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SECCION TRANSVERSAL DE UN MOLINO MOSTRANDO EL MOVIMIENTO DE BOLAS

Universidad Nacional San Luis Gonzaga de IcaFacultad de Ingeniera Minas y Metalurgia - Escuela de Ingeniera Metalrgica1Universidad Nacional San Luis Gonzaga de IcaFacultad de Ingeniera Minas y Metalurgia - Escuela de Ingeniera Metalrgica

FLOTACIN La flotacin es un mtodo fsico-qumico para la concentracin de minerales finamente molidos. El proceso implica el tratamiento qumico de una pulpa de mineral, a fin de crear condiciones favorables para la anexin de ciertas partculas minerales a burbujas de aire, las que al subir a la superficie de la pulpa llevan consigo los minerales seleccionados, formando una espuma estabilizada desde la cual se recuperan las especies tiles mientras que el material no til permanece sumergido en la pulpa.

Los reactivos agregados alteran las propiedades superficiales de la partcula mineral, desde una condicin hidrofbica, ocasionando un desplazamiento del agua, permitiendo la adherencia del slido al aire de la burbuja.

En general no pueden recuperarse de manera efectiva partculas de mineral sulfuroso mayores de la malla 48 Tyler (0,295mm), luego, para que un mineral pueda flotarse debe molerse aun tamao lo suficientemente fino para que la mayor parte de l quede liberado.

Teora qumica o de la oxidacin superficial.2PbS + 2O2 + H2O ( PbS2O3 + Pb (OH)2

PbS2O3 + 2X- ( PbX2 + S2O3=

2PbS + 3H2O + 4EtX- ( 2Pb(EtX)2 + S2O3= + 6H+ + 8

Teora de semiconductores.

El rol del oxigeno se interpreta en el sentido que su adsorcin modifica las niveles de energa de los electrones del sulfuro semiconductor, de tal forma que el semiconductor tipo n , pasara a semiconductor tipo p.

Cuando las bandas de conduccin de un sulfuro semiconductor son electrones en exceso, se habla de semiconductores tipo n ( negativos ), mientras que cuando en las bandas estn representadas por huecos tenemos semiconductores tipo p ( positivos ).

As la adsorcin de especies anionicas como el xantato estara favorecidas sobre una superficie semiconductor tipo p.

Durante la adsorcin se producira un proceso de oxidacin del xantato a dixantogeno, el cual por ser una molcula neutra permanecera coadsorvida fsicamente en la pelcula del colector y de alguna forma, que aun no esta muy claro, le conferira una fuerte hidrofobizacion.

De acuerdo con Plaksin y Shafeev, mencionado por J.Rogers, la quimisorcion de los colectores xantatos por sulfuros a la red del sulfuro. Esta transicin es influenciada enormemente por la naturaleza de los portadores de carga elctrica presentes en las capas superficiales del mineral.

Existen dos niveles de energa especiales En y En+1 sobre los centros catdicos de los minerales sulfurados (donde E es la energa de enlace de adsorcin del reactivo anionico con la superficie del mineral); En permite la formacin de un enlace de adsorcin con reactivos anionicos, mientras que el otro nivel En+1 no permite el enlace qumico. En otras palabras bajo condiciones similares el factor determinante en la formacin de un enlace de adsorcin es la estructura energtica de los niveles de energa superior de los centros cationicos de la red cristalina del mineral sulfurado.

Teora electroqumica.Esta teora establece que el desarrollo de la hidrofobicidad de las partculas sulfuradas del mineral en la flotacin de mineral se basa en el proceso andico que involucra la descomposicin del colector y que es completado a una reaccin de celda con un proceso catdico que generalmente comprende la reduccin del oxigeno.

Cuando tiene lugar una reaccin sobre un electrodo el potencial E queda determinado por la transferencia de carga entre el electrodo y la solucin. Para una reaccin nica en el equilibrio el potencial esta dado por la ecuacin de Nernst. As por ejemplo, para una reaccin redox cualquiera, el mecanismo de transferencia de e- puede representarse a travs de la siguiente ecuacin general:

XOx + mH + ne- YRed + H2O

Teora de la adsorcin fsica.

Hidrlisis y formacin de acido xantico en una pulpa alcalina.

Se considera finalmente que los minerales con cristales de estructura atmica favorece la adsorcin fsica y los minerales con estructura inica favorecen la fijacin por intercambio inico. En este ltimo caso el potencial de la superficie del mineral no influir la reaccin porque ella se desarrollara segn la afinidad de los iones para la formacin del nuevo compuesto.

Sin embargo en el caso de una adsorcin fsica, potencial de la superficie es de gran importancia y ser mas activa cuando este potencial sea igual a cero. Finalmente se puede sealar que los compuestos adsorbidos se mueven sobre la superficie del mineral tratando de recubrirlo en forma pareja y este movimiento esta limitado solo a la superficie del mineral sin disolucin en agua y posterior re adsorcion.

FASES E INTERFASES EN EL PROCESO DE FLOTACIN

El proceso de flotacin se desarrolla en un medio acuoso para lo cual estudiaremos cada estructura y sus respectivas propiedades de cada elemento que lo conforma.

El agua

El solid: Los cuerpos slidos tienen una estructura cristalina, por lo menos a lo que se refiere a los minerales, esta estructura es una consecuencia de la composicin qumica de las molculas, iones y tomos componentes que son, cada uno, un cuerpo complejo. Minerales Apolares: Son hidrofbicos (no reaccionan con los dipolos del agua).

Minerales Polares: Son hidroflicos (los slidos tienen la capacidad de hidratarse).

El gas: Con excepcin de ciertos casos de carcter experimental la flotacin industrial se efecta exclusivamente con aire. La funcin del aire en la flotacin tienes distintos aspectos de los cuales los principales son dos: El aire influye qumicamente en el proceso de flotacin.

Es el medio de transporte de las partculas del mineral hasta la superficie de la pulpa.

Caractersticas de las distintas interfases:

A) Gas-Liquido: Como se ha dicho anteriormente, en la flotacin estas interfases se produce invariablemente entre el aire y el agua. La caracterstica fundamental de la interfase gas-liquido.B) Solid lquido: Las superficies o partculas slidas sumergidas en el agua son objeto de hidratacin. Como se dijo anteriormente, esta depende del carcter de la superficie de los slidos, o sea, de las caractersticas elctricas que existen en las superficies despus de su creacin.C) Contacto entre las tres fases (S L V): En la flotacin de una partcula slida utilizando una burbuja de aire como medio de transporte, la unin entre estos dos elementos se efecta a travs del contacto trifsico (Slido Lquido - Gas).

MECANISMO DE FLOTACION

El mecanismo esencial de la flotacin involucra la anexin de partculas a las burbujas de aire, de tal modo que dichas partculas sean llevadas a la superficie de la pulpa mineral, donde puedan ser removidas. Este proceso abarca las siguientes etapas:

Moler el mineral a un tamao lo suficientemente fino para separar los minerales valiosos uno de otro, as como de la ganga:

Preparar las condiciones favorables para la adherencia de los minerales deseados a las burbujas de aire.

Crear una corriente ascendente de burbujas de aire en la pulpa del mineral.

Formacin de una espuma cargada de mineral en la superficie de la pulpa.

Remocin de la espuma cargada.FUNDICION DE LAS CELDAS DE FLOTACIN.

Mantener en suspensin las partculas de la pulpa que ingresa a la celda de flotacin. Formar y disear pequeas burbujas de aire por toda la celda. Promover los choques entre partculas minerales y las burbujas de aire con el fin de que el conjunto mineral burbuja formado tenga una baja densidad y puede elevarse desde la pulpa a una zona de espumas.

Mantener condiciones de quietud en la columna de espumas para favorecer su estabilidad.

De acuerdo a lo anterior las celdas de flotacin debern tener zonas especficas:

Zona de Mezcla: Aquella en la cual las partculas de minerales toman contacto con las burbujas de aire.

Zona de Separacin: En la que las burbujas de aire se condensan una con otra y eliminan partculas indeseables que pudieran haber sido arrastradas por atropamiento u otro motivo.

Zona de Espumas: En la donde las espumas mineralizados debern tener estabilidad y ser removidas de la celda conteniendo el concentrado.

VARIABLES OPERATIVAS DEL PROCESO DE FLOTACIN

Variables relacionados con la materia prima (mineral).

Variables relacionados a los procesos previos a la molienda y clasificacin. Variables relacionados al agua.

Variables relacionados al acondicionamiento.

Variables relacionados a la flotacin.

Variables relacionadas a las mquinas de flotacin.

VARIABLES RELACIONADOS A LA FLOTACIN.

Densidad de pulpa.

pH de la pulpa.

Carga circulante.

Tamao de partculas.

Tiempo de flotacin.

Nivel de espuma.

Grado y tipo de aereacin.

Temperatura de la pulpa y el agua.

Reactivos especficos para cada circuito y dosis.

CINTICA DE LA FLOTACINPara un razonable entendimiento de un proceso, las cantidades que deben ser evaluadas pueden dividirse en 3 grupos:

Mtodos experimentales para determinar la velocidad del proceso

Efectos de las variables del proceso

El mecanismo o la ecuacin que denota velocidad

Sin embargo para la flotacin de minerales es difcil aplicar tal metodologa. Las bases de la cintica de la flotacin de minerales y los problemas y mtodos en el modelaje y simulacin de la flotacin se vienen revisando permanentemente.