III. PARMETROS DEL PROCESO DE FLOTACIN

UNIVERSIDAD NACIONALDANIEL ALCIDES CARRINFACULTAD DE INGENIERAEscuela de Formacin Profesional de Ingeniera MetalrgicaOptimizacin del Mtodo de Flotacin de MineralesASIGNATURA:Diseo de Plantas IIDOCENTE:Ing. Estrella MUCHA, WalterALUMNOS:CAMPOS ANGULO, JORGELAUREANO VICTORIO, EVELYNMONAGO MORALES, ANDERSSONROJAS BALDEN, Cristhian D.SALAS ESPINOZA, MILCASEMESTRE:VIIII. FUNDAMENTOS DE FLOTACION1. FUNDAMENTOS DE LA FLOTACION La flotacin por espumas es un proceso fsico -qumico de la concentracin de minerales. El proceso comprende el tratamiento qumico de una pulpa de mineral a fin de crear condiciones favorables para la adhesin de ciertas partculas de minerales a las burbujas de aire. Tiene por objeto la separacin de especies minerales, divididos a partir de una pulpa acuosa, aprovechando sus propiedades de afinidad (hidroflico) o repulsin (hidrofbico) por el agua.

MINERALES HIDROFILICOS: Son mojables por el agua, constituidos por: xidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente representan la mayora de los minerales estriles o ganga. Haciendo que se mojen, permanezcan en suspensin en la pulpa para finalmente hundirse.MINERALES HIDROFOBICOS: Son aquellos que no son mojables o son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como: Grafito, carbn bituminoso, talco y otros, haciendo de que evite el mojado de las partculas minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender.

2. ACTIVIDAD DEL MINERAL RESPECTO AL COLECTORLa flotacin es un proceso heterogneo, es decir, involucra ms de una fase: slido (mineral), liquido (agua) y gaseosa (burbujas). Para entender el proceso, es necesario estudiar las propiedades fisicoqumicas de las superficies de los minerales, la relacin entre las fases slida, liquida y gaseosa, y sus interfaces.SEPARACION SELECTIVA DE MINERALES Al coexistir las tres fases, las partcula hidrofbica preferirn adherirse a la fase gaseosa (burbujas), evitando as el contacto con el agua, mientras que las dems permanecern en la fase liquida. Las burbujas con partculas adheridas y una densidad conjunta menor que la del lquido, ascendern hasta llegar hasta la espuma.

COLECTORESCompuestos orgnicos cuya funcin es tornar hidrofbicas las superficies de los minerales. Los ms comunes son inicos siendo compuestos heteropolares solubles en agua. Su grupo polar es la parte activa que se adsorbe (fsica o qumicamente) en la superficie de un mineral. La parte apolar se orienta hacia la fase lquida, sin interactuar con sta

3. ESPUMAS DE FLOTACION Se puede definir a la flotacin por espumas como un proceso mineralurgico-quimico-cinetico, o tambin, la flotacin de minerales en espumas es un proceso fsico-qumico, cuyo objeto es la separacin de especies minerales valiosas de las no valiosas, a travs del uso de la adhesin selectiva de burbujas de aire a las partculas minerales valiosas. Es un proceso de concentracin de minerales ideal, la mena y mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente la ganga. Por su parte, la estabilidad de la burbuja depender del espumante que compone la ganga. Por su parte, la estabilidad de la burbuja depender del espumante agregado al proceso de flotacin. Este proceso se lleva cabo en una maquina denominada celda de flotacin.

4. MINERALIZACION DE BURBUJAS DE AIRE Esta complicada mineralizacin llevada a cabo en cada uno de los siguientes yacimientos peruanos desde su gnesis ha permitido un elevado desarrollo de conocimientos de la mineralurgia para poder tratar menas complejas. En consecuencia, a travs del desarrollo del curso, se estudiara las diferentes tecnologas desarrolladas y aceptadas en nuestro pas para el procesamiento de nuestros minerales complejos.

II. REACTIVOS DE FLOTACIONQUE SON REACTIVOS?Es todasustanciaque interacta con otra en unareaccin qumicay que da lugar a otras sustancias depropiedades, caractersticas y conformacin distinta, denominadas productos de reaccin o simplementeproductos.As los reactivos se pueden clasificar en:PB: Destinado abioqumica.PA: Destinados a aplicaciones analticas.QP: Qumicamente puro, destinado a uso general enlaboratorio.DC: Destinados a las aplicaciones delanlisis clnico.

LOS REACTIVOS DE FLOTACINEstos al ser aadidos al sistema cumplen determinadas funciones que hacen posible la separacin de los minerales valiosos de la ganga.En flotacin el rendimiento de los reactivos, sean colectores o espumantes, depende mucho de la composicin y constitucin mineralgica de la menaLos reactivos o agentes de flotacin se clasifican en: Espumantes ColectoresModificadores

ESPUMANTES:

Tiene como propsito la creacin de una espumaEl objetivo principal de los espumantes es dar consistencia a las pequeas burbujas de aire que se forman en la pulpaLos espumantes utilizados son compuestos orgnicos heteropolares que contienen grupos funcionales alcohol (OH), carboxilo (CO.OH), amidas (CONH2)

TIPOSSolubles en agua que forman soluciones realesEjemplo: aceite de pino cuya espuma es muy tenaz, no selectiva con cierto poder colector, terpineol C10-H17-OHcido cresilico, cuyo poder espumante es variado menos poder ms selectivo, cresol. CH3-C6H4-OHDowfroth 250, son solubles en agua, buena espuma y selectiva, no propiedades colectora

COLECTORES:Son compuestos qumicos orgnicos, cuyas molculas contienen un grupo polar y uno no-polarEl anin o catin del grupo polar permiten al in del colector quedar adsorbido a la superficie tambin polar, del mineralel grupo no-polar o hidrocarburo queda orientado hacia la fase acuosa hidrofugando el mineral-Catinicos: el catin de la repulsin al agua.- Aninicos: el anin de repulsin del aguaGrupo: solidofilico carbolico.Grupo solidofilico sulfuacidos.Grupo solidofilico azufre bi Valente : Xantogenos y Dithiosulfatos.

XANTATOSCOLECTORES ANIONICOSXANTATO ETILICO DE POTASIO (Z-3) XANTATO ISOPROPILICO DE SODIO (Z-11) ISOBUTILICO DE SODIO (Z-14) XANTATO SEC-BUTILICO DE SODIO (Z-12) XANTATO AMILICO DE POTASIO (Z-6)

COLECTORES CATIONICOS

DITIOFOSFATOSe usan en la flotacin de sulfuros (Cu, Pb, Zn)algunos de ellos en la flotacin de sulfuros de Fe, metales preciosos (oro y plata)

AEROFLOATS :se preparan haciendo reaccionar pentasulfuro de fsforo con alcohol ,fenol , thio alcohol , nitruros.

MODIFICADORES DEPRESORESSULFURO DE SODIO (Na2S ) SULFHIDRATO DE SODIO (NaSH ) CIANURO DE SODIO (NaCN )CAL CROMATOS Y DICROMATOS (K2Cr2O7)

Son aquellas variables que ms afectan la flotacin de minerales III. PARMETROS DEL PROCESO DE FLOTACINQUE SON PARMETROS DE FLOTACIN?La flotacin es un proceso de mltiples variables (parmetros) cuya definicin y descripcin cuantitativa requiere todava muchos estudios y la aclaracin de distintos detalles. Esto se debe principalmente al hecho de que todava no conocemos todas las variables de la flotacin algunos autores nombran hasta 37 distintos parmetros.

3.1. GRANULOMETRA DE LA MENAExiste un tamao de partcula que presenta una mayor recuperacin metalrgica, observndose, en general, una disminucin de sta para tamaos ms gruesos y ms finos de la mena. La recuperacin disminuye para tamaos pequeos, lo cual se relaciona con la dificultad de adhesin partcula/burbuja, dado a que stas no adquieren la energa cintica suficiente para producir un agregado partcula/burbuja estable.Por otra parte, las partculas pequeas son arrastradas ms fcilmente a la espuma, ya que el drenaje a la pulpa se favorece con el incremento de la velocidad de sedimentacin

3.2. TIPO Y DOSIFICACIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACINLa funcin del colector es hacer hidrofbica la superficie del mineral deseado, por lo cual, es el reactivo qumico ms importante utilizado en la flotacin. La amplia experiencia existente en la flotacin de minerales permite usar con eficiencia determinados tipos de colectores dependiendo de los tipos de minerales y asociaciones mineralgicas presentes..

Por otro lado, la eleccin de un espumante determina las caractersticas de la espuma, que contribuye a la selectividad de la operacin. La altura de la espuma y el flujo de aire a la celda afectan el tiempo de retencin de las partculas en la espuma. La estabilidad de la espuma depende principalmente de la dosificacin del espumante

Se debe tener en cuenta, que los reactivos de flotacin requieren de un cierto tiempo de acondicionamiento para estar en contacto con la pulpa y de esa forma poder actuar en forma eficiente sobre las especies tiles de la mena. As, la etapa de acondicionamiento adquiere mucha importancia, ya que algunos reactivos se deben adicionar en la etapa de molienda para tener mayor contacto con la mena, mientras que otros, se adicionan directamente al cajn de descarga de los molinos de bolas o al acondicionador.

3.3. DENSIDAD DE PULPA O PORCENTAJE DE SLIDOSLa densidad de la pulpa o porcentaje de slidos en la flotacin de minerales viene determinada desde la etapa de molienda/clasificacin. Es raro que la pulpa se ajuste en su porcentaje de slidos antes de entrar a la etapa de flotacin, sin embargo, es un factor importante, ya que la flotacin de los minerales ocurre en forma eficiente cuando la pulpa presenta un valor adecuado de porcentaje de slidos.

La densidad de pulpa afecta el tiempo de residencia del mineral en las etapas de flotacin, y de esta forma en la capacidad del circuito. En general, la etapa de flotacin rougher de las plantas concentradoras de cobre operan con un porcentaje de slidos comprendido entre 30% y 45%, mientras que, las etapas de limpieza (cleaner y recleaner) trabajan con un porcentaje de slidos menor.

3.4. TIEMPO DE RESIDENCIAEl tiempo de flotacin depende de las caractersticas del material que se va a flotar, y de la conjugacin de todos los dems factores que inciden en el proceso. Para la optimizacin de los circuitos de flotacin el tiempo ptimo de cada etapa se determina aplicando los criterios de Agar et al. a travs de pruebas cinticas de flotacin.

3.5. pHEl pH es la variable de control ms utilizada en el proceso de flotacin, ya que resulta fundamental en la recuperacin y selectividad, as como, en la depresin de minerales. El proceso de flotacin es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotacin selectiva. Los reactivos de flotacin, principalmente los colectores, operan mejor en ciertos rangos de pH. La regulacin del pH en la flotacin de cobre se realiza con cal. Este reactivo es importante, ya que, adems de actuar como modificador de pH, es un depresor de pirita en la flotacin selectiva de minerales de cobre en la etapa de limpieza.

3.6. AIREACIN Y ACONDICIONAMIENTO DE LA PULPAEl acondicionamiento es una etapa clave ya que proporciona el tiempo necesario para que acten en forma eficiente los reactivos de flotacin. Algunos colectores y modificadores presentan cintica de adsorcin en los minerales bastante lenta por lo cual deben incorporarse al molino de bolas, mientras que otros reactivos se incorporan directamente al estanque acondicionador de la pulpa.

La aireacin de la pulpa en la celda es una variable importante que normalmente es controlada por el operador de la planta, la cual permite la aceleracin o retardacin de la flotacin en beneficio de la recuperacin metalrgica o de la ley del elemento til.

3.7. CALIDAD DEL AGUADada la gran cantidad de interacciones que se producen entre las variables del proceso, las cuales acondicionan el ambiente fsico-qumico de la flotacin, un aspecto interesante de analizar es la calidad del agua que se utiliza en el proceso. Es comn en las plantas concentradoras, que parte importante del agua utilizada sea agua de proceso, recuperada desde las etapas de separacin slido/lquido (espesadores, filtros, etc.), la cual contiene reactivos qumicos residuales. Esta utilizacin de agua de proceso produce un ahorro en el consumo de agua y en el consumo de espumante, pero se puede producir un aumento de algunos iones en solucin cuyo efecto en la flotacin de los minerales debe ser evaluado, a fin de evitar que stos superen los niveles crticos para la flotacin.

IV. CONTROLES DEL PROCESO DE FLOTACIONCONTROLES DEL PROCESO DE FLOTACIN Es muy importante un control adecuado en este circuito porque la calidad del mineral (ley de cabeza) proveniente de mina cambia continuamente, haciendo de la flotacin un proceso dinmico que requiere un seguimiento continuo

RECUPERACIN Y RADIO DE RECUPERACINSon indicadores de la efectividad y selectividad del proceso de flotacin. La recuperacin es la cantidad expresada en porcentaje, de mineral valioso extrado en el concentrado.El radio de concentracin, es la cantidad de unidades de mineral de cabeza de las que se obtiene uno de concentrado.

GRANULOMETRIA DEL MINERALLa granulometra es el tamao de liberacin en el que una partcula es mena o ganga. El tamao ptimo, es aquel donde se obtiene buenos concentrados con una recuperacin excelente, que esta expresado en porcentaje negativo de la malla #200.El control se realiza mediante el anlisis granulomtrico de muestras tomadas en el clasificador y se expresa en porcentajes de mineral que ha pasado la malla #200.

DENSIDAD DE PULPAEL control de la densidad de pulpa se realiza pesando en el densmetro un litro de pulpa, determinado as su gravedad especifica en g/lt, que luego se convierte a porcentaje de slidos mediante frmulas o mediante la lectura directa en el mismo densmetro; en el rebose del cicln, para controlar la alimentacin en los concentrados y relaves finales cuando van a ser bombeados.

ALCALINIDADEl control se realiza en los acondicionadores y en las celdas de flotacin mediante el potencimetro. El papel indicador de pH o por titulacin con cido sulfrico al 0.049%.

REACTIVOS El control se realiza mediante una probeta y un cronometro que se expresa en ml/min o cc/min.

Una espuma viscosa; indica una dosificacin de xantato en exceso, demasiado espumante y puede ser tambin por exceso de silicato de sodio.Una espuma frgil; indica dosificaciones deficientes de espumas, exceso de cal.Una buena espuma est formada de burbujas de aire mineralizadas de tamao pequeo y homogneo, y sin excesiva viscosidad.

MODIFICADORES

Se agregan para modificar la superficie de la ganga y de algunos sulfuros, a fin de evitar que los colectores acten sobre ellos y floten.

ESPUMANTES Y COLECTORES

Estos se aaden a la pulpa despus que los modificadores. Adems, hay que recordar que estos reactivos deben agregarse poco antes de la flotacin, a fin de que tengan tiempo al mezclarse y actuar mejor.Algunas preguntas: Cmo se realiza el control de reactivos?

La dosificacin adecuada de reactivos se controla por el plateo, observacin de las espumas (Debe recordarse el tipo y color de ellas que dan buenos resultados).Qu indica una espuma descargada?

Dosificacin deficiente o bajo poder colector.

Qu indica una espuma frgil?

Dosificacin deficiente de espumante o exceso de cal.

Cmo es una buena espuma?

Una buena espuma esta formada de burbujas de aire mineralizadas, de tamao pequeo y homogneo y sin excesiva viscosidad.

V. CIRCUITO DE FLOTACIONGeneralmente las celdas se ordenan en serie, formando un circuito o bancada (Banco de celdas) que reciben los relaves de la precedente y se tendr 1,2,3 ms circuitos o bancos de celdas, segn las clases de materiales valiosos que se desea recuperar de un mineral, as por ejemplo:

Si se tiene un solo elemento valioso se requiere de un banco.Si se tiene dos elementos valiosos se requiere de dos bancos.Si se tiene tres elementos valiosos se requiere de 3 bancos.

Las celdas de flotacin en cada banco o circuito se pueden clasificar segn las etapas de flotacin de las partculas slidas, as tenemos:Celdas Rougher: (Celdas debastadoras, o celdas de flotacin primaria)Aqui se obtiene el concentrado primario. Es el conjunto de celdas cuyas espumas se colectan juntamente con las de la celda donde se alimenta la pulpa al circuito. Es la celda que recibe la carga de pulpa del acondicionador o directamente del clasificador.

Celdas Scavenger: (Celdas recuperadoras o Celdas agotadoras)Son las celdas donde se realiza la recuperacin de las especies valiosas que no han podido ser recuperadas en las celdas Rougher. Pueden haber 1er. Scavenger, 2do. Scavenger, 3er. Scavenger, etc. dependiendo de la flotabilidad del mineral valioso.

Celdas Cleaner: (Celdas de limpieza)Son las celdas donde se hace la limpieza del concentrado primario o el producto de la flotacin Rougher.

Celdas Recleaner: (Celdas de relimpieza)Son aquellas donde se efecta la limpieza de las espumas provenientes de las celdas Cleaner.Si es que hay ms de dos etapas de limpieza las celdas de limpieza reciben el nombre de 1era. Limpieza, 2da. Limpieza, 3era. Limpieza, etc. Dependiendo de la dificultad que se tenga para alcanzar las leyes mnimas de comercializacin que debe tener el concentrado final. Un ejemplo de circuito de flotacin es el siguiente:

Las celdas 5, 6 y 7 son celdas Rougher.Las celdas 8, 9, 10 y 11 son 1er. Scavenger.Las celdas 12, 13, 14, 15 y 16 son 2do. Scavenger.Las celdas 17, 18, 19 y 20 son 3er. Scavenger.Las celdas 3 y 4 son celdas cleaner.Las celdas 1 y 2 son celdas recleaner.

Control de Calidad en Plantas Concentradoras

Para obtener el producto comercial o "Concentrado" con las condiciones tcnicas requeridas por el comprador, los constituyentes indeseables de la mena deben ser rebajados a un porcentaje especificado. Si en la mena est presente ms de un mineral valioso, podemos separarlos del tal modo que cada uno pueda comercializarse por separado.

El fundidor o comprador se protege de las prdidas financieras imponiendo penalidades sobre todos los concentrados que no alcancen las leyes mnimas en elemento valioso o que sobrepasan el contenido mximo permisible de constituyentes indeseables.

Algunos de los elementos valiosos se pierden inevitablemente en los relaves, por ello uno de los objetivos es mantener estas prdidas tan bajas como sea posible, para obtener una mayor rentabilidad del proceso. Es necesario tambin que la Planta manipule un tonelaje de mineral adecuado, por que de no ser as se produciran complicaciones en el tratamiento y se elevara el costo total de la operacin.

En cualquier mtodo de concentracin: elctrica, gravimtrica o por flotacin, la cuantificacin se puede efectuar a travs de varios trminos que a continuacin definimos:

Cabeza calculada: se refiere a la ley que tiene un mineral despus de un proceso de concentracin; se obtiene sumando los contenidos metlicos de cada uno de los productos.Ley.- es la cantidad de valores que existe en un mineral o cualquier producto de concentracin metalrgica.

Cabeza.- Es el mineral proveniente de la explotacin minera. La cabeza para un circuito de flotacin est constituido por el mineral finamente molido y mezclado con el agua, formando una pulpa, y tiene una ley determinada de elementos valiosos.

Concentrado.- Es el producto final del proceso de concentracin. Tiene valor comercial y rene la mayor parte de la mena. Este producto tiene una ley mucho mayor que la de cabeza.

Relave.- Es el producto final del proceso de concentracin pero que no tiene valor comercial y su contenido de elemento valioso es insignificante. Est constituido en su mayor parte por material estril, motivo por el cual se lo desecha.

En una planta concentradora donde existen varios circuitos de flotacin, cada uno de ellos tiene un relave que pasa a constituir la cabeza del siguiente circuito, a excepcin del ltimo circuito cuyo relave se desecha definitivamente.

Tanto el mineral de cabeza, como el los concentrados as como el relave final tiene leyes y pesos correspondientes en base a los cuales se puede realizar la cuantificacin del proceso. Pasamos a definir algunos conceptos:

Razn de concentracin (Radio de concentracin o relacin de concentracin o ratio de concentracin) : (RC)Es la relacin existente entre el N de toneladas de mineral de cabeza y el N de toneladas de concentrado producido. Se interpreta como el N de toneladas del mineral de cabeza que se requiere para obtener una tonelada de concentrado. El radio de concentracin vara en razn inversa con la ley de cabeza, puesto que a mayor ley de cabeza la razn de concentracin es menor, o sea que se requiere menor tonelaje de mineral de cabeza para producir una tonelada de concentrado y viceversa.

BALANCE METALURGICO DE DOS PRODUCTOSDIAGRAMA DE FLUJO

BALANCE METALURGICO DE TRES PRODUCTOSDIAGRAMA DE FLUJO

En los aos recientes, el desarrollo de nuevos modelos matemticos ha sido extensamente aplicado al proceso de concentracin de minerales por flotacin. El objetivo de estos modelos ha sido el tener una herramienta til para el diseo as como la optimizacin de circuitos existentes de flotacin. Sin embargo, el gran nmero de factores que intervienen en este proceso es tal que es difcil describir en forma precisa el efecto de los minerales en cada uno de los sub-procesos involucrados en la flotacin de minerales.

Un intenso trabajo de investigacin realizado en el Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (JKMRC) de Australia ha desarrollado numerosas tcnicas de medicin directa e indirecta sobre los sub-procesos que ocurren en el proceso de flotacin, las cuales han sido mejoradas a travs de la colaboracin con otras instituciones como la Universidad de Cape Town en Sudfrica y la Universidad de McGill en Canad. Estas mediciones incluyen:Un parmetro hidrodinmico de la celda de flotacin (flujo de rea superficial de burbuja, Sb).Un parmetro de la cama de espuma (eficiencia de recuperacin, Rf). Parmetros de arrastre mecnico ( y ).Un parmetro de flotabilidad del mineral (P).RESULTADOS

Planta A

En este segundo caso de estudio, las simulaciones del circuito de flotacin fueron realizadas con la finalidad de identificar mtodos de mejora para la recuperacin de valores, as como estimar el rendimiento del circuito con un incremento en capacidad. La Figura 2 muestra el circuito de flotacin de la planta A, la cual procesa minerales de cobre.

Planta B

El objetivo de este caso de estudio fue la optimizacin de la etapa de re-flotacin del circuito de flotacin de minerales de cobre de la planta B (Figura 4). El modelo matemtico fue desarrollado para usarlo en varias simulaciones con el fin de determinar las posibles oportunidades de mejora en el circuito.

4. CONCLUSIN

La simulacin de circuitos de flotacin por medio de la modelacin matemtica es una herramienta poderosa para la optimizacin circuitos industriales y el diseo de nuevos procesos. La confiabilidad de prediccin de los simuladores depende en gran medida de la facilidad y precisin en que los parmetros de los diferentes sub- procesos son medidos en procesos industriales. Como todo simulador, la prediccin exacta de los minerales a la respuesta de los circuitos de flotacin no es 100% posible debido principalmente a las limitaciones de los modelos matemticos. Sin embargo, la metodologa presentada en este artculo ha predicho con una alta confiabilidad la tendencia de las respuestas de los minerales a los diversos cambios en el proceso de flotacin ganando as una amplia aceptacin a nivel mundial para la optimizacin de circuitos de flotacin.

gracias