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DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS, METALURGIA Y GEOLOGA Cintica de Flotacin de la Mena de "Palmarejo" y su Aplicacin Industrial

Mara de Jess Prieto Daz 8 | P g i n a

: CAPITULO 2 ASPECTOS PRCTICOS DE LA FLOTACIN

El presente captulo aborda los siguientes temas: en la seccin 2.1 los conceptos bsicos de la

flotacin, la seccin 2.2 describe e ilustra circuitos de flotacin tpicos, la 2.3 lista el equipo que se

utiliza a nivel industrial; caractersticas de diseo y principales desarrollos. El apartado 2.4

enumera los reactivos bsicos usados en el proceso de flotacin y adems enfatiza sobre la

flotacin de minerales de oro-plata. La seccin 2.5 describe aspectos prcticos de las pruebas de

flotacin, el apartado 2.6 puntualiza algunos fundamentos del diseo y mejora de los procesos, y

finalmente la seccin 2.7 describe el proceso de flotacin de la unidad Palmarejo.

2.1.- Principios de Flotacin y Flotacin de Menas de Oro

La flotacin es el proceso en el cual la diferencia en las propiedades fisicoqumicas de las

superficies minerales es aprovechada para separarlos. Antes de la introduccin del proceso de

flotacin (1905), el mtodo de concentracin de minerales ms comnmente usado lo era la

separacin en medios densos, sin embargo, la dificultad que stos ofrecen al disminuir el tamao

de partcula, permiti la entrada del proceso de flotacin. En este ltimo, la adicin de qumicos

modificadores de superficie permiten convertir en hidrfobas las especies mineralgicas que se

quieren separar, de modo que ante la presencia de un medio constituido por agua y aire, la

especie hidrfoba rechace el agua y se adhiera a las burbujas de aire ascendiendo hacia la parte

superior donde se recogen concentradas mediante el desplazamiento volumtrico.

Figura 2.1.- Estromeyerita libre: (a) 40 micras y (b) 30 micras, para su flotacin estas partculas debern ser molidas a -325 mallas, mena Palmarejo, Chih., (Escamilla, 2011).

La flotacin es el mtodo ms comnmente usado para procesar sulfuros de metales base (Pb, Cu,

Zn), asimismo es ampliamente utilizado para concentrar minerales no-metlicos, minerales

industriales (Fe) y carbn. Esto porque permite concentrar minerales de baja ley, as como

aquellos que requieren molienda fina para lograr su liberacin, siendo por estas caractersticas

considerado como un proceso relativamente selectivo.



La flotacin se da al colocar los minerales en agua, las regiones interfaciales de las dos fases se

alteran para acomodarse al nuevo ambiente, establecindose una doble capa en la interface

slido-lquido, que se encarga de balancear la carga elctrica del sistema. Esta ltima afecta el

comportamiento de la superficie mineral y sus interacciones con los reactivos qumicos, lo que

permite que se lleve a cabo un proceso de separacin o concentracin que se basa en la qumica

de superficie.

La magnitud de la carga superficial est definida por la densidad de los iones determinantes de

potencial absorbidos donde los iones positivos en solucin son atrados a la superficie

constituyendo un plano de carga positiva, que entonces es balanceada por una menos

estructurada coleccin de iones negativos de la solucin. Estos son denominados contra-iones y

constituyen la parte difusa de la doble capa, manteniendo la neutralidad elctrica, lo que por ende

determina su actividad qumica.

Las propiedades de la doble capa elctrica de un mineral afectan la flotacin en los siguientes

aspectos: El signo y magnitud de la carga superficial controla la adsorcin o adsorcin fsica de los

reactivos de flotacin. Una alta carga superficial puede inhibir la quimisorcin o adsorcin qumica de los colectores. El grado de floculacin o dispersin de las suspensiones minerales est controlado por la doble capa elctrica. La ocurrencia y magnitud del recubrimiento por lamas est determinado por interacciones de la doble capa. La cintica de flotacin depende del efecto de la doble capa elctrica en la cintica de adelgazamiento de pelcula, que tambin afecta la adhesin partcula-burbuja.

En un medio acuoso no-complejante, el oro es no reactivo debido a que los iones de oro y sus

xidos son termodinmicamente estables, por lo que se requieren condiciones oxidantes

especficas para su formacin. La quimisorcin de oxgeno sobre oro inicia a potenciales por

encima de los 1.4 Voltios. Lo anterior es atribuido al crecimiento, en soluciones cidas, de una

capa de Au2O3 y de Au(OH)3 en soluciones alcalinas. El oro puro es naturalmente hidroflico, sin

embargo, pequeas capas de contaminantes carbonceos lo vuelven hidrofbico, por lo cual el oro

es uno de los componentes ms hidrofbicos en los sistemas de separacin por flotacin.

El oro metlico se puede recuperar por flotacin, aunque generalmente junto con sulfuros con los

que se encuentra asociado. Regularmente se asocia a pirita, arsenopirita y pirrotita. La slice suele

ser tambin un mineral husped comn, al que se asocia. Cuando el oro no se presenta con

sulfuros, generalmente se presenta en bajas concentraciones y libre, es difcil de flotar, la razn es

la baja cantidad de material que se recupera. A pesar de ello, si se optimizan las condiciones de



flotacin y se usan los reactivos adecuados es posible obtener buenas recuperaciones. El oro

presenta un proceso de flotacin lento debido a que su mineraloga afecta las condiciones que

deben usarse para su flotacin.

La flotacin de oro libre contenido en menas de sulfuros o de matriz silcea es afectada tanto por

condiciones qumicas como fsicas, siendo difcil de flotar cuando se encuentra cubierto con una

ptina, o su tamao es extremadamente fino donde se ha observado que la recuperacin de oro

es mxima usando altas densidades de pulpa, al igual que existe evidencia que ha demostrado que

la recuperacin de oro libre puede ser afectada por su inhabilidad a fijarse a las burbujas de aire,

debido a su morfologa, que generalmente se presenta como placas. Esta forma inusual y textura

rugosa bajo la que se presenta el oro, hace difcil su fijacin a las burbujas de aire, especialmente

cuando existen ciertas barreras fsicas como lo es partculas de sulfuros minerales ya adheridas a

las burbujas de aire. Entre mayor sea la rugosidad de las placas de oro mayor es su disminucin de

hidrofobicidad. La flotacin de oro libre ocurre no como resultado de su fijacin a las burbujas de

aire sino por acarreo en la corriente de burbujas ascendentes y existe mayor concentracin cuanto

mayor es el porcentaje de slidos usado en la flotacin. En general en la flotacin de oro nativo se

realiza molienda en presencia de un promotor (A-404, A-31), acondicionamiento por espacio de 5

a 10 minutos con 50-300 g/ton de CuSO4, flotacin a 40-45% de slidos en peso en presencia de

25-50 g/ton de Xantato Amlico de Potasio y 60 g/ton de espumante. El CuSO4 usado durante la

flotacin de oro libre permite aumentar su recuperacin.

2.2.- Circuitos de Flotacin

Cuando se obtienen diferentes concentrados de un mismo mineral, v.g.: sulfuro de plomo y sulfuro

de zinc dentro un mismo mineral alimentado a un proceso, primeramente se flota el sulfuro de

plomo dentro de un circuito de flotacin, al cual se le llama Circuito de Plomo. Posteriormente,

las colas del circuito de Pb pasan a otro circuito para flotar el sulfuro de zinc, al cual se le

denomina Circuito de Zinc, vase Figura 2.2.

Figura 2.2.- Circuitos de flotacion plomo y zinc



Figura 2.3- Etapas constituyentes de un circuito de flotacin.

A su vez, cada circuito est conformado por varias etapas, sta son ilustradas en la Figura 2.3, y

pueden ser descritas de la siguiente manera:

Etapa Primaria: se realiza a slidos altos (30-45% w/w), cuando el grado de la alimentacin es alto, el concentrado de la primera o dos primeras celdas puede ser

enviado o "separado" como concentrado final. Se infiere que los valores de inters que

flotan en esta etapa se encuentran libres o en asociacin simple con otros minerales, por

ende exhiben cinticas rpidas caracterizadas por altos valores de constantes de

velocidad. Etapa Agotativa: como su nombre lo indica, es una etapa en donde se trata de agotar los valores de inters objeto de concentracin. A fin de agotar los valores en pulpa, es comn

agregar reactivo adicional, v.g.: colector y espumante. La pulpa es flotada con el mismo

porcentaje de slidos con que sale del primario, generalmente las partculas que flotan en

esta etapa observan una cintica lenta, y en consecuencia poseen valores de contantes de

velocidad pequeos.

Etapa de Limpia: las etapas de limpia pueden ser una, dos o hasta tres. El nmero de etapas de limpia depende del grado del concentrado a alcanzar, asociacin entre los

valores de inters-ganga y tamao de partcula. Las etapas de limpia suelen operarse a

porcientos de slidos bajos (15-20% w/w), lo que posibilita evitar contaminacin por

acarreo. La introduccin del uso de celdas de columna en las etapas de limpia, permite

trabajar a altos slidos, ya que adems de que estn provistas de agua de lavado en la

parte alta, las pequeas burbujas de aire generadas crecen sobre las partculas lo que

coadyuva en la obtencin de concentrados ms limpios. La Figura 2.4 muestra una

columna de flotacin y el uso de agua de lavado en la zona de coleccin de concentrado.



Podemos decir que las anteriormente descritas, constituyeron por muchos aos las principales

etapas de los circuitos de flotacin. En aos recientes, con el agotamiento de los depsitos de

"fcil" tratamiento, las menas minerales se han tornado mucho ms complejas, y por ende los

circuitos de flotacin tambin. Lo que ha hecho necesario etapas de remolienda intermedias,

reflotacin, "desplomizacin", entre otras, la Figura 2.5 muestra un circuito de flotacin actual.

Figura 2.4.- Esquema de una columna de flotacin, sus variables relevantes y el uso agua de lavado (Prez y Uribe, 2003).

Figura 2.5.- Diagrama de flujo de la flotacin de Zn de la Unidad Sabinas, filial del Grupo Peoles (Hernndez, 2011).

bias (0.1-0.3 cm/s)

aire

(1-3 cm/s)colas

(1-1.5 cm/s)

concentrado

alimentacin

(1-1.5 cm/s)

Agua de lavado

(0.3-0.5 cm/s)

interface

(0.3-1.5 m)

Contenido de aire

(10-25 %)

lavdo

coleccin



Los conceptos de recuperacin y grado dan informacin sobre qu tan eficiente es un proceso de

flotacin con respecto a la idealidad, el concentrado debera tener el 100 % de mineral valioso y

las colas un 100 % de mineral sin valor alguno. No obstante, un proceso de flotacin industrial no

es perfecto, ya que el concentrado contiene algo de impurezas y las colas contienen algo de

mineral valioso, as pues estas "medidas" indican que tan buena o mala es la flotacin. Siendo as

que, una recuperacin del 90 % significa que el noventa porciento del metal valioso que entr en

la alimentacin se tiene en el concentrado y que el 10 % restante se ha ido a las colas. Por otro

lado el grado representa la pureza de un concentrado, que es el porcentaje de metal contenido

dentro del producto final "concentrado".

La recuperacin y el grado en un concentrado estn relacionados de manera inversa, es decir,

cuando se tiene un buen grado la recuperacin ser baja, contrariamente un grado bajo implica

una alta/buena recuperacin. En cualquier caso siempre se busca obtener la mejor combinacin

recuperacin-grado, ya que esto implica la mejor ganancia en la venta de concentrados.

En la flotacin de menas de oro y plata se utilizan circuitos simples en donde el pH suele ser

neutro o ligeramente bsico. Tpicamente los minerales de oro y plata son flotados usando uno o

dos promotores, un espumante y como colector un xantato. No obstante, es posible que la gran

variedad de minerales de plata (ms de 200), as como sus complejas asociaciones bajo las que

suele presentarse, demanden en ocasiones el uso de circuitos ms complejos, los cuales pudieran

incluir deslamado, sulfurizacin, etc.

2.3.- Tipos de Celda de Flotacin

La flotacin industrial se lleva a cabo en celdas de flotacin, que consisten en una cuba donde

entra la pulpa y un agitador o turbina que se extiende verticalmente desde su soporte en la parte

superior hasta la parte inferior de la celda. El agitador y difusor se encuentran sumergidos en el

seno de la pulpa, y promueven la creacin y dispersin de burbujas, al crearse un torbellino por el

aire introducido en la parte inferior de la cuba, bien insuflando, y adems comprimido. Las celdas,

por lo comn, se montan en bancos de varias unidades.

Tabla 2.1.- Evolucin del tamao de celdas de flotacin (Wemco, 2010)

Dcada Tamao Mximo

ft3 m3 1950s 50 1.4 1960s 100 2.8 1970s 300 8.5 1980s 500 13.6 1990s 2 000 54.5 2000s 4 000 100.0 2010 12 000 300.0

2012 17 650 500.0



En los ltimos tiempos se han llevado a cabo mejoras en los procesos de flotacin con la entrada

en funcionamiento de las columnas de flotacin y las celdas Jameson. Otra tendencia actual en los

equipos de flotacin lo es el aumento en su tamao. En 2010 se comision a Wemco para la

construccin de la primera celda de 300 m3 y se pronostica que para el 2020, el tamao de los

equipos de flotacin pudiera alcanzar la capacidad de 600 m3. La Tabla 2.1, resume los tamaos de

celda con el transcurrir de los aos.

Los bajos grados en las menas tratadas han conducido a la industria minero-metalrgica a que, en

orden a mantener la viabilidad econmica de los proyectos, se procesen mayores tonelajes. La

pregunta entonces que surge es cuntas celdas y de qu tamao?

Una "regla de dedo" con relacin al nmero y tamao de celdas lo es la siguiente "a fin de evitar o

minimizar el corto circuito1, use al menos 8 celdas para las etapas de primario-agotativo". La

teora de corto circuito no cambia con el tamao de las celdas, as que sta debe seguir

aplicndose. La Figura 2.6, muestra la distribucin del tiempo de residencia en celdas de flotacin,

de acuerdo con sta, pareciese que lo ideal sera tener el mayor nmero posible celdas, no

obstante un gran nmero de celdas trae consigo problemas como: reciclamiento de corrientes,

control y supervisin, espacio disponible.

Figura 2.6.- Distribucin de tiempo de residencia en celdas de flotacin en serie (Desconocido,

2013)

Podemos entonces concluir y recomendar lo siguiente: (a) celdas pequeas y bancos grandes y (b)

celdas grandes y bancos cortos. La alternativa "a" es aplicable a operaciones de pequeo y

mediano tonelaje mientras que la segunda aplicara a operaciones de gran tonelaje. Una ventaja

de las celdas pequeas es que reducen el cortocircuito, se tiene buen control metalrgico y la

recuperacin del metal de inters suele ser alto. El Apndice I ilustra un ejemplo para el clculo del

nmero y tamao de celdas de flotacin.

1 Corto circuito refiere a la fraccin o porcentaje de la alimentacin que pasa directamente a la salida del reactor sin existir mezcla con

el resto del fluido del reactor. En el caso de una flotacin, sera la fraccin que no es susceptible de flotar y en el caso de una disolucin, la fraccin que no disolver.



2.3.1.- Columnas de Flotacin

En las columnas de flotacin, la pulpa fluye a lo largo de una columna vertical de hasta 10 metros

de alto. Las partculas simplemente sedimentan y las burbujas se introducen a travs de la parte

inferior hasta encontrarse con las partculas, ver Figura 2.7. La altura de la columna es tal que

permite un gran nmero eventos o de posibilidades para la adhesin partcula-burbuja.

Figura 2.7.- (a) Columna de flotacin y (b) espumas tpicas del proceso de flotacin en una celda de columna (Prez y Uribe, 2003).

La espuma que sale por la parte superior es rociada con agua para limpiar las impurezas que hayan

podido ser arrastradas con el concentrado y as poder aumentar el grado, obsrvese Figura 2.8.

Figura 2.8.- Sistema de lavado en la columna de flotacin.

El agua de lavado debe ser aplicada a la presin y en el gasto apropiado, de otra manera se

provocar la ruptura de burbujas, y por ende la prdida de las partculas de inters flotadas.

Finalmente la espuma derrama a un canaln y el concentrado es conducido por medio de una

bomba a travs de una tubera hacia la siguiente etapa.

Canaln de Derrame

(a) (b)



2.3.2.- Celdas Jameson

Son las ms utilizadas actualmente y son empleadas en la flotacin primaria, agotativa y etapas de

limpieza. Normalmente el proceso de flotacin industrial se hace en varias celdas a las que se les

nombra bancos como los que se muestran en la Figura 2.9.

Figura 2.9.- Un arreglo de celdas de flotacin Jameson, fotografa de bancos de celdas Unidad Santa Brbara, Chih..

Cada celda se compone principalmente de un tanque y un sistema de agitacin y burbujeo. El

primero contiene la pulpa donde se lleva a cabo la flotacin y el segundo proporciona movimiento

a la pulpa para mantenerla perfectamente mezclada y suministra adems las burbujas necesarias

para que se lleve a cabo la flotacin, vase la Figura 2.10.

Figura 2.10.- (a) Celdas de flotacin Agitair y (b) celda y mecanismo de flotacin Wemco.

(a)

(b)



En toda la celda las burbujas se introducen en la pulpa en la misma posicin en que se alimenta la

celda, producindose un flujo parejo de partculas y burbujas, lo que provoca un aumento en la

tasa de adherencia partcula-burbuja. Las ventajas de estos modelos residen en un menor costo de

operacin, una mayor probabilidad de adherencia partculas-burbujas, y una reduccin del

nmero de celdas requeridas para una determinada aplicacin.

2.3.3.- Celdas Tanque

Con el aumento en la capacidad de celdas, el diseo de estas tambin ha cambiado. Los tanques

de seccin cuadrada, aun en uso para celdas de pequea a mediana capacidad, han sido

sustituidos por tanques de cilndricos. La Figura 2.11 muestra celdas tanques Dorr-Oliver y Wemco.

(a) (b)

Figura 2.11.- (a) Supercelda con mecanismo de agitacin Wemco y (b) supercelda con mecanismo de agitacin Dorr-Oliver (FLSmidth, 2012).

Figura 2.12.- Celda tanque Outotec, patrn de flujo, dispersin de aire y patrones de flujo (Desconocido, 2013).



De acuerdo a los fabricantes de celdas de flotacin, los tanques cilndricos, en comparacin con los

rectangulares, parecen ofrecer mayores ventajas, algunas de estas son: menor costo de

manufactura, ms fcil de controlar, menor consumo de energa para mantener la pulpa

suspendida y dispersar el aire, mejores caractersticas hidrodinmicas y menor requerimiento de

espacio. Algunas de estas ventajas son obvias, tal es el caso de "menor energa para suspender la

pulpa", en un tanque rectangular la forma por si misma impone cierta resistencia a la agitacin, sin

embargo, esta mayor oposicin favorece y se ve reflejada en una mejor homogeneizacin-

integracin slidos-agua. Por otro lado, en los primeros aos a su introduccin al mercado,

algunas de estas casas manufacturadoras de celdas compitieron entre s clamando mejores

contenidos de aire. Hoy da esta caracterstica parece haber sido igualada, as que la seleccin por

un tipo o marca de celda particular, est supeditada a preferencias personales o experiencias de

trabajo con una u otra.

A finales de los ochenta y principios de los noventa, en algunas unidades de los principales grupos

minero-metalrgicos del pas, Grupo Mxico y Peoles, se introdujeron las llamadas "Celdas

Flash", vase Figura 2.13. Estas celdas eran colocadas en los circuitos de molienda, y su finalidad

era aprovechar la recin nueva superficie creada en las partculas para recuperarlas de manera

inmediata. Probablemente esta prctica pueda verse adecuada para circuitos de flotacin bulk, en

las que se busca maximizar recuperacin, no obstante en el caso de una flotacin selectiva, la

reduccin en el grado de la alimentacin, como consecuencia de la flotacin flash, puede

ocasionar una reduccin de grado que luego impida o dificulte las ulteriores etapas de flotacin.

Figura 2.13.- (a) Celda Flash y (b) circuito de molienda e integracin de celda Flash (Desconocido, 2013).

2.4.- Reactivos de Flotacin La flotacin como un mtodo de concentracin se compone de etapas como: Coleccin, Activacin

y/o Depresin y Espumacin y otras modificaciones.

(a)

(b)

A Flotacin

Alimentacin

Nueva

Adicin Agua Celda Flash

Molino de Bolas

Molino AG

Adicin Agua



Adems de considerar el pH, los reactivos de flotacin a usar para una concentracin particular

estn en funcin del tipo de mena a procesar, no obstante en el sentido ms amplio la clasificacin

habitual distingue: promotores, colectores (procesos de coleccin), espumantes (modificar la

tensin superficial del medio acuoso) y modificadores (procesos de activacin, depresin,

floculacin, dispersin, sulfurizacin, estabilizacin, regulacin del pH, etc.).

2.4.1.- Colectores

Los colectores son sustancias, normalmente orgnicas, que forman una superficie de tipo

hidrocarbono sobre una partcula mineral contenida en una pulpa acuosa. El carcter

hidrocarbonado condicionada a stas para que sean los nicas que floten. Los mecanismos de

flotacin en ocasiones suelen sobresimplificarse, no obstante, para el ingeniero metalrgico esto

no es recomendable, ya que l debe tener del conocimiento completo a fin de que pueda incidir

en la solucin de los problemas asociados con la flotacin de minerales. La Figura 2.14 ilustra la

formacin de xantato de cobre y formacin de un polmero de ste.

Figura 2.14.- Formacin de Xantato de cobre sobre una partcula de mineral de cobre (Crozier, 1992).

Frecuentemente se aade ms de un colector al sistema de flotacin, de tal forma que, en la

cabeza del proceso, se introduce un colector selectivo cuyo objetivo es flotar los minerales

fuertemente hidrfobos, mientras que, posteriormente, se aade otro colector, ms potente pero

menos selectivo, con el fin de recuperar los minerales de flotacin lenta, los cuales pueden estar

asociados con otros minerales o ser de tamao muy fino, lo que imposibilita su rpida respuesta.

La naturaleza qumica de los colectores es la de cidos dbiles, bases o sales qumicas

heteropolares, con una parte inica que se adsorbe sobre la superficie del mineral por accin

qumica o por atraccin fsica "electrosttica". Los colectores se suelen clasificar en 2 grandes

grupos, vase Figura 2.15.

Tambin existen colectores no-inicos que permiten incrementar la hidrofobicidad lograda con

otros colectores previamente utilizados, esto como resultado de que fcilmente se adsorben sobre

dichos colectores, entre los ms populares, tanto por sus caractersticas como por su bajo costo

podemos mencionar el petrleo y el keroseno.

Xantato de cobre

Polmero



Figura 2.15- Clasificacin general de los colectores.

Los colectores usados ms frecuentemente son resumidos en la Figura 2.16. Los xantatos derivan

su frmula general del ion xantato (alquil dithiocarbonato) la cual es " 2ROCS "; donde R es una

cadena de hidrocarburo. Las solubilidades de los xantatos disminuye del etil (C2) al amil o pentil

(C5), este ltimo es el xantato de cadena ms larga usado en la industria. Por lo general se tiene

que cuanto ms larga es la cadena de xantato, ste es ms fuerte y la recuperacin aumenta, pero

el grado o la selectividad disminuyen.

Los xantatos pueden ser preparados segn la reaccin:

2 5 2 2 5 2 2C H OH+NaOH+CS C H OCS Na+H O (2.1)

Se oxidan rpidamente a dixantogeno, (X2) o (ROC(S)SS(S)COR), compuestos covalentes no polares.

- -

2X +2e 2X (2.2)

El dixantgeno es la especie activa durante la flotacin de oro, pirita, y ciertos otros sulfuros

encontrados en los depsitos de oro. Las soluciones de xantato son inestables debido a varias

reacciones, entre las que podemos resumir,

Oxidacin para formar dixantgeno Descomposicin cida para formar disulfuro de carbn y un alcohol. Descomposicin alcalina, para formar CSP2 (monothiocarbamato), CO3 2-, y CS32-.

Colectores

Colectores Aninicos:

Tipo thiol:

en los cuales el grupo polar contiene azufre bivalente, el que normalmente se utiliza para flotar sulfuros. Dentro de este tipo

de colectores los ms importantes son: los xantatos y ditiofosfatos. Le sigue en importancia la tiocarbanilida y

mercaptobenzotiazol, usados en algunos casos como colectores de refuerzo, y luego estn los de menor uso actual que son los

xantogenados.

Tipo oxhidrlicos:

Son usados generalmente en la flotacin de menas no sulfurados. Dentro de este tipo se tienen los: CARBOXILICOS, SULFATOS ORGNICOS Y SULFONATOS.

Los colectores carboxlicos contienen todos los cidos grasos y sus sales, los jabones. Histricamente estos colectores por sus fuertes propiedades

colectoras han desempeado un importante papel en la flotacin de metales y sales. Sin embargo, su relativa poca selectividad impide una eficiente

separacin de los sulfuros de sus gangas, lo que ha causado su gradual y casi absoluto reemplazo por los colectores sulfhdricos.

Colectores Catinicos

Estos colectores producen hidrofobocidad debido a la cadena hidrocarbonada al que se le asocia un grupo polar de carga positiva. Entre estas se encuentran generalmente las aminas

primarias y cuaternarias, las que se obtienen por lo general de grasas naturales. Con la finalidad de mejorar la solubilidad de los

colectores aminas, estos se encuentran en forma de cloruros o acetatos.



Figura 2.16 Colectores comnmente usados.

La Aerophina 3418A (di-isobutil ditiofosfinato de sodio), usada en lugar de xantato permite

obtener concentrados de muy alto grado, pero ya que puede ser usado en menores cantidades es

posible obtener mejores resultados a aproximadamente el mismo costo que usando xantato.

Algunos de los colectores usados actualmente son listados en la Tabla 2.2.

Tabla 2.2 Colectores usados en la flotacion de oro (Marsden y House, 2006).

1 Xantato isobutlico de sodio

2 Xantato amlico de potasio

3 Formulacin de formato de xantgeno

4 Di-isobutil dithiofosfato

5 Mercaptanobenzothiozalato

6 Formulacin dithifosfato

7 Formulacin dithiofosfato/monothiofosfato

8 Formulacin monothiofosfato/dithiofosfato

Xantatos: La palabra Xantato proviene del vocablo griego atos que significa amarillo. Son colectores muy poderosos, fabricados a partir de 3 elementos: bisulfuro de carbono, un lcali (potasa o sosa custica) y un alcohol (metanol, etanol, etc.). Los ms usados son el Xantato lsopropilico de Sodio (se emplea en la flotacin de cobre, plomo y zinc, y en minerales sulfurosos como la calcopirita, cacocita, enargita, galena, esfalerita, marmatita, pirita y pirrotita), el Xantato de Potasio (amlico o pentasol, muy potente, se usa para la flotacin de sulfuros alterados u oxidados de cobre, minerales de plomo con Na2S, para tratar la arsenopirita, sulfuros de cobalto, nquel y hierro) , el Xantato de Sodio (etlico) , el Xantato de Potasio normal (butlico), el Xantato de potasio secundario, (etlico).

Son de color amarillo o anaranjado claro, en forma de polvo o en pequeos cristales altamente solubles en agua, no suelen ser explosivos, pero arden con la misma intensidad que el azufre.

Se descomponen fcilmente con el tiempo, en especial cuando estn disueltos en agua. No son selectivos de un modo especial, ya que promueven la flotacin de todos los sulfuros indiferentemente, no obstante, en proporciones reducidas, hacen flotar primero los sulfuros ms susceptibles, pero si se usa en exceso, flotarn tambin los elementos indeseables, por ello, en la flotacin diferencial o selectiva, los xantatos se usan selectivamente pudiendo trabajar en circuitos alcalinos o cidos, siendo mejor su rendimiento a pH mayores de 7.

Thio-carbanilida o Di-fenil-Thiourea: Tiene muy poca accin sobre la pirita, razn por la cual se emplea para flotar galena con una mezcla de pirita (s se usara xantato, sin un depresor de la pirita, flotaran conjuntamente la galena y la pirita) .

Aerofloat Liquido: El cido fosfocreslico o dicrosildithiofosfrico es un compuesto fabricado por la American Cyanamid Co. (Cytec), que se comercializa bajo la denominacin Aerofloat. Los Aerofloats exigen una dosificacin exacta no como los Xantatos, de manera que un ligero exceso es altamente perjudicial para la flotacin. Adems tienen poca selectividad sobre la pirita y se emplean para seleccionar otros sulfuros metlicos sin flotar la pirita.

Se les suele utilizar con preferencia a la thio-carbanilida, excepto cuando el sulfuro a flotar es la galena. Los aerofloats pueden trabajar en un circuito alcalino, pero son ms efectivos en un circuito neutro. En caso de circuitos cidos, son preferibles a los Xantatos, pues stos podran descomponerse en dicho medio. El aerofloat lquido es muy corrosivo para los metales, adems produce cierta cantidad de espuma en la pulpa lo que puede ser perjudicial cuando hay que usarlo en una pulpa que ya tiene espumante, provocando un exceso daino.

Aerofloat slido: Para evitar los inconvenientes del aerofloat lquido, se fabrica tambin el aerofloat de Sodio, que es slido y soluble en el agua. Su accin no es tan poderosa como promotor, pero suele emplearse junto a los xantatos de etilo para la flotacin de minerales que contienen piritas, cuando por alguna de las razones expuestas, el aerofloat liquido no es conveniente. Se suelen comercializar variantes con selectividad especial para cada tipo de mineral.



Iontinua TaHla 2.2 9 Formulacin dithiofosfato/monothiofosfato/dithiofosfato

10 Formulacin dithiofosfato/Mercaptanobenzothiozalato

11 Formulacin thionocarbamato/dithiofosfato

12 Formulacin modificada thionocarbamato/dithiofosfato

13 Formulacin modificada thionocarbamato/dithiofosfato/

monothiofosfato 14 Formulacin de sulfuro etil octil

15 Formulacin dithiocarbamato/hidrosulfuro de sodio

2.4.2- Activadores y Depresores Una alimentacin a flotacin est constituida por una mezcla de muchos minerales, algunos de los

cuales se encuentran como entidades libres, al menos en parte. La gran mayora se presenta en

grupos que estn relacionados qumicamente pero que son casi independientes entre s desde el

punto de vista tecnolgico y comercial. La solucin del problema puede enfocarse de dos maneras:

(1) evitar que una de las dos especies relacionadas responda a la accin del colector (depresin), y

(2) provocar la susceptibilidad de una especie en un medio en el que, generalmente, no

respondera a la accin del colector (activacin). Los productos utilizados tambin son muy

variados, dependiendo esta variabilidad, del tipo de mineral que se quiera activar o deprimir.

Ejemplos de activadores y depresores lo son: cal, sosa, cianuro, sulfatos, silicatos, etc. En la Figura

2.17 se describen las funciones de activadores y depresores.

El uso del sulfato de cobre ha sido ampliamente aceptado en la flotacin de menas de oro, ya que

mejora la flotabilidad de las partculas de ste donde se han observado mejoras de hasta un 5% en

su recuperacin.

Figura 2.17 Depresores y activadores usados en flotacin.

2.4.3-Espumantes

Estos lquidos orgnicos poco solubles en agua tienen por funcin asegurar la separacin de las

partculas hidrfobas e hidrfilas. Las burbujas creadas, tienen una duracin muy corta (del orden

de una centsima de segundo), y tendencia a unirse entre s, por lo que, para asegurar la

Act

ivad

ore

s y

Dep

reso

res

Depresores:

Son reactivos que impiden la flotacin o deprimen algunos de los sulfuros presentes en un mineral, mientras se hace flotar otro u otros de ellos (por

eso se les llama tambin inhibidores), los ms usados son inorgnicos (cianuro de sodio, sulfato de zinc, cal y bicromatos) pero tambin hay

depresores orgnicos como la cola de carpintero , la gelatina, el almidn y la casena.

Activadores:

Son capaz de restablecer la flotabilidad de un sulfuro que ha sido deprimido. Los dos principales son el sulfuro de sodio y el sulfato de cobre:



estabilidad de la espuma y evitar que las partculas captadas caigan nuevamente en la pulpa,

perdindose la recuperacin, se introducen compuestos espumantes, entre los cuales los ms

utilizados son el aceite de pino y el cresol (cido creslico). No se deben adsorber sobre la

superficie del mineral, ya que si acta como colector, la selectividad del colector se ver

disminuida. Estos reducen la tensin superficial del agua e incrementan el grosor de la pelcula que

rodea a las burbujas, si bien existe un lmite por encima del cual las burbujas no podran reducir las

partculas del mineral adheridas a su superficie.

Los espumantes actan directamente en la fase liquida y no interaccionan con la superficie de las

partculas. En la prctica existe una interaccin entre los espumantes y los otros reactivos

aadidos al proceso de flotacin por lo que la seleccin del espumante adecuado para cada

mineralizacin suele hacerse despus de numerosas pruebas de laboratorio.

Aunque en apariencia la flotacin de oro es fcil, esto no es del todo correcto, la hidrofobicidad

natural que pudiese presentar el oro limpio, puede verse afectada por la presencia de agentes

pulidores residuales y restos de contaminantes orgnicos. As, las condiciones de su apropiada

flotacin deben ser cuidadosamente investigadas y adecuadas a las caractersticas que presentan

las superficies de ste.

La fuerza y estabilidad del espumante es importante cuando se flota oro libre. La mayora de las

plantas muestran preferencia por espumantes del tipo polyglycol-ether combinados estos con

otros espumantes. No obstante cuando se requiere selectividad, como en el caso de menas de la

flotacin de menas de cobre-oro, se prefiere un espumante dbil como el metil isobutil carbinol

(MIBC) ya que sus composiciones qumicas suelen ser ms estables y aseguran un mejor control

del proceso de flotacin. Asimismo es de importancia la seleccin del tamao de partcula-

espumante ya que permitir la recuperacin de partculas asociadas durante la etapa agotativa. En

general, y por regla, los espumantes de glicoles o polipropilen glicoles son ideales para las

aplicaciones que comprenden la flotacin de oro y sus asociaciones.

2.4.4- Modificadores: Dispersantes, Floculadores y Sulfurizantes

Son reactivos en su mayora inorgnicos, que se emplean en la flotacin con fines muy diversos,

cuya funcin comn es la de modificar en la forma que se desea y con un fin determinado, alguna

o algunas de las condiciones en que se realiza el proceso de flotacin. Los modificadores ms

comunes son resumidos en la siguiente figura, Figura 2.18.

La aplicacin de los sulfurizantes, sulfuro de sodio y sulfhidrato de sodio para promover la

flotacin de menas debe ser cuidadosa, usados en concentraciones por debajo de 10-5 M de S2-

resultan promover la flotacin de las especies oxidadas, contrariamente a concentraciones

mayores a este valor actuaran como depresores. La adicin de iones sulfuro (S2-) convierte algunas

de las superficies oxidadas en sulfuros, las que al agregar el xantato promover su flotacin. Lo

delicado de su adicin y sensibilidad que debe tenerse en su uso, han promovido la investigacin



en el campo de la sulfurizacin, encontrndose que su consumo deber hacerse apegndose a

intervalos de potencial estrechamente definidos y controlados.

Figura 2.18 Diferentes modificadores usados en la flotacion.

2.5.- Pruebas de Flotacin Nivel Laboratorio y Piloto

Las pruebas de flotacin realizadas en laboratorio son un proceso costoso y consume mucho

tiempo, pero son necesarias debido a la necesidad de obtener resultados de calidad y, tener

conclusiones exactas y concretas, por lo que se requiere un mtodo de investigacin sistemtico

que use buenas tcnicas experimentales y metodologas de laboratorio consistentes.

La cantidad y tipo de pruebas metalrgicas que se deben realizar sobre cualquier muestra mineral

vara con las especies a concentrar o recuperar. Aos de investigacin pueden ser necesarios si el

mineral es demasiado complejo, y poco para minerales ampliamente procesados en diferentes

plantas, y con los cuales ya se tiene experiencia en su tratamiento. Las muestras para investigacin

metalrgica deben ser representativas del mineral que se alimentar a la planta. A pesar de que

hoy da es posible disponer de una gran cantidad de informacin, debe estar claro el hecho de que

no existen dos cuerpos mineralizados que sean iguales, y que las variaciones dentro de un mismo

cuerpo mineralizado son frecuentes.

Modificadores

Reguladores de pH:

Se agregan con el fin de hacer la pulpa alcalina o

cida, segn convenga al tratamiento.

Estabilizadores:

Se utilizan para proteger o

impedir que algunos de los

reactivos usados para la flotacin se

descompongan.

Sulfurantes:

Se usan en la flotacin de

metales oxidados, con el objeto de

provocar la formacin de una pelcula sulfurada en su superficie que permita su

flotacin.

Dispersantes o defloculadores:

Los reactivos dispersantes

logran que las superficies

minerales se vean libres de

partculas finas o lamas que

pudieran estar recubrindolas

entorpeciendo la flotacin de

algunas especies minerales deseadas.

Floculadores o aglutinantes

Que tienen por objeto promover la formacin de

cogulos o grumos dentro de la masa

de la pulpa, con determinados

fines



Deseablemente es conveniente que previo a cualquier estudio metalrgico se cuente con la

caracterizacin mineralgica de la mena a procesar, estos estudios son por lo general caros, p.e.:

una caracterizacin mineralgica simple tiene un costo de $ 6 000.00/ muestra, caracterizacin

mineralgica-liberacin $ 20 000.00/muestra, entre otros. Los estudios mineralgicos resumen las

principales especies minerales presentes as como las asociaciones mineralgicas y grado de

liberacin de las especies de inters, y son fundamentales en la seleccin de reactivos,

determinacin de granulometra ptima (P80), condiciones metalrgicas que proporcionen el mejor

rendimiento, y en si desarrollar y establecer el proceso de tratamiento. La Tabla 2.3, resume parte

de una caracterizacin mineralgica de una mena de oro, asimismo la Figura 2.19 ilustra

microfotografas de dicha mena.

Tabla 2.3.- Resumen de la caracterizacin mineralgica de una mena de oro.

Mineral de oro - Electrum, Au - Ag

Sulfuros de hierro - Pirita, FeS

2

Los minerales de hierro observados en orden de importancia fueron: xidos de hierro (FeO), pirita (FeS2) y hierro metlico (Fe). Los primeros se observan libres y asociados en tamaos de hasta 150 micras.

Los primeros se observan libres y asociados en tamaos de hasta 150 micras. Sus asociaciones son principalmente con cuarzo y en menor cantidad

con bismuto, oro y plata.

Minerales de plata - Argentita, Ag

2S

Minerales de ganga - Cuarzo, SiO

2

- Cloritas - xidos de hierro, FeO - Fe metlico, Fe

Minerales de plomo - Galena, PbS

Figura 2.19.- (a) Microfotografa (SEM) mostrando partculas de Electrum en tamaos menores de 3 micras asociadas a xidos de hierro. Se observa tambin asociacin de cuarzo en los xidos de hierro, y (b) EDLS de la muestra (Escamilla, 2010).

Como inicio de todo estudio se requiere establecer una prueba de referencia, la cual sirva como

patrn de comparacin frente a pruebas que se corran con los reactivos a evaluar y/o optimizar,

prueba que es conocida como estndar. A nivel laboratorio, sta representa la operacin de la

planta concentradora; bajo condiciones de equilibrio y estable, as que permite valorar y/o evaluar

el rendimiento metalrgico de cualquier reactivo u otra variable que se desee estudiar o

investigar.

(a)

(b)



Establecer la prueba estndar puede tomar tiempo, sobre todo si el ingeniero o tcnico no tiene

experiencia, pero una vez que se tiene se puede proceder a optimizar. Esta mejora continua, algunos prefieren hacerla con base a su experiencia, no obstante es recomendable hacerlo

siguiendo metodologas que tengan slidas bases estadsticas. La flotacin es un proceso con ms

de 200 variables, as que conviene abordarla de una manera organizada y sistemtica. Los diseos

experimentales de factoriales (2K), experimentos de un solo factor, entre otros, pudieran ser

apropiados en las etapas iniciales de investigacin, mientras que a medida que el ingeniero se

sienta ms confidente podr entonces planificar la realizacin de sus pruebas con diseos

experimentales un poco ms complejos pero a la vez estadsticamente ms robustos, tales como:

bloques aleatorizados, cuadro latino, cuadro grecolatino, factoriales, etc. El Apndice II muestra la

aplicacin del diseo de experimentos a un caso de flotacin de galena.

La metodologa de CINTICA DE FLOTACIN es patiIulaete til Iuado se euiee de Iopaa o determinar el efecto de reactivos a nivel laboratorio o bien analizar condiciones de un proceso

industrial. En las primeras, estas deben ser realizadas de manera cuidadosa y sistemtica,

pudindose valorar distintos reactivos o bien diferentes dosificaciones del mismo. En el caso del

proceso industrial, se requiere establecer claramente el objetivo perseguido, la metodologa para

evaluar los datos a registrar, planear el trabajo de muestreo, hacer la correspondiente inspeccin

de campo, y finalmente el muestreo y/o registro de informacin. La Tabla 2.4, resume los datos de

un muestreo realizado en varios bancos de celdas de flotacin industrial. El objetivo planteado era

determinar y comparar la cintica de flotacin de los valores de cobre entre los distintos bancos,

no obstante, en razn de que no se muestrearon las colas de cada celda, no fue posible hacer

dicha comparacin.

Tabla 2.4.- Resumen de resultados de muestreo en celdas industriales.

El no tener anlisis de colas solo permiti el ajuste de datos del banco "A", ver Figura 2.20. Tanto

el grfico de Klimpel como el de Kelsall, ilustran que la cintica de flotacin de los valores de cobre

es lenta, y dominada por "K", con un valor de 0.183, el cual es bajo.

BANCO - A

FECHA ALIMENTACIN Conc. 1ra Celda Conc. 2da Celda Conc. 3ra Celda Conc. 4ta Celda Cola. 4ta CELDA

dd/mm/aa Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe

24/06/2011 0.69 0.21 0.48 0.20 15.76 29.05 1.20 27.85 4.02 21.27 29.77 1.13 28.64 3.67 21.76 25.58 1.15 24.43 3.03 24.32 23.22 1.26 21.96 2.65 24.11 0.63 0.16 0.47 0.20 15.48

25/06/2011 0.78 0.27 0.51 0.25 15.71 23.32 0.45 22.87 4.24 28.29 20.24 1.14 19.10 3.50 28.08 20.36 0.88 19.48 3.32 28.72 18.82 0.74 18.08 3.02 28.15 0.49 0.26 0.23 0.19 15.51

30/07/2011 0.66 0.21 0.45 0.18 15.41 32.97 0.43 32.54 2.85 21.01 34.44 0.51 33.93 2.77 21.10 32.34 0.88 31.46 2.54 21.31 31.71 0.95 30.76 2.53 21.84 0.61 0.23 0.38 0.18 15.33

02/07/2011 0.78 0.23 0.55 0.16 17.41 27.83 1.01 26.82 1.86 20.52 29.15 0.86 28.29 1.91 20.46 34.98 0.84 34.14 2.22 21.77 33.88 1.03 32.85 2.00 20.86 0.68 0.22 0.46 0.14 17.22

PROMEDIO 0.73 0.23 0.50 0.20 16.07 28.29 0.77 27.52 3.24 22.77 28.40 0.91 27.49 2.96 22.85 28.32 0.94 27.38 2.78 24.03 26.91 1.00 25.91 2.55 23.74 0.60 0.22 0.39 0.18 15.89

BANCO - B

FECHA ALIMENTACIN Conc. 5 ta Celda Conc. 6 ta Celda Conc.7ma Celda Conc. 8va Celda Cola. 9na CELDA

dd/mm/aa Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe Cu CuO CuS Zn Fe

24/06/2011 0.63 0.16 0.47 0.20 15.48 24.51 0.92 23.59 3.38 21.34 21.79 0.85 20.94 2.38 20.76 5.93 0.97 4.96 0.77 18.72 4.91 1.00 3.91 0.61 16.60 0.34 0.13 0.21 0.16 15.45

25/06/2011 0.49 0.26 0.23 0.19 15.51 23.02 0.86 22.16 4.72 26.80 14.83 1.17 13.66 1.95 30.21 12.99 0.99 12.00 2.03 29.64 8.29 1.12 7.17 1.03 32.45 0.37 0.20 0.17 0.19 14.83

30/07/2011 0.61 0.23 0.38 0.18 15.33 31.92 1.14 30.78 2.24 22.45 29.40 1.11 28.29 2.05 21.18 23.57 1.13 22.44 1.78 21.89 23.52 1.32 22.20 1.71 19.80 0.45 0.18 0.27 0.17 15.39

02/07/2011 0.68 0.22 0.46 0.14 17.22 26.29 0.97 25.32 1.57 20.44 8.14 0.98 7.16 0.54 16.98 5.28 0.65 4.63 0.42 16.93 10.45 0.91 9.54 0.72 18.88 0.62 0.21 0.41 0.14 17.11

PROMEDIO 0.60 0.22 0.39 0.18 15.89 26.44 0.97 25.46 2.98 22.76 18.54 1.03 17.51 1.73 22.28 11.94 0.94 11.01 1.25 21.80 11.79 1.09 10.71 1.02 21.93 0.45 0.18 0.27 0.17 15.70



Figura 2.20.- Recuperaciones acumuladas de cobre en un banco de flotacin industrial (Canchola, 2010)

Los anlisis qumicos de los concentrados del banco de flotacin "B": celdas 5ta a 8va, muestran,

aun dentro del mismo da de muestreo, una gran variacin, lo que impide hacer cualquier clculo

de recuperacin. Esta variabilidad puede ser resultado del hecho de que una gran proporcin de

los valores de cobre se encuentran en la forma de xidos. Los xidos de cobre son especies sobre

las que el xantato es incapaz de formar pelculas hidrofbicas estables. Otras posibles causas

pueden ser operacionales, p.e.: mecanismos de celda deteriorados, falta de aire, alguna condicin

mecnica de la celda en mal estado, entre otras.

Realizada la optimizacin de parmetros y condiciones de flotacin del proceso, lo cual se suele

hacer mediante pruebas de flotacin abierta, es necesario corroborar resultados, lo cual se debe

hacer a travs de pruebas cclicas. El nmero de ciclos depende del tipo prueba, recomendndose

cinco (5) ciclos para flotaciones colectivas (Bulk), y siete (7) ciclos para flotaciones selectivas.

Resulta pertinente recalcar que este tipo de pruebas consumen un largo tiempo, por lo que deben

planearse y ejecutarse siguiendo un programa preestablecido. La informacin que proporcionan

estas pruebas, bien realizadas, puede ser tan buena como las que aportaran las pruebas de planta

piloto (Elorza, 2011).

Durante la realizacin de pruebas cclicas el ingeniero o tcnico debe mantener en todo momento

la organizacin y recirculacin de los diferentes productos, conservar la recirculacin total de las

pulpas es primordial, y s se juzga pertinente puede irse pesando alguno de los productos filtrados

"hmedos" que se generan ciclo tras ciclo, p.e.: concentrado final, esto permitir observar que

realmente se est llegando a un equilibrio y que el procedimiento de trabajo est siendo

consistente (Fuerstenau, 1962; Elorza, 2011). Las pruebas cclicas tienen cuatro principales

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

0.0 2.0 4.0 6.0

% R

ecu

per

aci

n A

cum

ula

da

Tiempo (min)

Cu

Cu

63.02 = RCu 0.183 = K

0 0.00 0.001 4.92 5.432 9.12 10.243 13.74 14.524 18.20 18.335 22.93 21.736 25.12 24.777 27.28 27.49

Tiempo (min)

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

90.0

95.0

100.0

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0

% d

e V

alo

res

Sin

Flo

tar

Tiempo de Flotacin (min)



propsitos: (a) Determinar el incremento de recuperacin con la recirculacin de las colas de

limpias (medios), (b) ajustar la adicin de reactivos resultante de la recirculacin de productos y

sus aguas, (c) determinar ya sea lamas u otros slidos objecionables se reconcentran e interfieren

con la flotacin, y (d) corroborar los resultados de pruebas abiertas. Usualmente las recuperaciones se vern incrementadas ligeramente, siendo sus valores muy cercanos a los que

posiblemente se logren en planta, la acumulacin de alguna impureza en el circuito se har

evidente, as que es probable que el circuito deba abrirse con el fin de no recircular la impureza.

Con relacin a pruebas de planta piloto, de ser posible es recomendable realizarlas, cumplen

varios propsitos, entre ellos: (a) corroborar los resultados de laboratorio, (b) tener datos para el

diseo del proceso, (c) colectar productos para su comercializacin y (d) proveer de suficiente

cantidad de productos para realizar pruebas de filtracin, sedimentacin, entre otras, las cuales

requieren disponer de una adecuada cantidad de muestra a efecto de realizar pruebas confiables.

2.5.1 - Clculo y Evaluacin de Pruebas

Pruebas Abiertas

En la actualidad los procesos son cada vez ms complejos, no obstante el desarrollo de las ciencias

tambin ha tenido un crecimiento exponencial, permitiendo que el ingeniero tenga una mejor

concepcin de los procesos, as como avanzados medios e instrumentos para su anlisis,

evaluacin y control. No obstante esto, es fundamental describir el clculo bsico de pruebas, y

asimismo algunos conceptos ms avanzados, que al igual que los primeros es esencial que el

ingeniero conozca, aprenda y aplique en el anlisis, evaluacin y supervisin de los procesos.

El clculo bsico de una prueba abierta se restringe, primeramente, a calcular los contenidos

elementales en todos y cada uno de los productos de prueba. La determinacin de contenidos es

simplemente el producto de multiplicar el peso porciento de un producto por los anlisis qumicos

elementales de ese producto. Determinados los contenidos de cada elemento se suman esto en

columna, procedindose enseguida a calcular las distribuciones. Distribucin, como su nombre lo

dice, refiere al porcentaje del total de un elemento que se encuentra en un producto dado. A

manera de ejemplo, e ilustrar lo anteriormente mencionado, imaginemos se realiz una prueba

abierta, el diagrama de flujo y datos de la cual son mostrados en la Figura 2.21 y Tabla 2.5,

respectivamente.

El peso porciento de cada producto de prueba se calcula con relacin al peso total acumulado de

stos, segn la relacin,

113.1

PesoPorcientoDeslame x100 10.41084.1

(2.3) y los contenidos de oro y plata en este producto se determinan segn la expresin,



%PesoDeslameContenidosAuDeslame xLeyAuenDeslame

100.0 (2.4) 10.4x66.2

ContenidosAuDeslame 6.9100

Figura 2.21 Diagrama de flujo de una prueba de flotacin para concentrar Au-Ag (Elorza, 2010).

Tabla 2.5.- Adicin de reactivos y clculo de prueba.

Calculados los contenidos, se procede a determinar las distribuciones, estas segn la relacin, ContenidosAuDeslame

%DistribucinAuenDeslame x100

Contenidos

(2.5)

MOLIENDA 35'

Acondicionamiento5'

PRIMARIO 2' AGOTATIVO 2'

1ra LIMPIA 2'

COLA FINAL 3 vasos

MEDIOS

A-31 = 35 g/ton

XAP = 100 g/ton

FRO-7 = 35 g/ton

XAP = 30 g/ton

FRO-7 = 17 g/ton

XAP = 20 g/ton

CONC. FINAL

Alimentacin

DESLAME@-325mlls

CuSO4 = 125 g/ton

CuSO4 = 50 g/ton

CONC. AGOTATIVO

Tiempo CONSUMO DE REACTIVOS (g/Ton)

(min) A.-404 CuSO4 XAP FRO-7

nat. 30.0 35.0nat. 5.0 125 100.0nat. 2.0 30.0nat. 1.5 50 50.0 15.0nat. 1.5 20.0

DeslameMoliendaAcondicio.PrimarioAgotativoLimpia

ETAPA pH

Peso Peso

(g) (%) Au Ag Au Ag Au Ag

Cab. Ensayada 46.7 102Deslame 113.1 10.4 66.2 145 6.91 15.13 14.2 16.7

Conc. Final 18.0 1.7 2066.0 2196 34.30 36.46 70.4 40.4

Conc. Agot. 16.8 1.5 72.4 176 1.12 2.73 2.3 3.0

Medios 20.5 1.9 53.0 117 1.00 2.21 2.1 2.4

Cola Final(anlisis) 915.7 84.5 6.4 40 5.41 33.79 11.1 37.4

Total 1084.1 100.0 48.7 90.3 48.74 90.32 100.0 100.0

CONTENIDOS % DISTRIBUCINPRODUCTO

Ley g/t



6.9%DistribucinAuenDeslame x100 14.248.7

El resto de distribuciones se determina de manera similar. El clculo de contenidos de metales

preciosos de una prueba suele originar confusin en los estudiantes e ingenieros, especficamente

por la prdida de correspondencia entre unidades, es decir:

10.4%ContenidoAuDeslame x66.2gAu/ ton 6.9gAu

100

Los contenidos as calculados refieren a una tonelada de mena tratada, en caso que se decidiese

no dividir por cien, los contenidos referiran a 100 toneladas tratadas. En ocasiones, en aras a

evitar esta confusin, se convierten las masas de productos a toneladas y se procede entonces a

calcular contenidos. Lo anterior hace se tenga congruencia en las unidades, no obstante al

manejar cantidades muy pequeas se pierde objetividad, lo que a final de cuentas lleva a errores.

Cuando la prueba a evaluar contiene adems anlisis de otros elementos en porciento, es

recomendable mantener la misma cantidad o masa de referencia, en otras palabras, la expresin

para calcular los contenidos de aquellos elementos en porciento, es,

%PesoDeslame %Cu enDeslameContenidosCuDeslame x

100.0 100 (2.6)

Pruebas Cerradas o Cclicas

Una pregunta frecuente con relacin a las pruebas flotacin abiertas suele ser la siguiente cul

ser la recuperacin en planta? sta por su puesto solo puede ser contestada de los resultados de

pruebas cclicas o de planta piloto. No obstante, ocasionalmente se puede estimar la recuperacin

esperada en planta de la siguiente manera; basada sta en los resultados de una prueba abierta,

% Distribucin de Au en Concentrado 70.4 %

% Distribucin de Au en Concentrado Agotativo/2 1.6 %

% Distribucin de Au en Medios/2 1.05 %

% RECUPERACIN DE AU ESPERADA EN PLANTA 73.05 %

La evaluacin de una prueba cerrada se hace en los mismos trminos que una abierta, la nica

diferencia lo es, que al final, las distribuciones "recuperaciones" se determinan basadas en los

productos finales del ltimo ciclo. Un ejemplo de clculo de una prueba cclica es mostrado en la

Tabla 2.6. Observe que se han calculado distribuciones medias y basadas en los productos del

ltimo ciclo, siendo estas las recuperaciones estimadas y esperadas en planta.

Las eIupeaIioes edias o so ota Iosa ue la suatoia de las distiHuIioes de los

IoIetados de Iada IiIlo n

i ii 1

%Distribucin Me en Concentrado

.



Tabla 2.6.- Ejemplo de clculo de una prueba cclica, (Elorza, 2010).

2.5.2- Pruebas de Cintica de Flotacin

Estrictamente una prueba de flotacin de cintica debiese ser realizada usando una celda de

flotacin a la que se le haya adosado una paleta o escrepa mecnica, de manera que la remocin

de espuma sea a una razn fija. Lo anterior asegura que solo el efecto o variable bajo estudio sea

observado en los resultados de prueba. No obstante, en ausencia de ello es posible que una

persona experimentada, o con una capacitacin exprofeso pueda llegar a desarrollar esta

habilidad, lo que le permita evaluar reactivos o determinar efecto de variables a travs de

programas de pruebas siguiendo diseos experimentales. En el caso de que se requiera de

capacitar para estos fines, se sugieren como valores de partida los listados en Tabla 2.7.

Peso Peso

(g) (%) Au Ag Pb Cu Zn Fe

1000.0 100 179.6 0.128 0.019 0.221 2.485

69.7 1.8 2411.6 0.585 0.1288 1.110 20.18

98.0 2.5 1920.4 0.449 0.1171 1.459 18.65

92.8 2.3 1920.7 0.473 0.1140 1.233 18.52

91.6 2.3 1854.3 0.496 0.1121 1.214 18.85

73.7 1.9 152.4 0.059 0.0242 0.540 5.25

44.0 1.1 121.6 0.036 0.0235 0.784 2.87

851 21.5 13.2 0.008 0.0060 0.120 0.58

881.3 22.3 13.2 0.009 0.0040 0.108 0.73

843.9 21.3 9.4 0.006 0.0064 0.122 0.52

914.4 23.1 9.4 0.009 0.0070 0.124 0.67

3960.40 100.00

Cola-3

Cola-4

CabezaCal.

Total

Conc -3

Conc-4

Medios

Agotativo

Cola-1

Cola-2

PRODUCTO

Cabeza Ens.

Conc.-1

Conc.-2

LEY (g/Ton) L E Y E S (%)

Au Ag Pb Cu Zn Fe Au Ag Pb Cu Zn Fe

42.44 0.010 0.0023 0.020 0.355 22.10 19.59 13.91 8.27 14.99

47.52 0.011 0.0029 0.036 0.462 24.75 21.16 17.78 15.30 19.49

45.01 0.011 0.0027 0.029 0.434 23.44 21.09 16.39 12.24 18.32

42.89 0.011 0.0026 0.028 0.436 22.34 21.85 15.90 11.90 18.41

2.84 0.001 0.0004 0.010 0.098 1.48 2.10 2.76 4.26 4.12

1.35 0.000 0.0003 0.009 0.032 0.70 0.77 1.60 3.69 1.34

2.84 0.002 0.0013 0.026 0.125 1.48 3.21 7.90 10.95 5.27

2.94 0.002 0.0009 0.024 0.162 1.53 3.69 5.46 10.17 6.86

2.01 0.001 0.0014 0.026 0.111 1.05 2.54 8.37 11.06 4.67

2.18 0.002 0.0016 0.029 0.155 1.13 3.99 9.93 12.15 6.53

192.01 0.053 0.016 0.236 2.369 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

92.6 83.7 64.0 47.7 71.2

168.8 0.0452 0.010 0.111 1.716 95.2 84.5 61.6 49.5 73.8

8.6 0.0083 0.006 0.113 0.609

177.4 0.0534 0.0166 0.2234 2.3251

DISTRIBUCION %CONTENIDOS

Recuperacin Media

Recuperacin Planta

Contenidos de concentrado y cola final

de ltimo ciclo.



Tabla 2.7.- Velocidad de paleteo segn la etapa de prueba.

ETAPA DE FLOTACIN VELOCIDAD (PALETEO/MIN)

Primario 28

Agotativo 28

Limpia 38

De la adicin de reactivos, los reactivos de flotacin son usados en pequeas cantidades, de aqu

que es necesario diluirlos, para permitir un exacto control de la cantidad adicionada. Los reactivos

solubles en agua son fcilmente aadidos en soluciones acuosas por medio de una pipeta, p.e.: el

xantato se recomienda preparar al 1% w/w, de manera que cada mililitro agregado sea

equivalente a 10 g xantato/ton. La Tabla 2.8, resume algunas sugerencias para la preparacin de

reactivos, observe la correspondencia entre concentracin de preparacin, cantidades a agregar y

el volumen de pipeta disponible para su adicin. As, s se van agregar cantidades de 200 a 300

g/ton de un reactivo y se dispone de una pipeta de Mhor de 10 mL, lo recomendable ser preparar

la solucin 5 10%.

Para reactivos que son insolubles o ligeramente solubles en agua, se requieren tcnicas especiales

para su adicin. Si estn en forma lquida, tales reactivos, pueden ser satisfactoriamente

agregados en gotas usando un gotero o jeringa, la cual se calibre pesando 10 ms gotas en una

balanza analtica, debindose cuidar la posicin de la jeringa. Otra forma de adicionar reactivos

ms insolubles en agua es disolverlos en solventes orgnicos, tales como etanol, y as usarlos,

vase Tabla 2.8.

Tabla 2.8.- Concentraciones sugeridas para preparacin de reactivos slidos y pesado de reactivos lquidos para su adicin con jeringas.

REACTIVO CANTIDAD A AGREGARSE Concentracin

% (w/w)

Promotor Agregados en cantidades que van desde 5 a 40 g/ton, mediante el pesado en jeringas calibradas. En el ejemplo de concentracin el peso de gotas corresponde al A-404, en cada caso se pesaron 10 gotas.

(14 g/ton)

(7 g/ton)

Colectores La cantidad de colector o promotor depende de las caractersticas y cantidad del mineral a ser flotado. En general para sulfuros o minerales metlicos es de 5 a 100 g/Ton de mineral. La flotacin de xidos metlicos y minerales no metlicos usualmente requiere ms cantidad de colector o promotor y en el caso de cidos grasos el rango es de 250 a 1 250 g/Ton de mineral.

1.0 %

Espumantes Los espumantes, normalmente son adicionados a la pulpa antes de entrar a las mquinas de flotacin. La cantidad de este reactivo vara con la naturaleza del mineral y la pureza del agua, en general la cantidad a adicionar oscila entre 25 a 100 g/Ton.

(12.5 g/ton)

(6 g/ton)

Las pruebas de cintica se realizan de manera similar a cualquier prueba de flotacin, es decir el

promotor se agrega en el molino. Transcurrido el tiempo de molienda, la carga es bajada a la celda



de flotacin, a slidos altos se agrega una porcin de colector y se acondiciona por un tiempo

definido. Treinta segundos antes de terminar el tiempo de acondicionamiento se agrega el

espumante, se adiciona agua hasta llevar los contenidos en celda a aproximadamente una pulgada

por debajo del labio de derrame ( 25% en celda de 5 litros), se abre la llave del aire y se colectan

minuto a minuto los concentrados. Un punto importante durante la realizacin de las pruebas de

cintica es repartir la cantidad de colector en tres o cuatro partes, agregando cada parte al inicio

del tercer minuto, quinto y sptimo minuto, la Figura 2.22 muestra un diagrama de flujo de una

prueba de cintica.

Figura 2.22.- Diagrama de flujo de una prueba cclica, el colector y espumante deben ser repartidos segn los minutos de prueba programados.

Estos concentrados se retiran en intervalos de tiempo definidos hasta que la espuma es

completamente estril. A travs del uso de pesos y leyes de los diferentes concentrados obtenidos

se determinan los contenidos metlicos para cada uno de los concentrados, y con estos se calculan

las recuperaciones acumuladas por minuto.

La razn de denominar estas pruebas como de cintica se debe al hecho de que las partculas de mineral flotan siguiendo una tendencia que se puede describir en trminos de una ecuacin de

primer orden, siendo ste el modelo ms simple y que slo aplica a pruebas del tipo batch o

campaa:

dC K dt C (2.7)

MOLIENDA 2875% @ 200 mlls

A-404 = 25 g/ton

Alimentacin

Acondicionamiento

5'Flotacin-1'

COLA

FINAL

Espumante

Aerophina

Flotacin-2'

Flotacin-3'

Concentrado 1

Concentrado 2

Concentrado 3

Concentrado 4

Concentrado 5

Concentrado 6

Flotacin-4'

Flotacin-5'

Flotacin-6'

Espumante

Espumante

Acondicionamiento

5'

Aerophina

Aerophina



dC KdtC

(2.8)

Donde:

C = masa de partculas en la pulpa que no han flotado

t = tiempo en minutos

K = constante de velocidad de flotacin de partculas

Ntese que el signo menos se antepone a la constante K debido a que estamos monitoreando la

concentracin de partculas que quedan en la pulpa, es decir la fraccin que an no flota. Existen

otros muchos modelos u ecuaciones para describir la rapidez con que las partculas de una cierta

especie flotan, por ejemplo:

oC C exp( Kt)f(K)dK (2.9) o s fC C exp(K t) (1 )exp( K t)E(t)dt (2.10)

En esta ltima ecuacin " " indica la fraccin de partculas que flotan lentamente, Ks es la constante de velocidad de las partculas de lenta flotacin y Kf la de las partculas de rpida

flotacin. Existen muchos otros modelos, pero todos tienen una base comn, expresiones

cinticas, la Figura 2.23 muestra un grfico del modelo de Kelsall.

Figura 2.23.- Grfico de Kelsall, determinacin de , Ks y Kf a partir de los datos de cintica de flotacin.

Es comn durante los trabajos de planta evaluar estas constantes para cada una de las fracciones,

o por lo menos las ms importantes, as que esto se convierte en una tarea por dems laboriosa y

-3.00

-2.50

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0

Ln

(C

/Co)

TIEMPO (min)

KS constante de velocidad de las partculas lentas

Kf constante de velocidad de las partculas rpidas

Fraccin de partculas de flotacin lenta



extensa. Simultneamente a estas determinaciones es necesario realizar los estudios

mineralgicos correspondientes para as precisar las razones de la lenta flotacin.

Otra alternativa de evaluacin de los sistemas de flotacin suele hacerse en trminos del modelo

de Klimpel. Los valores de las constantes de velocidad se determinan mediante ajuste visual o en

forma grfica, ver Figura 2.24.

Figura 2.24.- Ejemplo del modelo de flotacin Klimpel adaptado a datos de tiempo-recuperacin experimental de un mineral de cobre sulfurado (Klimpel, 1985).

El modelo Klimpel tambin es usado en la evaluacin de sistemas de flotacin a partir de datos de

cintica. Dicho modelo tiene por relacin:

1R R 1 1 exp( Kt)Kt (2.11) Donde:

R = fraccin de recuperacin acumulada

t = tiempo en minutos

R y K = parmetros a ajustar.

En este modelo los parmetros a ajustar son R y K. R es un parmetro que est relacionado con la cantidad o masa de partculas que flotan y K es la velocidad de flotacin en los momentos

iniciales. Para la determinacin de estos parmetros existe un programa en lenguaje FORTRAN que

el autor Klimpel desarroll. Cuando no se tiene a mano ste, la determinacin se suele hacer por

ensayo y error, auxilindose de un grfico de EXCEL. Tambin Brezani (2010), desarroll un

programa en MathLab para el ajuste y clculo de parmetros de cintica de flotacin.

1.00

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00

Re

cu

pe

rac

ion

fra

cc

ion

al

ac

um

ula

da

de

Co

bre

Experimental

Pronosticado

Re

cu

pe

rac

ion

Fra

cc

ion

al

Ac

um

ula

da

de

Ga

ng

a

R= 0.78 0.02

K=2.25 0.21

R=0.060 0.009K=0.86 0.20Ganga

Tiempo, min.

Figura 2b. Ejemplo del modelo de flotacion adaptado a datos de tiempo-recuperacion experimental



Durante el desarrollo de su modelo de flotacin, Klimpel demostr que la seleccin de reactivos

qumicos as como la optimizacin de otras variables o factores a nivel de planta, se facilitan al

tener las curvas de tiempo-recuperacin (y relaciones de grado-ley), segn se mide en un

laboratorio.

Al ajustar el modelo a cada curva de tiempo-recuperacin se dispone de dos piezas de informacin

bsica (parmetros); la recuperacin del equilibrio " R ", en periodos largos de flotacin (la asntota de la curva-r acumulada a altos valores de tiempo) y la velocidad o constante de

recuperacin "K", que determina la recuperacin durante el perodo de flotacin inicial (unidades

de tiempo-1).

El secreto del xito de las pruebas de flotacin de laboratorio es el determinar en forma confiable

la curva de tiempo-recuperacin de cada una de las especies del sistema de flotacin bajo estudio,

todo ello con el fin de indicar la naturaleza del intercambio de R/K involucrado, seguido por la

determinacin de la equivalencia del tiempo de laboratorio con relacin al de la planta

esIalaIi. Lo ateio da Ioo esultado ue se pueda ifei los IaHios espeados e planta, basados slo en datos de laboratorio.

En el caso del modelo o ecuacin de Klimpel el estudio de las variaciones o efectos de los distintos

parmetros que afectan un sistema en estudio se determia a pati de los valoes de R K as como tambin de las grficas de recuperacin-tiempo. Comnmente las diferencias se

muestran por la ubicacin y pendiente de las distintas curvas de recuperacin-tiempo. La

siguiente, Tabla 2.9, muestra un resumen de algunas de las tendencias en los valores de R y K con distintas variables de flotacin (Klimpel, 1985).

Tabla 2.9.- Tendencias de los valores de R y K con algunas variables de flotacin (Klimpel, 1985).

FACTOR CAMBIO DE FACTOR CAMBIO EN K CAMBIO EN R

Rotacin de celdas Aumento Aumento moderado Poca influencia

Aireacin de celdas Aumento Aumento Disminucin

Temperatura Disminucin Disminucin Poca influencia(1)

Velocidad alimentacin Aumento Disminucin Poca influencia

Tamao de partcula Aumento Aumento Disminucin

Tamao partcula fina libre Aumento Disminucin Aumento

Colectores/espumantes Aumento Aumento Aumento

Retiro de espuma Aumento Aumento Disminucin

(1) Cuando se trata de colectores del tipo cido graso en donde la temperatura juega un importante papel en la adsoIi del IoleIto a las patIulas, ua disiuIi de sta oIasioa ua eduIIi de R.



En general el uso de las curvas de tiempo-recuperacin en pruebas de laboratorio se destina para

indicar el patrn de comportamiento de la planta bajo los diferentes factores que la controlan o la

definen. Esta informacin es luego representada grficamente como recuperacin acumulada

versus tiempo de flotacin acumulado. La evaluacin de reactivos y de las principales variables del

proceso tales como, pH, granulometras y reactivos, se determinan fcilmente usando esta

tcnica.

Un vez ajustadas las curvas de recuperacin acumuladas vs. tiempo, y que se tienen los valores de

las constantes, estas pueden ser utilizadas para determinar los tiempos de flotacin ptimos. Esto

a pati de la defiiIi de tiepo de flotaIi ptio, el ue vesa tiepo de flotaIi ptio es aquel para el cual la diferencia en la recuperacin entre el mineral de inters y la ganga es un

mximo", esto es (Agar y col., 1980):

m gR R R (2.12)

mR es la recuperacin del mineral de inters y gR la recuperacin del mineral de ganga en el

concentrado, el uso de esta expresin es mostrado en el Captulo 3.

2.6.- Fundamentos de Diseo de los Sistemas de Flotacin y su Mejora

La principal funcin de una celda de flotacin es formar y remover la espuma mineralizada.

Adems de esta primordial funcin hay otros muchos aspectos que son el resultado de dichas

mquinas, los principales pueden clasificarse como sigue:

a) .- Manejo de Materiales: Dentro de esta categora se pueden mencionar; entrada de pulpa, descarga de colas y formacin y remocin de espuma.

b) .- Efectos de Flotabilidad: Estos incluyen; disolucin de reactivos solubles en agua,

dispersin de reactivos insolubles en agua, efectos de atricionamiento sobre la superficie de partculas y promocin de las interacciones entre los reactivos de flotacin y las partculas minerales.

c) .- Efectos de Separacin: en este caso tenemos; suspensin de partculas, toma y

dispersin de aire, y proveer las condiciones apropiadas para una agregacin partcula burbuja.

a).- Aspectos del Manejo de Materiales: en la mayora de las celdas contemporneas, el diseo de

estas tiende a eliminar los aditamentos para el manejo de materiales. As mismo la alimentacin

directa a la zona del impulsor, por debajo o lateralmente ha cado en desuso. En lugar de ello, una

caja de alimentacin en parte cabezal del banco de celdas con flujo de celda a celda por gravedad

es usada. El control individual de descarga est an vigente aunque no es recomendable o comn

en grandes operaciones. La descarga final con compuertas ajustables es estndar, como lo son

tambin los fondos ajustables. La remocin mecnica de espuma por medio de paletas ha

desaparecido, con derrame simple por desplazamiento popularizndose. El control de derrame de



espuma es obtenido por medio de la altura del derrame, la adicin de espumante, o por el nivel

del control de pulpa.

b).- Efectos de Flotabilidad: con los sulfuros comunes, el tiempo de agitacin y la intensidad

requerida para desarrollar flotabilidad con los xantatos y Ditiofosfatos es mnima. Todos los

agentes de flotacin a excepcin del espumante pueden ser adicionados en el circuito de

molienda, esto provee de suficiente tiempo de acondicionamiento para obtener una flotabilidad

ptima sin acondicionamiento adicional.

La pulpa en una celda de flotacin est sujeta a agitacin intensa. La cual no solamente promueve

la suspensin de partculas, sino adems muchos de los procesos qumicos tales como disolucin y

difusin de iones y molculas a las superficies minerales. Con los sistemas de flotacin de no

metlicos, la situacin puede ser an ms complicada. Los colectores para los minerales no-

metlicos son menos solubles que aquellos para minerales sulfurados. Las lamas o finos, los cuales

tienen poco efecto en la flotacin de sulfuros, usualmente tienen un efecto ms perjudicial en

estos casos, y son a menudo removidas antes de la concentracin. El factor ms sensitivo a

agitacin con colectores cido graso es probablemente selectividad. En varias ocasiones se ha

encontrado que esto ltimo est controlado por el tiempo y la intensidad de agitacin con el

colector antes de flotacin.

c).- Efectos de Separacin: Este proceso por s mismo consiste en la agregacin de partculas

potencialmente flotables a las burbujas de aire. Aunque estos mecanismos de agregacin no han

sido totalmente establecidos, es probable que en celdas de subaireacin tanto los mecanismos de

colisin de partculas burbujas y precipitacin de gas estn involucradas. Los requerimientos para

una flotacin efectiva en cualquier caso son adecuada suspensin de partculas, suministro de aire,

y dispersin de ste.

Desde que la flotacin fue desarrollada como un proceso de concentracin, muchos diseos de

mquinas de flotacin han sido introducidos. Todos estos, sin embargo, pueden ser considerados

dentro de dos categoras: mquinas de flotacin mecnicas, las cuales desde los albores de la

flotacin hasta la actualidad han sido las ms comnmente usadas, no obstante hoy da tienden a

desaparecer, y celdas de flotacin neumtica cuyo uso o aplicacin se haba visto restringido a

aplicaciones especiales, no obstante en la actualidad son de uso comn. Dentro de la primera

categora existen dos tipos de celdas, aquellas operadas como tanque simple, y las operadas como

banco comn. Por su parte las celdas neumticas, son de tanque simple y cuentan con sistemas de

inyeccin de aire as como con agitacin mecnica al centro del tanque.

Aunque hay muchos diferentes diseos de mquinas de flotacin, ver Figura 2.25 todas ellas

tienen como funcin primaria hacer que las partculas hidrofbicas se adhieran a las burbujas de

aire y se eleven a la superficie y formen espuma, la cual pueda entonces ser removida. Para lograr

esta funcin la celda debe:



1).- Mantener todas las partculas en suspensin. Esto requiere que la velocidad hacia arriba o ascendente exceda la velocidad de sedimentacin de todas las partculas.

2).- Asegurar que todas las partculas que entran la mquina tengan la oportunidad de ser

flotadas. Bypass y corto circuito dentro de la mquina debern ser minimizados. De igual

manera, espacio muerto es indeseable, ya que esto reduce el volumen efectivo de la

mquina.

3).- Dispersar finas burbujas de aire a travs de la pulpa. El grado de aireacin requerida depende del mineral particular y la fraccin de masa a flotar.

4).- Promover la colisin partculas burbujas de tal manera que las partculas hidrofbicas

puedan adherirse a las burbujas y se eleven hacia la superficie. Esto puede lograrse por

medio de agitacin, flujo a contracorriente o disolucin de aire.

5).- Proveer de una regin calmada inmediatamente por debajo de la espuma a fin de minimizar la pulpa atrapada en la espuma y la turbulencia que rompa la espuma.

6).- Proveer de suficiente profundidad de la cama de espuma de tal forma que se permita el

escape o cada de partculas atrapadas o acarreadas por la espuma.

Figura 2.25.- Diferentes perfiles de tanques de flotacin (Young, 1982).

Cada una de estas diversas formas de perfiles de tanques proveen diferentes patrones de flujo, y

asimismo las diversas casas manufacturadoras las proveen con impulsores de distinta geometra e

intensidad de agitacin. Algunos de los diversos mecanismos de agitacin son mostrados en la

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