hidrofobizado por algn colector y fortalecida por un espumante, favoreciendo de esta manera

una alta recuperacin, an cuando las partculas sean gruesas.

Figura 4.25. Esquema de la celda Ekoflot modificada

La Humboldt Wedag GmbH ha optimizado esta celda neumtica de flotacin denominada ahora Pneuflot,

instalando los dispositivos especficos en la celda para realizar ciertas tareas y para asegurarlo siguiente:

La pulpa sigue siendo estable

La velocidad del proceso de la flotacin se maximiza;

Se reduce al mnimo el desgaste.

El diseo de la celda Pneuflot incluye lo siguiente:

1. Un tanque de condicionamiento externo para asegurar el tiempo de residencia adecuado para

mezclamiento de los reactivos de la flotacin.

2. Un reactor externo para airear la pulpa. El aireador puede ser aspirado por l mismo (basado en el principio

del Venturi) o provedo de un compresor de aire. Se reduce al mnimo el tiempo de flotacin porque la

fijacin de las partculas aeroflicas a las burbujas de aire puesto que la pulpa pasa a travs del aireador.

Las partculas que no se adhieren a las burbujas de aire tienen una segunda oportunidad mientras que

descienden a la parte ms profunda de la celda

3. Tanque cnico que evita el enarenamiento.

4. El distribuidor circular asegura la descarga de la pulpa aireada dentro de la celda.

5. Un crowder ajustable de la espuma asegura de que el diseo estndar del recipiente se pueda utilizar para

diversos usos tales como desbaste, barrido o limpieza.

6. La unidad de flotacin neumtica ofrece alta capacidad con pequeo consumo de energa.

7. La celda es ms barata que las convencionales.

8. Pocas piezas desgastables y bajo requerimiento de energa.

Figura 4.26. La celda Pneuflot

La celda Pneuflot puede por lo tanto proporcionar ahorros substanciales en costos de operacin con respecto a las

celdas convencionales de agitacin, a travs de producciones ms altas de producto.

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Adems, el espacio y los ahorros de la energa alcanzados estn arriba del 40%. Las instalaciones se extienden de

la concentracin del carbn y del lignito hasta la produccin de la magnetita y a la concentracin del mineral de cobre.

Una unidad experimental es decir, una Pneuflot est disponible para demostrar eficiencia.

4.7. CELDA DE TRES PRODUCTOS

La columna de tres productos (C3P), y tambin los resultados de la flotacin de minerales y relaves a escala de

laboratorio y piloto. La columna C3P permite la extraccin selectiva del producto drenado de la espuma (tercer

producto) y posee una segunda agua de lavado en la zona intermedia entre la alimentacin y la zona de espuma.

Esta celda ha sido probada en la flotacin de limpieza, "scavenger" y de relaves de minerales de oro, sulfuros de

cobre, plomo y zinc.

Los resultados demuestran que las recuperaciones metalrgicas son prcticamente similares en las columnas

convencionales (rectas), pero las leyes de la C3P son siempre superiores. La separacin del material drenado de la

espuma (mixto y fino de ganga) y el agua de "BIAS" adicionada en la zona intermedia, permiten la obtencin de

concentrados "limpios".

El comportamiento particular de la columna C3P se debe a la eliminacin del material de recirculacin (mixtos y

ganga fina) de la interfase espuma-pulpa, normalmente encontrado en las columnas convencionales y por la

disminucin del arrastre hidrodinmico de ultrafinos de ganga de la zona intermedia.

El tercer producto, dependiendo de la ley, puede ser clasificado, molido y recirculado o simplemente descartado.

Cuando se utiliza como columna de flotacin "rougher-flash", se obtienen concentrados con leyes de cobre de 40 %

(2 % insoluble) y recuperaciones de 33,5 %.

En relaves de flotacin de minerales de oro se alcanzaron recuperaciones de 15 % con leyes de 160 g/t. En la

flotacin de limpieza de un mineral sulfurado de plomo y zinc, las recuperaciones fueron del orden de 92-94 % en las

columnas recta y en la C3P, ms las leyes de la modificada fueron mayores, 80-82 % de sulfuro (70% en la columna

recta).

Los parmetros operacionales y de diseo de la columna y los resultados se discuten en trminos de las variaciones

en los fenmenos de transporte en las diversas zonas de la columna C3P y en las caractersticas fsicas de la pulpa

en ambas columnas. Es comparable tambin el potencial tcnico y el econmico de esta nueva celda de flotacin

columnar, su desarrollo y las aplicaciones en el tratamiento de minerales.

En la columna C3P se distinguen cuatro zonas de longitud variable, figura 4.27:

Zona de recoleccin, ubicada entre el burbujeador y el punto de alimentacin, de tamao variable.

Zona de lavado secundario o intermedio, entre un punto de alimentacin y el punto desde donde se

adiciona el agua de lavado II, de tamao variable.

Zona de partculas drenadas (drop-back), ubicada en la parte inferior de la interfase pulpa- espuma;

Zona de limpieza o fase espuma, localizada en la parte superior de la columna, es decir, el rebose.

MECANISMOS INVOLUCRADOS Y PRINC

4 Maquinas de Flotacion

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