Apuntes de Concentracion de MInerales I Universidad de Flotacion

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  • 7/31/2019 Apuntes de Concentracion de MInerales I Universidad de Flotacion

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    UNIVERSIDAD DE ATACAMAFACULTAD DE INGENIERA

    DEPARTAMENTO DE METALURGIA

    APUNTES DE CONCENTRACIN DEMINERALES I

    Dr. Ing. OSVALDO PAVEZ

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    INDICE

    1. INTRODUCCIN2. QUIMICA DE SUPERFICIES2.1.Tensin Superficial2.2.Adsorcin2.3.Fenmenos Elctricos en la interfase2.4.Termodinmica de la Flotacin3. EVALUACIN DEL PROCESO DE FLOTACIN4. VARIABLES DEL PROCESO DE FLOTACIN4.1.Granulometra de la Mena4.2.Tipo y Dosificacin de los Reactivos de Flotacin4.3.Densidad de Pulpa o Porcentaje de Slidos4.4.Tiempo de Residencia4.5.

    pH4.6.Aireacin y Acondicionamiento de la Pulpa

    4.7.Calidad del Agua5. REACTIVOS DE FLOTACIN5.1.Introduccin5.2.Colectores y Espumantes5.2.1. Surfactantes5.2.2. Tio-compuestos5.2.3. Compuestos ionizables no-tio5.2.4. Compuestos no inicos5.2.5.

    Nuevos reactivos5.2.6. Tendencias actuales en el uso de reactivos de flotacin

    5.2.6.1.Colectores de slfuros5.2.6.2.Colectores de oxi-minerales5.2.6.3.Espumantes

    6. FLOTACIN DE SLFUROS Y OXI-MINERALES6.1.Flotacin de Slfuros6.1.1. Teoras de flotacin6.1.2. Teora qumica o de la oxidacin superficial6.1.3. Teora de semiconductores6.1.4. Teora electroqumica6.2.Sistemas de Flotacin de Diferentes Slfuros6.2.1. Plomo-Cinc6.2.2. Plomo-Cinc-Fierro6.2.3. Cobre-Plomo-Cinc-Fierro6.2.4. Cobre6.2.5. Cobre-Molibdeno6.2.6. Cobre-Niquel

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    6.3.Flotacin de Oxi-Minerales6.3.1. Introduccin6.3.2. Teoras de flotacin de oxi-minerales6.3.2.1.Teora de la adsorcin inica o de la formacin de hemi-micelas6.3.2.2.Teora de la solubilidad6.3.2.3. Teora ionomolecular

    6.4.Efecto de los hidroxi-complejos superficiales

    7. CIRCUITOS DE FLOTACIN7.1.Introduccin7.2.Etapas de flotacin7.3.Celdas de flotacin7.3.1. Celdas mecnicas7.3.2. Columnas de flotacin7.3.3. Otras celdas de flotacin7.3.3.1. Introduccin7.3.3.2.Celdas de flotacin Jameson7.3.3.3. Celdas Neumticas

    8. DISEO DE CIRCUITOS DE FLOTACIN8.1.Introduccin8.2.Pruebas de Flotacin8.2.1. Pruebas batch de laboratorio8.2.2. Pruebas de ciclos8.2.3. Test continuos y de planta piloto8.3.Diseo de Circuitos de Flotacin8.4.Factores de Escalamiento8.5.Antecedentes sobre la Simulacin Matemtica de Circuitos de Flotacin a Escala de

    Laboratorio

    9. ALTERNATIVAS NO CONVENCIONALES PARA EL TRATAMIENTO DEPARTCULAS FINAS Y ULTRAFINAS

    9.1.Introduccin9.2.Principales Problemas en la Flotacin de Finos y Ultrafinos9.3.Clasificacin de Tecnologas Existentes y Nuevas Tecnologas9.3.1. Procesos que utilizan fase gaseosa9.3.2. Procesos que emplean una fase orgnica9.3.3. Proceso basados en la agregacin de las partculas finas y uiltrafinas10. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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    1. INTRODUCCIN

    Los procesos de flotacin son usados para separar o concentrar minerales y otras especiesqumicas. La separacin por flotacin es el resultado de muchos procesos fisicoqumicoscomplejos que ocurren en las interfases slido/lquido, lquido/gas y slido/gas. La flotacin

    depende de la probabilidad de unin de la partcula a la burbuja en la celda de flotacin, lacual es determinada por la hidrofobicidad de la superficie de la partcula. En la mayora de lossistemas de flotacin, la superficie de la partcula se torna hidrofbica por la adsorcinselectiva de los surfactantes llamados colectores.La flotacin es una tcnica de concentracin que aprovecha la diferencia entre las propiedadessuperficiales o interfaciales del mineral, o especies de valor, y la ganga. Se basa en la adhesinde algunos slidos a burbujas de gas generadas en la pulpa por algn medio externo, en lacelda de flotacin.Las burbujas de aire transportan los slidos a la superficie donde son recolectados yrecuperados como concentrado. La fraccin que no se adhiere a las burbujas permanece en lapulpa y constituye la cola o relave.De este modo, la condicin de flotabilidad es una fuerte adhesin entre las partculas tiles ylas burbujas, las cuales deben ser capaces de soportar la agitacin y turbulencia en la celda.Estas partculas se dicen hidrofbicas, o repelentes al agua, al contrario de las partculas queconstituyen el relave o cola, que son hidroflicas.Para lograr una buena concentracin en la etapa de limpieza del concentrado se requiere quelas especies tiles que constituyen la mena estn separadas o liberadas, esta la liberacin de laspartculas tiles no es necesaria en la etapa primaria de flotacin (etapa rougher). La liberacinde las partculas se consigue con etapas de molienda o remolienda. Para la mayora de losminerales se alcanza un adecuado grado de liberacin moliendo la mena a tamaos del ordende 100 m o 74 m.El proceso de flotacin, de esta forma, est gobernado por una gran cantidad de variables lasque interactan entre s, y cuyo conocimiento contribuir a comprender mejor el proceso en sy obtener finalmente un mejor rendimiento en las aplcaciones prcticas.

    La propiedad que permite la separacin en un proceso de flotacin es la naturalezahidrofbica (o aeroflica) de las especies mineralgicas que componen la mena, cuyascaractersticas hacen que las superficies presenten afinidad por el aire o por el agua.Al contrario de otros mtodos de concentracin, en la flotacin es posible variar la diferenciaentre las propiedades tiles y la ganga, modificando el ambiente qumico y electroqumico delsistema mediante la adecuada seleccin de los reactivos qumicos adicionados : colectores,espumantes, activadores, depresores o modificadores de pH.

    Colector es un surfactante, que tiene la propiedad de adsorberse selectivamente en lasuperficie de un mineral y lo transforma en hidrofbico. Las burbujas de aire se adhieren as,preferentemente sobre estas superficies, atrapando las partculas.Espumante es un surfactanteque se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma, en la cual se encuentra elmineral de inters. Por otra parte, los reactivos modificadores se usan para intensificar oreducir la accin de los colectores sobre la superficie mineral.Para que la flotacin de minerales sea efectiva, se consideran los siguientes aspectos :

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    Reactivos qumicos : colectores, espumantes, activadores, depresores, modificadores de pH.Componentes del equipo de flotacin : diseo de la celda, sistema de agitacin, forma en quese dispersa el flujo de aire, configuracin de los bancos de celdas, control de los bancos deceldas.Componentes de la operacin : flujo de alimentacin, mineraloga de la mena, granulometrade la mena, densidad de la pulpa, temperatura.

    En la figura 1.1. se muestra la adsorcin del colector sobre la superficie de un mineral,mientras que, la accin de un espumante se presenta en la figura 1.2. Por otra parte, en lafigura 1.3 se muestra la estructura qumica de dos colectores (etil xantato de sodio y oleato desodio).

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    Figura 1.1. Adsorcin de un colector en la superficie de un mineral.

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    Figura 1.2. Accin de un espumante.

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    Figura 1.3. Estructura qumica de dos colectores (etil xantato de sodio y oleato de sodio).

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    2. QUMICA DE SUPERFICIES

    2.1. Tensin Superficial

    En toda porcin de materia existen fuerzas intermoleculares que en cierta forma mantienenunidas las molculas que la componen. Si se considera una molcula ubicada en el seno de un

    lquido, sta estar rodeada de molculas de su misma naturaleza, por lo cual las fuerzas deatraccin intermoleculares se compensan producindose un equilibrio energtico. Es decir, lasmolculas superficiales tienen una mayor energa que aquellas ubicadas en el seno del lquido.La magnitud del desbalance de energa que se produce depende de la naturaleza de lasinteracciones moleculares. A este exceso de energa se denomina energa libre superficial. Porlo tanto, aumentar el rea superficial de una cierta masa de lquido significa, entregar energaal sistema en forma de trabajo. As, la expresin de la tensin superficial ser la siguiente :

    nTpA

    G

    ,,

    =

    sG=

    donde :tensin superficial, con unidades de energa/rea o fuerza/longitud.=

    =sG energa libre superficial.A = rea interfacial.p, T, n = presin, temperatura absoluta y nmero de moles presentes en el sistema.En consecuencia, la tensin superficial es la medida del trabajo requerido para aumentar lasuperficie en una unidad de rea, a presin, temperatura y masa constantes.La magnitud de la tensin superficial est directamente relacionada con la magnitud de las

    fuerzas intermoleculares. Por lo tanto, si se conoce la naturaleza qumica del lquido, esposible estimar el orden de magnitud de su tensin superficial.Las interacciones moleculares y enlaces qumicos ms frecuentes, en orden creciente de suunin, son :Fuerzas de London, fuerzas de Van der Waals o fuerzas de dispersin.Interacciones dipolo-dipolo inducido.Interacciones dipolo-dipolo.Enlace de hidrgeno.Enlace inico.Enlace covalente.Enlace metlico.

    Las fuerzas de dispersin son fuerzas atractivas dbiles existentes en toda materia,independiente de su naturaleza qumica y tienen su origen en los llamados dipolos inducidos.

    2.2. Adsorcin

    La flotacin es un proceso que involucra el estudio de las propiedades de las interfases. Unade las formas de caracterizar una interfase e