Flotacion

&RQFHQWUDFLyQ�GH�0LQHUDOHV

)XQGDPHQWRV�

¾ )ORWDFLyQ�GH��0LQHUDOHV


)ORWDFLyQPara entender el proceso de flotación, es necesario estudiar las propiedades físicas y químicas de las superficies de los minerales, la relación entre las fases sólida, líquida y gaseosa, y sus interfases. También es básico comprender que la adsorción en la superficie de un mineral es controlada en gran medida por su naturaleza eléctrica.

� )DVHV:

0LQHUDO��IDVH�VyOLGD��

%XUEXMDV�GH�$LUH��IDVH�JDVHRVD��

$JXD��IDVH�OtTXLGD��


)ORWDFLyQ¾ )DVH�6yOLGD�Está constituida por partículas de mineral finamente molidas. Las propiedades superficiales de los minerales dependen de su composición y estructura. En esta fase juegan un rol importante los siguientes factores:

• &DUiFWHU�GH�OD�VXSHUILFLH�FUHDGD�HQ�OD�UXSWXUD�GHO�VyOLGR (tipo de superficie,fuerzas residuales de enlaces).

• ,PSHUIHFFLRQHV�HQ�OD�UHG�FULVWDOLQD�QDWXUDO (trizaduras, vacancias, reemplazosde iones, etc.).

• &RQWDPLQDFLRQHV�SURYHQLHQWHV de los sólidos, líquidos y gases (oxidación de la superficie, etc.).

• /D�SUHVHQFLD�GH�HOHPHQWRV�WUD]D, que pueden concentrarse en la superficie delos granos y tener una influencia mucho mayor que su concentración en el mineral.


)ORWDFLyQEn relación con su afinidad con el agua, los minerales pueden presentar propiedades KLGURIyELFDV (sin afinidad) e KLGURItOLFDV (con afinidad), que determinan su flotabilidad natural. Esto está directamente relacionado con su polaridad. Se tiene así:

• 0LQHUDOHV�$SRODUHV:Son hidrofóbicos (no reaccionan con los dipolos del agua), ejemplo: azufre nativo, grafito, molibdenita y otros sulfuros. En estos minerales su estructura es simétrica, no intercambian electrones dentro de sus moléculas, no se disocian en iones, son en general químicamente inactivos y con enlaces covalentes.

• 0LQHUDOHV�3RODUHV:Son hidrofílicos (los sólidos tienen la capacidad de hidratarse), ejemplo: los óxidos. En estos minerales su estructura es asimétrica, intercambian electrones en la formación de enlaces (enlace iónico) y tienen extraordinaria actividad química en general.


)ORWDFLyQ

¾ )DVH�/tTXLGD�Está constituida por agua con reactivos. El agua es polar, siendo ésta la causa de la hidratación de la superficie del mineral en soluciones acuosas. Contiene generalmente iones (Cl-, Na+, K+, Ca++, SO4

-, etc.), impurezas y contaminantes naturales. La dureza del agua, o sea, la contaminación natural causada por sales de calcio, magnesio y sodio, puede cambiar completamente la respuesta de la flotación de algunos minerales, ya sea por consumo excesivo de reactivos, formación de sales insolubles, etc.

¾ )DVH�*DVHRVD�Constituida generalmente por aire (en algunos casos por otro gas, nitrógeno por ejm.), que se introduce y dispersa en la forma de pequeñas burbujas.


)ORWDFLyQ� 6HSDUDFLyQ�VHOHFWLYD�GH�PLQHUDOHVSe produce, al coexistir las fases líquida y gaseosa, ya que las partículas hidrofóbicas“preferirán” adherirse a la fase gaseosa en vez de la líquida, mientras que las demás permanecerán en la fase líquida. Las burbujas con partículas adheridas, con una densidad conjunta menor que la del líquido, ascenderán, pasando a la espuma.

&RQFHQWUDGR�

(VSXPD�

3XOSD�5HODYH�

+LGURIyELFD� +LGURItOLFD�


)ORWDFLyQ

El agregado burbuja – partículas debe lograr mantenerse tras su paso a la superficie de la pulpa. Obstaculiza este paso la tensión superficial del líquido que debe por tanto ser disminuida. El conjunto de agregados burbuja – partículas, en la superficie, debe adquirir la forma de una espuma estable para posibilitar su remoción.

Espuma


)ORWDFLyQ� Interfases

Los fenómenos que ocurren en flotación son interacciones físicas y químicas específicas entre los elementos y compuestos de las distintas fases. Esto ocurre a través de las tres interfases posibles: *DV�± /tTXLGR, 6yOLGR�± /tTXLGR y 6yOLGR�� *DV.

¾ 7HUPRGLQiPLFD�GH�,QWHUIDVHVHay dos aspectos importantes de destacar:

� La termodinámica de adsorción en la superficie del mineral y en la interfase gas – agua.

� La termodinámica que controla la unión de las partículas de mineral a las burbujas de aire.


)ORWDFLyQLa entalpía por unidad de área de cualquier superficie (+), la cual es igual al total de energía superficial, esta dada por:

+� �*��7�6Donde:

G = Energía libre superficial por unidad de área.

S = Entropía superficial por unidad de área (indica si un estado es alcanzable o no). (entropia B > entropia A ⇒ el estado A puede alcanzar al estado B)

T = Temperatura absoluta.

H = Entalpia es una función de estado e indica la cantidad de energía libre que se puedeintercambiar con el ambiente, por ejemplo el calor absorbido o generado en unareacción química.


)ORWDFLyQ


)ORWDFLyQ

¾ 7HUPRGLQiPLFD�GH�,QWHUIDVHVEn cualquier interfase se genera una fuerza de tensión en el plano de la interfase que es característica de esa interfase. Esta fuerza de tensión se denomina “7HQVLyQ� ,QWHUIDVLDO” o “7HQVLyQ� 6XSHUILFLDO” y puede ser considerada igual a la energía libre de superficie.


)ORWDFLyQ

7HQVLyQ�6XSHUILFLDO � �La tensión superficial es definida termodinámicamente como el trabajo reversible (W) que debe realizarse en orden a incrementar el área de la interfase en 1 cm2. La tensión superficial entonces es numéricamente igual a la energía libre de Gibbs por unidad de área y se puede expresar como sigue:

Q37G$G:

,,

=γ unidades: (dinas/cm), (ergs/cm2)


)ORWDFLyQ

9DORUHV�GH�7HQVLyQ�6XSHUILFLDO � �

Q37G$G:

,,

=γ unidades: (dinas/cm), (ergs/cm2)


)ORWDFLyQ

7HQVLyQ�6XSHUILFLDO� ³ ´:

Ilustración del concepto

3HOtFXOD�OtTXLGD�

dAx

dx

LF

Alambre fijo

Alambre móvil


)ORWDFLyQ

Para aumentar el área de la película de líquido en dA, debe realizarse una cantidad proporcional de trabajo. La energía de Gibbs de la película aumenta en γ dA. El aumento en la energía de Gibbs implica que al movimiento del alambre móvil se opone una fuerza F. Si el alambre se mueve una distancia dx, el trabajo realizado es F dx. Estos dos aumentos de energía son iguales, por lo que:

G$G[) γ=

Si “ L” es la longitud de la parte móvil, el aumento en área, como la película tiene dos lados, es 2 (L dx). Por lo tanto la tensión superficial del líquido puede expresarse como:

/)

2=γ

La tensión superficial actúa como una fuerza que se opone al aumento en área del líquido. Las unidades son: N/m, dinas/cm, Joules/m2


)ORWDFLyQEn una burbuja inmersa en un líquido, cada átomo o molécula en el interior de una fase tiene uniones semejantes con sus vecinos. En la interfase faltan aproximadamente la mitad de las uniones, lo que genera una fuerza resultante dirigida hacia el interior del gas y una cantidad de energía libre cuya magnitud se mide por la tensión superficial.

Un análisis del equilibrio de presiones en ambos lados de la interfase líquido – gas, permite determinar que la presión interna en una burbuja (3%) es:

ρ = densidad del líquidoK = altura a la interfaseU = radio de la burbuja3$= presión amosférica

/tTXLGR�

*DV�

UKJ33 $%γρ 4++=


)ORWDFLyQ

Cuando se trata de la superficie de sólidos, es más apropiado referirse en términos de energía libre superficial. En los sólidos cristalinos se produce una polarización y deformación de los iones de la superficie debido a la asimetría de la configuración espacial anión – catión en las cercanías de dicha superficie, esto permite la ocurrencia de fenómenos como la adsorción, el mojado y la nucleación.

¾ )HQyPHQRV�GH�$GVRUFLyQSe denomina $GVRUFLyQ al fenómeno de acumulación de materia en una interfase, en modo tal que su concentración sea mayor o menor que aquellas de las fases que forman la interfase. Cuando la concentración es mayor en la interfase se dice que la adsorción es positiva y es negativa en el caso contrario.


)ORWDFLyQ

La adsorción en una interfase es descrita por la ecuación de adsorción de *LEEV como:

−=Γ

LL &/QG

G75

γ1

i = Adsorción relativa del componente i (densidad de adsorción).&L = Concentración del componente i7 = Temperatura absoluta5 = Constante de los gases

³6L�GLVPLQX\H�OD�WHQVLyQ�VXSHUILFLDO�OD�DGVRUFLyQ�DXPHQWD´ (adsorción positiva).


)ORWDFLyQLos dos casos de adsorción de mayor interés en flotación son aquellos en la interfase gas –líquido (aire – agua) y en la interfase sólido – líquido (mineral – agua). También ocurren en la fase gDV�– sólido (oxidación superficial de minerales).

,QWHUIDVH�*DV�± /tTXLGR��*�/Los compuestos que se adsorben selectivamente en la interfase *�/ se llaman 7HQVRDFWLYRV y hacen reducir la tensión superficial. Los reactivos llamados HVSXPDQWHV, generalmente alcoholes, cumplen con este rol.

3DUWH�3RODU�

7HQVRDFWLYR�/tTXLGR�

*DV�

3DUWH�$SRODU�


)ORWDFLyQ,QWHUIDVH�6yOLGR�± /tTXLGR��6�/Los compuestos que se adsorben en la superficie de los minerales se llaman colectores. Estos producen el fenómeno de hidrofobización artificial de los minerales y en general, el cambio de sus propiedades de mojabilidad.

OtTXLGR�Parte Polar

&ROHFWRU�Parte Apolar

VyOLGR�


)ORWDFLyQ

7LSRV�GH�$GVRUFLyQ�

• )tVLFDAdsorción de iones de signo contrario (contraiones) por atracción electrostática sin producir cambio químico.

• 4XtPLFDLos compuestos adsorbidos pierden su individualidad química y forman nuevos compuestos superficiales. Se distinguen por el intercambio de iones y formación de compuestos insolubles.


)ORWDFLyQ� 'REOH�FDSD�HOpFWULFDEn una partícula mineral en contacto con un líquido, se desarrolla una carga eléctrica superficial que es compensada por una distribución equivalente de carga en la fase acuosa (capa Stern). Entre esta capa y el seno del líquido se forma una capa difusa de contraiones. Ambas capas en conjunto forman la denominada GREOH� FDSD� HOpFWULFD, que influye directamente en la adsorción de los reactivos sobre la superficie de los minerales.

��

��

�

��

��

��

�

��

�

��

�

��

��

��

'REOH�FDSD�

GLIXVD�6WHUQ�&DSDV�

VROXFLyQ�

0RGHOR�GH�6WHUQ


)ORWDFLyQAquellos iones que son quimioadsorbidos sobre la superficie del mineral establecen la carga superficial y son llamados LRQHV� GHWHUPLQDQWHV� GHO� SRWHQFLDO. Estos pueden ser iones del mineral, iones hidrógeno (H+) o hidroxilo (OH-), iones colectores que forman sales insolubles con iones en la superficie del mineral, o iones que forman iones complejos con los iones de la superficie del mineral.

La carga superficial en un mineral es determinada por la densidad de adsorción de los iones determinantes del potencial en la superficie del mineral. La carga superficial V6(para una sal de valencia 1) está dada por:

F corresponde a la constante de Faraday.ΓM+ y ΓA- son las densidades de adsorción del catión y del anión determinantes del potencial, respectivamente.

( )−+ Γ−Γ= $06 )σ


)ORWDFLyQ

Para muchos minerales los iones determinantes del potencial son los iones H+ y OH-. En estos casos, el pH al cual la carga superficial es cero, se denomina 3XQWR�&HUR�GH�&DUJD, 3&&.

¾ 3RWHQFLDO��6XSHUILFLDO��EAunque la carga superficial no se puede medir, es posible determinar la diferencia de potencial entre la superficie y la solución, lo que se denomina SRWHQFLDO�VXSHUILFLDO�R�SRWHQFLDO�HOHFWURTXtPLFR, “ E” .

Las propiedades KLGURItOLFDV de la superficie de los minerales tienen una relación directa con el potencial de la doble capa eléctrica, que, en este caso, forma un fuerte campo eléctrico que atrae moléculas y iones de alta constante dieléctrica (agua). Un campo eléctrico débil atrae moléculas de baja constante dieléctrica (moléculas orgánicas) que fomentarán las propiedades hidrófobas de la superficie.


)ORWDFLyQ

El potencial superficial se puede expresar como:

0DD/Q)Q

75=E

Donde F es la constante de Faraday, R es la constante de los gases, T es la temperatura absoluta, n es la valencia del ión determinante del potencial, D es la actividad del ión determinante del potencial en solución y D� es la actividad del ión determinante del potencial al 3&&.

Por ejemplo: el PCC del cuarzo es pH 1,8 y por lo tanto la actividad del ión hidrógeno a este pH es 10-1,8. Para pH 7, el valor del potencial superficial será entonces:

YROW/QHTXLYYROWFDOPROHTXLY.PRO.FDO

31,01010

)/(060.23)/(1)(º298)/º(98,1

8,1

7

−=−

= −

−

E

[volt]


)ORWDFLyQ

¾ 3RWHQFLDO�(OHFWURFLQpWLFR R3RWHQFLDO�=HWD��

Cuando existe un movimiento relativo entre el sólido y el líquido, los iones que forman la capa Stern quedan firmemente asociados con la superficie del sólido, mientras que los iones de la capa difusa quedan o se mueven con el líquido. Esto genera un plano de corte entre ambas capas, generando un potencial eléctrico entre las dos superficies, denominado SRWHQFLDO�HOHFWURFLQpWLFR R�SRWHQFLDO�]HWD, “ ” .

0LQHUDO� ��

��

�

��

��

��

�

��

�

�

��

��

�

��

��

�

�

'REOH�FDSD�

3RWHQF

LDO��

��

��

3RWHQFLDO�VXSHUILFLDO�

3RWHQFLDO�]HWD�

'LVWDQFLD�GHVGH�OD�VXSHUILFLH�


)ORWDFLyQ

El potencial zeta, , puede ser determinado mediante electrophoresis según:

D = Constante dieléctrica del líquido.= Viscosidad del líquido (0,01 a 20ºC)

V = Velocidad de movimiento del sólido micrones/segundo.E = Intensidad del campo eléctrico volt/cm.

('9ηπξ 4= [milivolts]


)ORWDFLyQ

El pH al cual el potencial superficial es cero, se denomina 3XQWR� &HUR GH�&DUJD��3&&�. Aquel al cual el potencial zeta es igual a cero, se denomina punto isoeléctrico(IEP).

En los óxidos y silicatos estos puntos son iguales.

0 2 4 6 8 10 12 14

S+

�3RWHQ

FLDO�

0

��

"�

3RWHQFLDO��6XSHUILFLDO��E�

3RWHQFLDO��=HWD�� 3&&

B


)ORWDFLyQ� &RQWDFWR�HQWUH�ODV�WUHV�IDVHV��6�± /�± *�En la flotación de una partícula sólida utilizando una burbuja de aire como medio de transporte, la unión entre estos dos elementos se efectúa a través del contacto trifásico (Sólido – Líquido - Gas).

6�*�

/�6� *�

/�


)ORWDFLyQ� %XUEXMDV�DVFHQGLHQGR��FiPDUD�GH�YLVXDOL]DFLyQ�

0XHVWUHDGRU


)ORWDFLyQ

θ SG SL

LG

Gas

Sólido

Líquido

Las energías interfasiales “ ” de las tres fases en equilibrio se pueden relacionar por la ecuación de Young, con el ángulo de contacto “T” :

θγγγ cos/*6/6* +=


)ORWDFLyQ

El cambio de energía libre por unidad de área correspondiente al proceso de unión (desplazamiento del agua por la burbuja de aire) se expresa por la ecuación de Dupre:

Al sustituir la ecuación de Young en esta ecuación, es posible expresar la energía libre en términos del ángulo de contacto, T�

( )1cos −=∆ θγ /**

( )/*6/6*LI *** γγγ −−=−=∆


)ORWDFLyQ

¾ ÈQJXOR�GH�&RQWDFWR T

Es de suma importancia porque relaciona en forma cuantitativa las propiedades hidrofóbicas de un mineral con su flotabilidad.

Si el sólido es hidrofóbico, ya sea en forma natural o por la adsorción de un colector en su superficie, la película de líquido retrocede hasta una posición en la que las tres tensiones superficiales se encuentren en equilibrio. El ángulo que se genera entre las tensiones interfasiales J/* y J6/, se llama ángulo de contacto.

A mayor ángulo de contacto, mayor es la variación de la energía libre y, por lo tanto, el proceso de adhesión partícula – burbuja es más espontáneo.


)ORWDFLyQ

Cuando no hay contacto entre las tres fases, θ es cero y, por el contrario, cuando es máxima la afinidad, θ es 180º.

Gas

Sólido

Líquido

Gas

Sólido

Líquido

T = 0º ⇒ afinidad nula

T = 180º ⇒ máxima afinidad


AGUA

(MHUFLFLR�0,��(

� 'HWHUPLQDU�ODV�SURSLHGDGHV�GH�ORV�VyOLGRV�� 'LEXMH�HO�iQJXOR�GH�FRQWDFWR

$LUH

$JXD6yOLGR��

$LUH

6yOLGR��

$JXD

$LUH

6yOLGR��

$JXD


)ORWDFLyQ


)ORWDFLyQ

� 5HDFWLYRVLa mayoría de los minerales son naturalmente hidrofílicos. Para lograr separarlos por flotación, la superficie de algunos debe ser selectivamente transformada en hidrofóbica. Esto se logra regulando la química de la solución y agregando reactivos que se adsorban selectivamente en dicha superficie entregándole características hidrófobas. Estos reactivos se denominan colectores.

Pocos minerales son hidrofóbicos por naturaleza, tales como la molibdenita, y es posible su flotación sin el uso de colectores, aunque es práctica común ayudarse con colectores suplementarios. Otros minerales se pueden tornar hidrofóbicos sin el uso de colectores, ya que, por ejemplo, la adición de grandes concentraciones de sulfuro de sodio a minerales sulfurados puede generar superficies hidrofóbicas (al reemplazar productos de oxidación e hidratación superficiales) posibilitando su flotación.


)ORWDFLyQ¾ &ROHFWRUHVCompuestos orgánicos cuya función es tornar hidrofóbicas las superficies de los minerales. Los más comunes son iónicos siendo compuestos heteropolares solubles en agua. Su grupo polar es la parte activa que se adsorbe (física o químicamente) en la superficie de un mineral. La parte apolar se orienta hacia la fase líquida, sin interactuar con ésta.

Parte Polar

&ROHFWRU�

Parte Apolar

OtTXLGR�

PLQHUDO�

FROHFWRU�


)ORWDFLyQ

1R�,yQLFR�

&ROHFWRUHV�

,yQLFR�

&DWLyQLFR�$QLyQLFR�

2[KtGULFR� 6XOItGULFR�

&DUER[tOLFR�

&�2�

2�;DQWDWRV�

2� &�6�

6�6XOIRQDWRV�

6�2�

2�

2�

6XOIDWRV�

2� 6�2�

2�

2� 3�2� 6�

6�2�'LWLRIRVIDWRV�

Los colectores iónicos son los más comunes, en diversas subcategorías.

Existen también colectores no polares (no ionizados).

&ODVLILFDFLyQ�GH�ORV�&ROHFWRUHV�

(Glembotskii)


)ORWDFLyQ

&ROHFWRUHV�,yQLFRVContienen un grupo funcional polar hidrofílico unido a una cadena de hidrocarburos.

Si al disociarse un colector en agua, su parte principal es un anión o un catión, se distingue dos grupos de colectores: &ROHFWRUHV $QLyQLFRV \ &ROHFWRUHV�&DWLyQLFRV.

&ROHFWRUHV�$QLyQLFRV (constituyen la mayoría)

Estos colectores se disocian de modo que sus radicales junto con el grupo polar constituyen un anión (�), dejando en la solución un catión que puede ser sodio (Na+), potasio (K+), calcio (Ca+) o el mismo hidrógeno.


)ORWDFLyQ

Catión

C

H

C C

H

H

H

H

O

S

S- Na+

Polar No Polar

Anión

(VWUXFWXUD�GHO�HWLO [DQWDWR GH�VRGLR


)ORWDFLyQ

&ROHFWRUHV�&DWLyQLFRVAminas y sales cuaternarias de amonio. Derivados del amoníaco, con hidrógenos reemplazados por radicales. Según el número de reemplazos se tiene aminas I, II y III. Las cuaternarias (IV). se obtienen al actuar cloruros sobre aminas terciarias.

Los radicales con el nitrógeno forman el catión (+) mientras el anión es un hidroxilo.

Flotación de talco, micas, sericita, caolinita, carbonatos y, en menor grado, zirconio, cuarzo, silicatos, aluminosilicatos, varios óxidos, etc..

1��

5� 5�

5�5�2+��

FDWLyQ� DQLyQ�$PLQD�FXDWHUQDULD


)ORWDFLyQ&ROHFWRUHV�1R�,yQLFRV

No poseen grupos polares. Hidrocarburos saturados o no saturados, fuel oil, kerosén, aceite de transformadores. Tornan al mineral repelente al agua al cubrir su superficie con una fina película.

Fuertemente hidrófobos, se utilizan en flotación de minerales pronunciadamente hidrófobos, tales como carbón, grafito, azufre y en especial, PROLEGHQLWD.

+� &�+�

+�&�+�

+�+�

&Q�+��Q��'LHVHO��Q� ��±��&�


)ORWDFLyQ

$GVRUFLyQ�GHO�&ROHFWRUEn la interfase mineral - solución, los iones colectores pueden adsorberse en la superficie del mineral en forma individual a bajas concentraciones, o en hemimicelas a altas concentraciones del colector.

Las micelas son agregados de iones colectores de tamaño coloidal que se forman por uniones de van der Waal entre las cadenas de hidrocarbones del colector. Se forman debido a que las cadenas de hidrocarbones son no iónicas y existe incompatibilidad entre las moléculas polares del agua y las cadenas de hidrocarbones no polares.

Cuando se alcanza una cierta concentración de colector, se produce la asociación de las cadenas de hidrocarbones del colector. Esta concentración se denomina “ FRQFHQWUDFLyQ�PLFHODU�FUtWLFD��&0&” .


)ORWDFLyQ

En estas condiciones las PLFHODV van fuera de la solución. Cuando este fenómeno ocurre en la superficie del mineral, estos agregados se llaman KHPLPLFHODV y los iones colectores son adsorbidos bajo estas condiciones. Se evita esto con la presencia de sales inorgánicas o moléculas orgánicas neutras tales como alcoholes de cadena larga.

��

�

��

0LFHOD� +HPLPLFHODV�

��

��

��


)ORWDFLyQ

Los colectores de una misma familia se distinguen entre si, entre otras cosas, por el número de carbones de la cadena apolar (radical). Esta característica se relaciona con la capacidad colectora expresada en el ángulo de contacto, como se ilustra para los xantatos:

50º60º68º74º80º87º90º94º96º

1234567816

MetilEtil

PropilButilAmilHexilReptilOctilCetil

ÈQJXOR�GH�FRQWDFWR1� GH�FDUERQHV5DGLFDO


)ORWDFLyQ

¾ (VSXPDQWHVSon reactivos orgánicos de carácter heteropolar. Análogos a los colectores iónicos en su estructura, su diferencia radica en el carácter del grupo polar que en los colectores es activo para reaccionar con la superficie de los minerales, mientras que en los espumantes es un grupo con gran afinidad con el agua (OH-). Permiten la formación de una espuma estable y burbujas de tamaño apropiado para llevar los minerales al concentrado.

Parte Polar

HVSXPDQWH�

Parte Apolar

/tTXLGR�HVSXPDQWH�

*DV�


)ORWDFLyQ

Ácidos, aminas y alcoholes son los espumantes más usados.

(6380$17(� )Ï508/$�

CH3 CH

OH CH3

CH2 CH CH3 0HWLO�LVREXWLO�FDUELQRO�0,%&�

�DOFRKRO�DOLIiWLFR��

�pWHU�SROLJOLFyOLFR��DURPiWLFRV��

eWHU�JOLFRO�SROLSURSLQHO�� CH3 (O C3H6)n OH

�DOFRKRO�DURPiWLFR��

7HUSLQRO��DFHLWH�GH�SLQR��

OH

CH3

CH3

CH3

C

&UHVRO��iFLGR�FUHVtOLFR��DOFRKRO�DURPiWLFR��

�

OH CH3 CH3

De estos tres, se prefiere a los alcoholes que al no tener propiedades colectoras facilitan una flotación selectiva.


)ORWDFLyQ¾ &ROHFWRU�\�(VSXPDQWH��&RQWDFWR�0LQHUDO�� %XUEXMDTras el contacto mineral – burbuja, las moléculas de espumante pueden penetrar la capa de colector sobre el mineral para formar una capa mixta, estableciéndose una adsorción más fuerte (teoría de Leja y Schulman).

Si se agrega un exceso de colector, las partículas son aparentemente incapaces de penetrar la interfase LG y la flotación se inhibe.

Si se agrega exceso de espumante, LG disminuye mucho, y ocurre una situación similar.

/tTXLGR�

HVSXPDQWH�

*DV�PLQHUDO�

FROHFWRU�


)ORWDFLyQ 7DOOHU�1�� Medición del Potencial Z: =HWDVL]HUUsa el principio de 0LFURHOHFWURIRUHVLV. La muestra en estudio se coloca en una célula de electroforesis, al aplicar un campo eléctrico conocido y un haz de luz láser, las partículas se moverán produciendo una luz dispersa. La intensidad de la luz fluctuará con una frecuencia proporcional a la velocidad de las partículas. Se calcula el valor de la velocidad, la cual se utiliza para calcular el potencial Z.

� Medición del Ángulo de Contacto: equipos tipo &$0��&$0��Usan un sistema óptico para medir el ángulo, basado en la proyección de la imagen de una gota sobre la superficie pulida del mineral o material en estudio.

� Medición de la Tensión Superficial: 0pWRGR�GH�'X 1RX\ �DQLOOR��\�PpWRGR�GH�OD�SODFDUsa una balanza que mide la fuerza necesaria para desprender en anillo o la placa de la superficie del líquido, el que se encuentra en un recipiente.


)ORWDFLyQ� +,67e5,6,6�'(�02-$%,/,'$'Al colocar una gota de cualquier líquido sobre una superficie inclinada, se producirá el deslizamiento de ésta por efecto de la gravedad.

T/tTXLGR

/D�JRWD�UHVLVWLUi HO�PRYLPLHQWR�SRU�OR�TXH�VH�SURGXFLUi XQ�DWUDVR�R�VLPSOHPHQWH�OD�QHJDWLYD�GH�OD�JRWD�D�PRYHUVH�³(/�$75$62�'(/�029,0,(172�'(�/$�*27$��352'8&,'2�$�75$9e6�'(�81�3(5Ë0(752� 75,)È6,&2� '(� &217$&72�� 6(� //$0$� +,67e6,6� '(�02-$%,/,'$'´�


)ORWDFLyQ

� (;3(5,0(172�'(�+,67e5,6,6�'(�02-$%,/,'$'Se agrega una burbuja de aire sobre las superficies A y B, donde:

• A : Galena tratada con un depresor de galena (bicromato de potasio).

• B : Galena tratada con un colector (xantato).

Y luego se retira con una jeringa poco a poco el aire midiendo el ángulo de contacto.


)ORWDFLyQ

� &21&/86,21(6�'(/�(;3(5,0(172�'(�+,67e5,6,6�'(�02-$%,/,'$'• 6XSHUILFLH�$:

Prácticamente no hay histérisis y el ángulo de contacto prácticamente se mantiene.

• 6XSHUILFLH�%:

Hay histérisis y el ángulo de contacto aumenta.


)ORWDFLyQ� 0LQHUDOL]DFLyQ�GH�OD�%XUEXMDEn la pulpa, para que exista la unión entre burbujas y partículas (PLQHUDOL]DFLyQ� GH� OD�EXUEXMD) deben concurrir 3 mecanismos: cROLVLyQ, aGKHVLyQ y HVWDELOL]DFLyQ�

*D

6�

3UH�LPSDFWR�

*DV�6�

&ROLVLyQ�

*DV�6�

(VWDELOL]DFLyQ�

*DV� 6�

$GKHVLyQ�

Controlados por mecánica de fluidos

Controlado por fenómenos superficiales

Agregado estable y de menor densidad que el líquido


)ORWDFLyQ¾ &ROLVLyQ�R�,PSDFWREstá controlada por fenómenos hidrodinámicos y variables como: radio de la burbuja (R), radio de la partícula (r), forma de la partícula, densidad del líquido ( L), densidad del sólido ( S), viscosidad ( ).

Existen diversos fenómenos relacionados con la colisión, estos son:

≈ 6HGLPHQWDFLyQ: caen las partículas y se encuentran con las burbujas quevan ascendiendo.

≈ ,QWHUFHSFLyQ: las partículas pasan a distancias menores que el radio de laburbuja, (r/R).

≈ ,QHUFLD� las partículas siguen las líneas de flujo. N° de Stokes (razón entre las fuerzas inerciales y las de arrastre)

/

6H5U6WN

ρρℜ

=

2

91

≈ $UUDVWUH�+LGURGLQiPLFR: turbulencia.


)ORWDFLyQ3UREDELOLGDG�GH�&ROLVLyQ��3&

Depende del régimen de flujos. Para el caso turbulento (de alta agitación), se puede demostrar que:

Por lo tanto,

G%�

d

Potenciales candidatas a impactar

G3�

2/13

=

%

3

% GG

Gd

=

%

3& G

G3 3

2

=

%& G3 d

y


)ORWDFLyQ

'RQGH�$�\�%�GHSHQGHQ�GHO�WLSR�GH�IOXMR• 3UREDELOLGDG�GH�FROLVLyQ�

3F �I�YHORFLGDG GH�VHGLPHQWDFLyQ��5H\QROGV��6WN��U�5�• (ILFLHQFLD�GH�&ROLVLyQ

(F = (Nº de partículas que impactan una burbuja) / (Nºde partículas que tendríanposibilidad de impactar una burbuja)

1

%

3& '

'$3

=

¾ (Q�IRUPD�JHQHUDO�OD�3UREDELOLGDG�GH�&ROLVLyQ�VH�H[SUHVD�FRPR�


)ORWDFLyQ


)ORWDFLyQ¾ $GKHVLyQLa termodinámica señala la tendencia, pero la adhesión depende además fuertemente de las condiciones cinéticas que participan en el proceso.

La adhesión partícula - burbuja ocurre en etapas:

≈ Acercamiento entre partícula y burbuja, hastaaproximarse a la película de agua que rodeaal sólido.

≈ Adelgazamiento de la película de agua hastapermitir la adhesión.

≈ Establecimiento de un contacto en equilibrio.

*DV�


)ORWDFLyQ

Cuando la separación entre partícula y burbuja es grande, las fuerzas hidrodinámicas son predominantes. Al acercarse, las fuerzas moleculares en la película de agua que rodea a la partícula, adquieren importancia. Estas son:

≈ Fuerzas de Van der Waals de atracción.

≈ Fuerzas eléctricas provenientes de la interacción (deformación) delas capas hidratadas alrededor de las partículas.

≈ Hidratación de algunos grupos hidrofílicos sobre las superficiesde las partículas.


)ORWDFLyQ

Se define 7LHPSR�GH�,QGXFFLyQ��WL��como el tiempo mínimo necesario para adelgazar la película de agua que está entre la partícula y la burbuja de aire, hasta permitir la adhesión entre ambas. Este tiempo está relacionado con la temperatura por la ecuación de Arrhenius:

El tiempo (tc) que debe estar en contacto la burbuja con la partícula para que se produzca la adhesión es aquel que corresponde a tc > ti .

= 7.:

L HWW 0

K = constante de Boltzmanto = tiempo de inducción particular

(constante, depende del proceso).T = temperatura absoluta.W = energía de activación (constante,

depende del mineral).


)ORWDFLyQ


)ORWDFLyQ

3UREDELOLGDG�GH�$GKHVLyQ��3$Depende del régimen de flujos, de la velocidad de ascenso de las burbujas (Jg) y del tiempo de inducción ti. Para el caso turbulento (de alta agitación):

El tiempo (tc) que debe estar en contacto la burbuja con la partícula para que se produzca la adhesión es aquel que corresponde a tc > ti.

G%� tC

G3�

-J�

+

−=

%3

LJ$ GG

W-VHQ3 3exparctan22


)ORWDFLyQ

¢4Xp GHEH�RFXUULU�SDUD�TXH�HO�DJUHJDGR�EXUEXMD�\�SDUWtFXOD�OOHJXH�D�OD�VXSHUILFLH"�

6H�WLHQH�XQD�EXUEXMD�FDUJDGD�FRQ�1�SDUWtFXODV��LJXDOHV��¢4Xp UHODFLyQ�GHEH�H[LVWLU�HQWUH�HO�GLiPHWUR�GH�OD�EXUEXMD�\�HO�GH�ODV�SDUWtFXODV�SDUD�TXH�H[LVWD�

OHYDQWH"��


)ORWDFLyQ¾ (VWDELOL]DFLyQRepresenta que la unión partícula – burbuja sea estable. Comprende tanto el que el agregado no se rompa como el que pueda ser levantado (flotado) a superficie. Esto también puede ser visto como la probabilidad de que la partícula, una vez adherida, no se desprenda.

/HYDQWHPara que exista ascenso de una burbuja cargada con partículas, se debe cumplir que la densidad conjunta del agregado burbuja – partículas debe ser menor que la del líquido en que se encuentran. Para el caso general de una burbuja en contacto con NP partículas, el tamaño mínimo de la burbuja, para que el conjunto burbuja - partícula pueda ascender es:

3/13/1

16/

−

≥

/

6933%

1GGρρ

πα


)ORWDFLyQ

Para el caso particular de una burbuja en contacto con una partícula (NP = 1) esférica ( V = π/6), el tamaño mínimo de la burbuja, para que el conjunto burbuja - partícula pueda ascender es:

3/1

1

−≥

/

63% GG

ρρ

dB +

dP


)ORWDFLyQ

3UREDELOLGDG�GH�(VWDELOL]DFLyQ��3(

La probabilidad de que la partícula se desprenda de la burbuja depende de la relación entre el tamaño de la partícula y el tamaño máximo de las partículas presentes en la pulpa (dP,max), y por lo tanto, la probabilidad de estabilización es:

5,1

max,

1

−=

3

3( G

G3


)ORWDFLyQ3UREDELOLGDG�\�7DVD�GH�)ORWDFLyQ�

Conforme a lo señalado, la probabilidad que una partícula sea colectada por una burbuja de aire y que ésta llegue a la superficie, corresponde a la probabilidad de flotación, PF, que está dada por:

($&) 3333 =

3) representa la probabilidad de recuperar el mineral de interés. Se relaciona con la tasa de flotación, . (constante cinética de flotación o velocidad de flotación).


)ORWDFLyQ

Si la velocidad a la cual los sólidos dejan la pulpa es proporcional a la probabilidad de flotación y la frecuencia de colisiones es a su vez proporcional al número de partículas por

unidad de volumen ( ), al área superficial de burbujas por unidad de volumen

(S) y a la probabilidad de colisión, entonces:

3

��

�

G&F =

($&39

9H)H 333G

&6N36FN. 3α==


)ORWDFLyQ

� &LQpWLFD�GH�)ORWDFLyQ��.La cinética de flotación puede ser representada, análogamente a la cinética química, por la ecuación diferencial ordinaria:

P%

Q3

3 &&.WG&G =−

CP y CB son las concentraciones de partículasy burbujas respectivamente.

t es el tiempo de flotación.n y m son los respectivos órdenes de la

ecuación diferencial.

Si el suministro de aire es constante, los cambios en la concentración de burbujas son despreciables. Una simplificación generalmente adoptada es considerar una cinética de primer orden. Incorporando estos aspectos se obtiene que:

33 &.WG

&G =−


)ORWDFLyQ

Usando las condiciones de borde:CP = C0 en t = 0

CP = C(t) en t = t

Se obtiene: ( ) W.&W&/Q −=

0

( ) W.H&W& −= 0


¾ 5HDFWLYRV�GH�)ORWDFLyQ�,,


)ORWDFLyQ5($&7,926�'(�)/27$&,Ï1Se clasifican en tres grupos principales:

� &ROHFWRUHV�Su función principal es la de proporcionar propiedades hidrofóbicas a las superficies de los minerales.

� (VSXPDQWHV��Permiten la formación de una espuma estable, de tamaño de burbujas apropiado para

llevar los minerales al concentrado.

�0RGLILFDGRUHV�Sirven para crear condiciones favorables en la superficie de los minerales, principalmente para el funcionamiento selectivo de los colectores.


)ORWDFLyQ;DQWDWRV�Son sales del ácido xantático, que se producen al reaccionar un alcohol con disulfurode carbono.

&DUDFWHUtVWLFDV�SULQFLSDOHV:¾ Bajo costo, aprox. 1,1 – 1,2 US$/kg¾ Fuertes propiedades colectoras y buena selectividad.¾ Reactivos fundamentales para la flotación de sulfuros comunes (Cu, Zn, Pb, Fe, Co -Ni, etc.), para metales nativos (Cu, Ag, Au) y para minerales oxidados previamente sulfidizados.¾ Se descomponen a pH bajos. Se usan en circuitos a pH alcalino o neutro.¾ Son sólidos.¾ Dosificación usual 10 – 100 g/t. Alimentación en solución al 10 – 20% en peso.¾ Ejemplo nombre comercial: Xantato Aero 317, 343, etc. de la Cyanamid y SF 113, SF 114, etc. de la Shell.


)ORWDFLyQ'LWLRIRVIDWRV�Son ésteres secundarios del ácido ditiofosfórico y se preparan haciendo reaccionar pentasulfuro de fósforo y alcoholes.

&DUDFWHUtVWLFDV�SULQFLSDOHV:¾ Líquidos. ¾ Se recomienda agregarlos en la molienda o en el acondicionamiento. Diluidos (5 – 20%) o sin diluir dependiendo de cual se trate (en general tienen poca solubilidad en agua).¾ Algunos tienen SURSLHGDGHV�HVSXPDQWHV (Aerofloat 25, 31 y 33).¾ Son colectores de menor potencia que los xantatos.¾ Son PiV�VHOHFWLYRV que los xantatos. ¾ Se usan en la flotación de sulfuros (Cu, Pb, Zn), algunos de ellos en la flotación de sulfuros de Fe, metales preciosos y óxidos no metálicos.¾ Dosificación usual 25 – 100 g/t. ¾ Ejemplo nombre comercial: Aerofloats 25, 31, 33, .., 238, 242, etc. de la Cyanamid (Cytec).¾ La Cyanamid (Cytec) les llama promotor + el nombre comercial, ejm.: Promotor Aerofloat 238.


)ORWDFLyQ&ROHFWRUHV�2[KtGULFRV�&DUER[tOLFRV��iFLGRV�JUDVRV�\�VXV�VDOHV��\��ORV�MDERQHV�

¾ Fuertes propiedades colectoras.

¾ Poco selectivos, lo que impide una eficiente separación de los sulfuros de sus gangas.

¾ Se usan actualmente en la flotación de PLQHUDOHV�R[LGDGRV��VDOHV�\�QR�PHWiOLFRV, por ejemplo en la flotación de minerales de manganeso y hierro, y en la flotación de la malaquita.

¾ Mayor consumo que los colectores sulfhídricos (ácidos grasos 250 –1000 g/t y jabones 100 – 1000 g/t).


)ORWDFLyQ

6XOIDWRV�\�6XOIRQDWRV¾Se usan para la IORWDFLyQ�VHOHFWLYD�GH�PLQHUDOHV�TXH�FRQWLHQHQ�FDOFLR�\�SDUD�OD�IORWDFLyQ�GH�VDOHV�VROXEOHV (cloruros y sulfatos).

¾Pueden flotar sulfuros pero con menor eficiencia que los xantatos.

¾Mayor consumo que los xantatos.

¾Pueden flotar óxidos metálicos pero con un consumo muy elevado.

¾Se pueden usar en circuitos ácidos.


)ORWDFLyQ&ROHFWRUHV�&DWLyQLFRV&DUDFWHUtVWLFDV�SULQFLSDOHV:¾Fácil adsorción y desorción (en algunos casos se pueden eliminar del concentrado al lavarlo con agua fría).¾Son menos selectivos que los colectores aniónicos.¾Se usan en la flotación de los siguientes minerales: talco, micas secundarias, sericita, caolinita y también, pero en menor grado, en la flotación de micas primarias, zirconio, cuarzo, silicatos, aluminosilicatos, IORWDFLyQ� GH� VDOHV� VROXEOHV� �VLYLWD .&O�� varios óxidos etc..¾Tiene gran importancia en la flotación el pH.¾El aumento de temperatura en las pulpas favorece la recuperación.¾Se pueden usar en aguas muy duras.¾Poco selectivos.¾0X\�VHQVLEOHV�D�ODV�ODPDV (baja la recuperación con su presencia).


)ORWDFLyQ0RGLILFDGRUHV��Son reactivos que se usan cuando se necesita mejorar las condiciones de colección y/o cuando se necesita mejorar la selectividad del proceso. Bajo esta categoría se incluye:

$FWLYDGRUHV��'HSUHVDQWHV y los 5HJXODGRUHV�GH�S+.

$FWLYDGRUHV�Estos reactivos sirven para aumentar la adsorción de los colectores sobre la superficie de los minerales o para fortalecer el enlace entre la superficie y el colector.

Hay distintas maneras de activar una superficie, éstas pueden ser:

¾ Limpiando la superficie del mineral afectado, por ejemplo, por un proceso secundario de oxidación. En este caso se puede agregar algún ácido para disolver las capas oxidadas de los sulfuros.


)ORWDFLyQ¾Formando en la superficie una capa particularmente favorable para la adsorción del colector. Un ejemplo de este caso es la VXOILGL]DFLyQ �1D6+� de los óxidos metálicos antes de la aplicación de colectores sulfhídricos.

¾Reemplazando en la red cristalina los iones metálicos por otros que formen un compuesto más firme con los colectores. Ejemplos de esto:

La activación de la esfalerita o blenda (ZnS) por el LyQ�F~SULFR��VXOIDWR�GH�&X�:&X�� =Q6 o &X6 ��=Q��

La activación de la cerusita (PbCO3) con 1D�6:

3E&2� ��1D�6��o 3E6 ��1D�&2�


)ORWDFLyQ'HSUHVDQWHV�Estos reactivos sirven para disminuir la flotabilidad de un mineral haciendo su superficie más hidrofílica o impidiendo la adsorción de colectores que puedan hidrofobizarla.

Este efecto se puede lograr introduciendo en la pulpa un ión que compite con el ión del colector por la superficie del mineral. Si, por ejemplo, el colector es aniónico, el ión del depresor también debe ser aniónico.

Ejemplos de depresantes:

¾ 6XOIXUR� GH� VRGLR, Na2S, deprime a los sulfuros. Se usa por ejemplo para deprimir los sulfuros de cobre en la flotación selectiva de Cu – Mo.


)ORWDFLyQ

'HSUHVDQWHV¾6XOIKLGUDWR�GH�6RGLR NaSH, deprime a los sulfuros. Se usa por ejemplo para deprimir los sulfuros de cobre en la flotación selectiva de Cu – Mo.

¾&LDQXUR�GH�VRGLR, NaCN, no actúa sobre la galena (PbS) ni la molibdenita, pero deprime a la blenda (ZnS), a la pirita y a la calcopirita (50 – 500 g/t).

¾&DO, deprime a la pirita (1 – 3 Kg/t), al oro.

¾&URPDWRV \�ELFURPDWRV (K2Cr2O7) alcalinos, deprimen a la galena, pero no a la blenda o a los sulfuros de Cu.


)ORWDFLyQ

&RQ�XQD�GRVLV�GH��PJ�O$�S+ ��IORWDQ�WRGRV$�S+ ��IORWDQ�JDOHQD�GH�FDOFRSLULWD$�S+ ��IORWD�VyOR�OD�FDOFRSLULWD


)ORWDFLyQ

/D�JDOHQD�HV�PX\�VHQVLEOH�D�SHTXHxDV�GRVLV�GH�1D�6$�S+ ��\�FRQF��1D�6 !�� OD�JDOHQD�QR�IORWD


)ORWDFLyQ5HJXODGRUHV�GH�S+�El regulador de pH más usado para operar en medio alcalino es la cal, la que puede agregarse como cal viva (CaO) o como cal apagada (Ca(OH)2).Otros reguladores de pH son:

0HGLR� DOFDOLQR: soda ash (Na2CO3), agregada en seco y la soda cáustica (NaOH) agregada como solución. Se prefiere la cal por su menor costo, siempre que los iones Ca++ no afecten el proceso de flotación.

0HGLR�iFLGR: solución de ácido sulfúrico.


)ORWDFLyQ$VSHFWRV�*HQHUDOHV�GH�OD�)ORWDFLyQ�GH�6XOIXURVEn la flotación de los sulfuros la adsorción de los colectores sulfhídricos es fundamental, jugando un papel importante la presencia de oxígeno en ella. Hay dos teorías que explican el mecanismo de adsorción:

7HRUtD�4XtPLFD��En un medio acuoso alcalino los sulfuros tienen una reacción previa con el oxígeno formándose especies oxidadas superficiales, las cuales reaccionan posteriormente con los iones colectores para formar sales metálicas de menor solubilidad que las especies oxidadas.

6XOIXUR�

$JXD�S+�DOFDOLQR�

��5HDFFLyQ�GH�ORV�VXOIXURV��FRQ�HO�R[tJHQR�SUHVHQWH� !��)RUPDFLyQ�GH�HVSHFLHV�R[LGDGDV�VXSHUILFLDOHV��5HDFFLyQ�GH�ORV�LRQHV�FROHFWRUHV�IRUPDQGR�VDOHV�PHWiOLFDV�


)ORWDFLyQ

7HRUtD�(OHFWURTXtPLFD��VHPLFRQGXFWRUHV��En la superficie del mineral se producirá la oxidación de ciertos colectores sulfhídricos, formando un dímero que daría una naturaleza mixta al recubrimiento de la superficie del mineral (sal metálica fijada químicamente y el dímero coadsorbido físicamente).

6XOIXUR�

$JXD�S+�DOFDOLQR�

��2[LGDFLyQ�GH�FROHFWRUHV�VXOIKtGULFRV�SURGXFLHQGR�XQ�GtPHUR�� !��)RUPDFLyQ�GH�XQ�UHFXEULPLHQWR�PL[WR�HQ�OD�VXSHUILFLH�GHO�PLQHUDO� !��³VDO�PHWiOLFD�ILMDGD�TXtPLFDPHQWH�\�HO�GtPHUR�FRDGVRUELGR�ItVLFDPHQWH´�


)ORWDFLyQLa adsorción del oxígeno modificaría los niveles de energía de los electrones de los sulfuros. El oxígeno como es un aceptor de electrones, tomaría los electrones libres de las capas superficiales de la red cristalina, transformando al semiconductor y haciendo posible la adsorción de los aniones xantatos y su oxidación a dixantógenos.

'tPHURV: “Productos de oxidación de los colectores sulfhídricos, se generan mediante un mecanismo de tipo electroquímico”. Los sulfuros al ser semiconductores se produce en su superficie reacciones anódicas y catódicas, por ejemplo en el xantato:

5HDFFLyQ�$QyGLFD�GH�R[LGDFLyQ�GH�[DQWDWR => El xantato se oxida a GL[DQWyJHQR (pierde electrones).

5HDFFLyQ�&DWyGLFD�GH�UHGXFFLyQ�GH�R[tJHQR => El oxígeno se reduce (capta electrones).

5HDFFLyQ�ILQDO:2RX- + ½ O2 + H2O = (RX)2 + 2OH-


)ORWDFLyQ6DOHV�0HWiOLFDV�Son producto de la reacción química entre los iones colectores y los iones metálicos superficiales.

6XOIXUR�

5HDFFLyQ�TXtPLFD� HQWUH� ORV� LRQHV�FROHFWRUHV� \� LRQHV� PHWiOLFRV�VXSHUILFLDOHV�

&X�&X�FROHFWRUHV�

La solubilidad de éstas depende del ión metálico y del colector, se puede encontrar VDOHV�GH�EDMD�\�DOWD�VROXELOLGDG.


)ORWDFLyQ6ROXELOLGDG� EDMD => que son de difícil remoción de la superficie de minerales sulfurados de ese elemento. Ejm. los xantatos de plomo son de muy baja solubilidad comparado con los xantatos de cinc, por lo tanto la superficie de los minerales de plomo es más hidrófoba que las de los cinc.

6ROXELOLGDG�$OWD => son de fácil remoción de la superficie de minerales sulfurados de ese elemento. Los xantatos de cinc son de fácil remoción de la superficie por que son muy solubles.

3DUD�XQ�PLVPR�WLSR�GH�FROHFWRU�\�LyQ�PHWiOLFR, la solubilidad de la sal disminuye para un mayor largo de la cadena. Ejemplo:

(WLO [DQWDWR GH�3ORPR (2 carbones): Producto de Solubilidad 2,1 x 10-17

$PLO [DQWDWR GH�3ORPR (5 carbones): Producto de Solubilidad 1,0 x 10-24


)ORWDFLyQ

3DUD�XQ�PLVPR�WLSR�GH�FROHFWRU�\�ODUJR�GH�OD�FDGHQD�KLGURFDUERQDGD, distintos iónesmetálicos originan sales de distinta solubilidad.

(WLO [DQWDWR GH�3ORPR (2 carbones): Producto de Solubilidad 2,1 x 10-17

(WLO [DQWDWR GH�&LQF (2 carbones): Producto de Solubilidad 4,9 x 10-9


¾ )ORWDFLyQ�GH�VXOIXURV¾ )ORWDFLyQ�GH�y[LGRV¾ )ORWDFLyQ�GH�VDOHV


)ORWDFLyQ

� )ORWDFLyQ�GH�6XOIXURVLos sulfuros metálicos tienen propiedades fuertemente hidrófobas, de manera que junto con los metales nativos son los minerales más fácilmente flotables. El gran problema que presenta la flotación de sulfuros es la separación entre ellos, es decir, la flotación selectiva de los sulfuros individuales a partir de concentrados colectivos.

Otro problema que se presenta en la flotación de los sulfuros es la influencia de la oxidación superficial de éstos sobre su flotabilidad. La oxidación superficial se produce por erosión y oxidación por el aire y aguas presentes en los yacimientos, produciendo una película de óxidos, sulfatos o carbonatos sobre la superficie de éstos.


)ORWDFLyQ

♦ )ORWDFLyQ�GH�6XOIXURV�GH�&REUH�Los principales minerales sulfurados de cobre son:

• Calcopirita (CuFeS2)• Calcosina (Cu2S)• Bornita (Cu5FeS4)• Covelina (CuS)

Además: tenantita, tetraedrita, enargita, etc.

Los minerales de cobre frecuentemente están acompañados de molibdenita (MoS2) y pirita (FeS2), principalmente, además de: oro, plata, minerales de plomo, zinc, níquel, cobalto, etc.


)ORWDFLyQ

$QWHFHGHQWHV�GH�VX�IORWDFLyQ:

¾Flotabilidad buena.

¾Flota con cualquier colector sulfhídrico (xantatos, ditiofosfatos etc.) y con cualquier espumante (aceite de pino, MIBC, etc.).

¾Su flotabilidad natural empieza a disminuir sólo cuando son afectados por la oxidación o por algunos fenómenos secundarios como la GHSUHVLyQ�SRU�ODPDV.

¾Los sulfuros de cobre están acompañados por pirita (FeS2), la que también es muy flotable, particularmente en circuitos ácidos.


)ORWDFLyQ¾ La flotación se realiza en circuito alcalino pH 9 - 12, para deprimir la pirita. En algunos casos se ayuda a la depresión de ésta agregando pequeñas cantidades de cianuro.

¾ Se usa generalmente cal para obtener el pH deseado por razones económicas (por lo general se agrega en molienda).

¾ La calcopirita se deprime con la adición de sulfuro de sodio (quimioadsorciónde los iones sulfuro).

¾ No es muy sensible a la adición de cianuro como depresante comparado con la pirita.

¾Resultados metalúrgicos típicos: Leyes concentrado Cu: 28 – 50 %Leyes relaves: 0,15 – 0,30 %Recuperaciones Cu: 86 – 95%


)ORWDFLyQEjemplo Andina:

¾ Alimentación a flotación:d80 : 212 µm.Ley de Cu: 1,01 %Ley de Mo: 0,024 %

¾ Concentrado Colectivo Cu -Mo:Ley de Cu: 30 % Rec Cu > 90 %Ley de Mo: 0,46 % Rec Mo: 85%

¾ Concentrado de Mo (flot Moly)Ley de Mo: 52%Ley de Cu: 2%

¾ Concentrado de Cu (relave flot Moly)Ley de Cu: 30,2%Ley de Mo: 0,07%


)ORWDFLyQEjemplo Andina Reactivos:

¾ Colector SF-323 (Isopropil Etil Tiocarbamato) de la Shell, líquido, 21 (g/t)Puntos de adición:

Alimentación molienda (43%) y en flotación primaria (53%)

¾ Espumante MIBC, 17 (g/t):Puntos de adición:

Alimentación molienda (43%) y en flotación primaria (53%)(en 1ra celda (50%), 3ra. Celda (40%) y 6ta. Celda (10%).

¾ Cal para pH 10,5Punto de adición en molienda

¾ Sulfhidrato de sodio (NaHS) 5 (kg/t)Puntos de adición:

Flotación selectiva Mo-Cu (flot primaria, flot barrido y flot. De limpieza)


)ORWDFLyQ

Ejemplo Andina Reactivos:

¾ Fuel oildPuntos de adición:

Alim. Flotación colectiva etapa de Barrido (junto con MIBC).Flot. Selectiva (flot. Primaria, de barrido y de limpieza), 0,5 g/t conc.


)ORWDFLyQ

)/27$&,Ï1�&2/(&7,9$�

&X��0R�

)/27$&,Ï1�6(/(&7,9$�

GH�0R�

Mineral de molienda

5HDFWLYRV�

Relave

&RQFHQWUDGR�GH�&X�

&RQFHQWUDGR�GH�0R�

Concentrado colectivo

&ROHFWRU��1D+6�


)ORWDFLyQ♦)ORWDFLyQ�GH�6XOIXURV�GH�3ORPR�\�&LQF�Los minerales de plomo y cinc se presentan juntos en los depósitos de valor económico y en la mayoría de los casos están acompañados de minerales de hierro, cobre, oro, plata y otros metales.

•El cinc se encuentra como (VIDOHULWD �=Q6��• El plomo se encuentra generalmente como *DOHQD��3E6).

(VIDOHULWD:

•Requiere activación con iones cuproso, cúprico, mercurioso, mercúrico, plata, plomo, cadmio y antimonio.

•Lo más común es usar VXOIDWR�GH�FREUH, lo que genera que los iones Cu++ desplacen a los iones Zn++ de la red de la esfalerita.

•La activación no intencional más común de la esfalerita es con iones Cu++ y Pb++. Esto puede evitarse agregando cianuro para evitar la activación con iones Cu++ y agregando sulfato de cinc para evitar la activación con iones Pb++.


)ORWDFLyQ)ORWDFLyQ�GH�OD�*DOHQD�¾ En ausencia de colector, el oxígeno cambia el PCC de 2,6 a 7,9.

¾ La depresión de la galena ocurre en presencia de iones hidroxilos, VXOIXURV��FURPDWRV y cianuros (este último sólo en conc. muy grandes).

¾ La depresión en ambiente alcalino se debe a la formación de hidróxidos de plomo como la plumbita (Pb(OH)3-), de mayor estabilidad que el xantato de plomo.

¾ La depresión con FURPDWR��ELFURPDWR�GH�SRWDVLR� se debe a la formación de cromato de plomo sobre la superficie de la galena, que es un compuesto poco soluble. La depresión es atribuida a la fuerte hidratación del cromato adsorbido en la superficie (la superficie se hace menos hidrófoba).

¾ La depresión con iones sulfuros se debe a la formación de sulfuro de plomo, compuesto muy insoluble, sobre la superficie de la galena en lugar de la formación de xantato de plomo.

¾ La depresión con cianuro no es efectiva en cantidades moderadas.


)ORWDFLyQ

Antecedentes de su flotación:

• Se debe realizar una flotación selectiva Pb -Zn.

• Se flota la galena deprimiendo la esfalerita con cianuro de sodio (también puede emplearse sulfato de cinc o ambos).

• El relave de la flotación de la galena, que contiene a la esfalerita, es flotado en otra etapa agregando VXOIDWR�GH�FREUH para activar la superficie de los sulfuros de cinc.

• El FLDQXUR además de deprimir los sulfuros de cinc GHSULPH�D�OD�SLULWD.

• La presencia de los sulfuros de hierro convierten a la mena en acídica con la producción de sulfatos e hidróxidos de hierro, plomo y cinc, los cuales afectan la superficie de los minerales de plomo y cinc. Su efecto es:

9La galena tiende a ser deprimida por el empañamiento de la superficie y la esfalerita tiende a ser activada por los iones plomo.

9Las sales disueltas tales como el sulfato ferroso, consumen xantato y cianuro (alto consumo de reactivos).


)ORWDFLyQ

• Se usa cal para ajustar el pH de manera que las sales disueltas precipiten. Un exceso de ésta en el circuito del plomo deprime la galena.

• La flotación de plomo se realiza con colectores sulfhídricos (xantatos, etc.), con aceite de pino, ácido cresílico o alcoholes como espumantes, S+��± ��.

• La flotación de cinc se realiza con colectores sulfhídricos (xantatos, etc.), con espumante convencionales, S+ ��.

• Ley del concentrado de plomo es del orden del 70% y ley del concentrado de cinc es del orden del 62%


)ORWDFLyQ


)ORWDFLyQ)ORWDFLyQ�GH�6XOIXURV�GH�3ORPR��&LQF�\�&REUH�La principal dificultad de esta flotación radica en la similar flotabilidad que tienen los minerales sulfurados de cobre y cinc.

Antecedentes de su flotación:

• Se debe realizar una flotación selectiva Pb – Cu / Zn – Pb.

• Se flotan conjuntamente los minerales sulfurados de cobre y plomo.

• Se flotan colectivamente los sulfuros de plomo y cinc de las colas de la flotación anterior.

• Se flota selectivamente Cu de Pb, deprimiendo los minerales sulfurados de Pb con bicromato de potasio (si estos está en cantidades menores que los minerales sulfurados de Cu o los minerales de Cu son calcosina o covelina, que no son deprimidas por cianuro). En caso contrario se puede deprimir los minerales de cobre con cianuro.

• Se flota selectivamente Pb de Zn, deprimiendo el Zn con NaCN.


)ORWDFLyQ


)ORWDFLyQ

4,59,0 - 9,4

5,6 - 7,0 - 7,22,01,86,7

5,0 - 6,0 - 6,76,5

5,6 - 7,46,7

Casiterita (SnO2)Corindón (Al2O3)Cromita (Cr2O8 FeO)Crisocola (CuSiO3 2 H2O)Cuarzo (SiO2)Goetita (FeO OH)Hematina (Fe2O3)Magnetita (Fe3O4)Pirolusita (MnO2)Rutilo (TiO2)

3&&��S+�0LQHUDO

� )ORWDFLyQ�GH�Ï[LGRV�\�6LOLFDWRV


)ORWDFLyQ

&DUDFWHUtVWLFDV�SULQFLSDOHV�GH�OD�IORWDFLyQ�¾ En general se realiza con colectores que normalmente se adsorben por interacciones de tipo físico (electrostático).

¾ Es importante tener antecedentes respecto del tipo de carga de la superficie del mineral y de los posible colectores, del punto cero de carga, de la variación de éste frente a reactivos modificadores, etc.


)ORWDFLyQ)ORWDFLyQ�GHO�&XDU]R�

¾ El cuarzo tiene escasa solubilidad, en forma pura no es flotable.

¾ Para la flotación de cuarzo se realiza previamente un lavado y eliminación de lamas y arcillas.

¾ Se activa con iones metálicos tales como los de FDOFLR�� EDULR�� FREUH��KLHUUR��SORPR y otros, siendo los más importantes los de &X�� \�)H�� ¾ La activación del cuarzo se utiliza cuando se requiere flotar junto con el la fluorita (CaF2) y la barita (BaSO4).

¾ El cuarzo activado flota con colectores aniónicos: iFLGRV�JUDVRV�\�VXV�MDERQHV, en circuitos a pH 4 a 5.


)ORWDFLyQ

¾ Si el cuarzo está activado, por ejemplo con iones Cu 2+ , para su GHSUHVLyQse utiliza FLDQXUR. Otros reactivos muy utilizados para la depresión del cuarzo activado son el VLOLFDWR�GH�VRGLR y el FDUERQDWR�GH�VRGLR.

¾ El cuarzo no activado flota con colectores FDWLyQLFRV tipo DPLQDV, en circuitos a pH entre 8 y 10.

¾ En el caso que se desea flotar además del cuarzo, la mica, hierro y feldespatos, se utilizan colectores catiónicos (aminas).


)ORWDFLyQ)ORWDFLyQ�GH�OD�+HPDWLWD�La separación por flotación de la hematita del cuarzo constituye un caso de interés industrial, debido a que en muchos países que carecen de magnetita, la hematita es su principal fuente de fierro. De acuerdo con las características de estos minerales, existen varios procedimientos de separación, entre los cuales destacan:

¾ Flotación de la hematita usando un sulfonato a pH ≈ 2 – 4. La flotación resulta de la adsorción del colector aniónico sobre la hematina cargada positivamente. En este rango de pH el cuarzo está cargado negativamente.

¾ Flotación de hematita con un ácido graso a pH ≈ 6 – 8. El ácido graso se quimioadsorbe sobre la hematita y no sobre el cuarzo.

¾ Flotación de cuarzo con una amina a pH ≈ 6 – 7. La amina se adsorbe sobre la superficie muy negativa del cuarzo pero no se adsorbe sobre la hematita, con superficie aproximadamente neutra.


)ORWDFLyQ)ORWDFLyQ�GH�OD�+HPDWLWD�

¾ Flotación de cuarzo activado con iones calcio a pH ≈ 11 – 12, usando un jabón de ácido graso junto con DOPLGyQ� SDUD� GHSULPLU� OD� KHPDWLWD. Las macromoléculas hidrofílicas de almidón se quimioadsorben sobre la hematita a través de los grupos carboxílicos. Sin almidón, la hematita podría flotar en estas condiciones.

A modo de ejemplo, se presenta a continuación algunos datos operacionales de la mina “Republic” en Michigan, EE. UU.:

HematitaFlotación22.000

568 [g/t] de ácido graso 65%

36,5% Fe65,4% Fe, 5% SiO246%

0LQHUDO:3URFHVR:&DSDFLGDG�GH�WUDWDPLHQWR[t/d]:&RQGLFLRQHV�GH�)ORWDFLyQ:�Colector�Cp3URGXFWRV:�Alimentación�Concentrado�Recuperación


)ORWDFLyQ

Fluorita (CaF2)Anglesita (PbSO4)

Fluor Apatita(Ca5(PO4)3) F

Calcita (CaCO3)Cerusita (PbCO3)Malaquita (CuCO3 Cu(OH)2)

2WURV)RVIDWRV&DUERQDWRV� )ORWDFLyQ�GH�6DOHV�6HPL�VROXEOHV�R�0LQHUDOHV�WLSR�6DO

&DUDFWHUtVWLFDV�SULQFLSDOHV�GH�OD�IORWDFLyQ:

Las especies minerales que conforman este grupo están caracterizadas por sus enlaces iónicos y moderada solubilidad en agua. El PCC de estos minerales estádeterminado por la concentración de los iones hidrógenos.

Por lo general es difícil alcanzar una selectividad alta, requiriendo deslame en muchos casos.


)ORWDFLyQ

5HDFWLYRV�WtSLFRV:♦ &ROHFWRUHV:

• Aniónicos, en particular los ácidos carboxílicos y colectores sulfhídricos de cadena larga.

• La apatita, la calcita y la fluorita, cargadas negativamente, responden bien a la flotación con oleato, en medio alcalino.

• Para la anglesita, la cerusita y la malaquita se utiliza ácidos grasos de cadena larga.

♦ (VSXPDQWH:Aceite de pino.


)ORWDFLyQ

♦ 0RGLILFDGRUHV:

• Ajuste de pH con soda ash en lugar de cal para evitar la activación de los silicatos de la ganga con calcio y para evitar la precipitación de sales de calcio del colector.

• Los depresantes más típicos son: carbonato de sodio, silicato de sodio, quebrachoy almidón.


)ORWDFLyQ

K2SO4NaNO3KNO3

Halita (NaCl)Silvita (KCl)

6XOIDWRV1LWUDWRV&ORUXURV

� )ORWDFLyQ�GH�6DOHV�6ROXEOHV


¾ Flotación en soluciones acuosas saturadas en la(s) sal(es) a flotar (salmuera). La salmuera debe ser deslamada y flotada a un Cp alto (soluciones saturadas).

¾ Las fuertes propiedades de espumación de las soluciones de sales concentradas, permiten a menudo una flotación sin adición de espumantes especiales y, algunas veces, incluso sin ningún reactivo.

¾ El valor del pH no es una variable tan importante como en la flotación de minerales insolubles, aunque tiene una cierta incidencia especialmente como factor limitante.


)ORWDFLyQ

5HDFWLYRV�WtSLFRV:♦ &ROHFWRUHV��

• Ácidos grasos (halita), dosis 250 – 1000 g/t• Aminas con 6 a 12 carbonos (silvita), dosis 50 – 100 g/t• Alkil sulfatos y alkil sulfonatos (silvita)

♦ (VSXPDQWH:

• MIBC, dosis 25 – 50 g/t

♦ 0RGLILFDGRUHV:

• Almidón 50 – 100 g/t (depresor de la halita en la flotación de la silvita).


)ORWDFLyQ

45º60º27º0º

92 – 9878 - 86

AntracitaBituminoso

SubbituminosoLignítico

ÈQJXOR�GH�&RQWDFWR

��GH�&DUERQR&ODVH� )ORWDFLyQ�GH�&DUERQHV


¾ Tamaño máximo de partículas hasta 5 mm (generalmente 20#).

¾ Problemas con las lamas, uso de dispersantes.

¾ Uso de poca agitación y aireación.

¾ Se puede realizar la flotación con agua de mar.


)ORWDFLyQ

¾ Se opera a bajos porcentaje de sólido (Cp : 5 - 12%), para evitar el arrastre mecánico de partículas de la ganga al concentrado. Por su baja densidad y para evitar alta concentración de partículas en volumen, se debe operar a Cp bajos.

¾ Una alternativa de limpiar (concentrar) carbones es la flotación inversa, vale decir remover por flotación el azufre contenido.


)ORWDFLyQ5HDFWLYRV�WtSLFRV:

&ROHFWRUHV��Kerosene o Hidrocarburos, dosis 250 - 1000 g/t(se agrega como emulsión)

(VSXPDQWH:

Aceite de pino o alcoholes alifáticos (MIBC), dosis 50 - 250 g/t.

0RGLILFDGRU�

pH casi neutro o un poco ácido entre 6 y 7,5.

Como dispersantes se utilizan los carbonatos, silicatos o fosfatos

de sodio (para evitar el efecto depresor de las lamas de la ganga).


)ORWDFLyQ Alimentación

Reducción de Tamaño

Concentración Gravitacional

(Jigs)

Concentración Medios Densos

Clasificación

Clasificación

- 5 cm

- 50 + 12 mm

Flotación

Clasificación

- 12 mm

+ 0,5 mm

- 0,5 mm

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&� �&DUEyQ�'� �'HVFDUWH�


)ORWDFLyQ

Flotacion

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