Flotación - Juan Carlos Encinas

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Presentación ppt sobre flotación, con algunos conceptos resumidos.

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  • FLOTACIN

    Proceso Fisicoqumico

    Adhesin selectiva de partculas mineralesa burbujas de aire.

    Separacin de especies minerales.

  • B P H2Ocolisin

    s - gConcentrado

    Pcolisin

    s - l

    Hidroflicas Hidrofbicas

  • Fisicoqumica de SuperficiesEnerga libre superficial

    Controla la adhesin partcula - burbuja

    Si tenemos un sistema bifsico:

    Gs = G + GdG = -SdT + VdP + idni.

    dG = -SdT + VdP + idni.dGs = -SsdT + sdA + isdnis.dG = dG + dG + dGs . a T, P y n Cte: dG = dA = (dG/dA)TPn (tensin sup. dinas/cm2 prop. Termo.) G (ergios/ cm2 ), i potencial qumico.

  • , dinas/cm. (se mide experim. para liq-gas)

    = dGdA T,P,n

    , dinas/cm. (se mide experim. para liq-gas)G, ergios/cm2.

  • F descompensada origina es proporcional. A las Fi (intermoleculares) que existe en una fase.

    F

    SustanciaSustancia dina/cmdina/cm22.. Temp.Temp.

    Helio licuadoHelio licuado 0,3650,365 1 K1 KAguaAgua 72,872,8 20 C20 CHgHg 484484 20 C20 CAgAg 879879 1100 C1100 C

  • Es una medida de la actividad superficial

    R de las Fi en la interfase

    Fenmenos de adsorcin

    seno

    Molculas adicionalessuperficie

    Molculas de mayor energaMenor energa

  • Balance de G en:

    H2Od = 22P = 51

    Valores deValores de GG bajos slidos hidrfobosbajos slidos hidrfobos

    m = 284

    sistema

    s

    g l

    H2O P = 51

    Hgd = 200

    (dinas/cm2)

  • Balance de Energa Libre SuperficialB de a 4 mm P de 10 a 200 m

    H2OH2O

    TERMODINMICA DE ADHESIN PARTCULA TERMODINMICA DE ADHESIN PARTCULA BURBUJABURBUJA

    B PII

    H2O

    B P

    H2O

    I

    GIs = LG + SL GIIs = SG .

    Gadh = GIIs - GIs . Gadh < 0, Adh. espont

  • SS

    G

    L

    ngulo de Contacto

    L

    SL

    LGSG

    G

    S

    LG cos + SL = SG . cos = SG - SL (Ec. Young)cos 1 LG .

    cos = 1 = 0 (mojamiento completo)cos < 1 > 0 (mojamiento parcial)SG - SL = Fadh (tensin de adhesin)

    Cuando 0 (moja). 180, (no moja)

  • Relacin entre el ngulo de contacto y la recuperacin en flotacin

    % R100

    Sup. Con = 90---flotar10sea

  • BMovilidad bajaP

    En el acercam. de B a P la Espu.adsor.,sobre la B, donde van

    P

    B

    Segn Gibbs, si hay dismi. de , habra una adsor.

    Movilidad alta (ads, fsica)

    Facili. y estabi. en la adhe. y flotacin de las parti.

    En el acercam. de B a P laespum es ms estable

    Espu.adsor.,sobre la B, donde van las cadenas hidrocarbonadas

    Espu., en la flot

    Colec. en la flot.Si i > c las B colisio. y separan (i : t de induc., c: t de colis)..

  • Densidad de pulpa

    Prctica de la Flotacin

    Temperatura

    Granulometra

    Geometra de la celda

    Tiempo de residencia

    Tipo reacti. Y dosific.

    VariablesDensidad de pulpa

    Acondicionamiento

    Aireaccin

    pH

    Calidad del agua

    Envejecimiento de pulpa

    Geometra de la celda

  • *

    Granulometra *

    P/ produ. < cant, de finos P/ alta Prob, de colisin

    La < posible, para > grado de liberacin

    *

    P/no consu. Exage. reactivosLa > posi. para < E de molie.

    Crea una relacin de compromiso, en la granul. a alimentar en la flotacin, p/ satisf. Los requi.

    anteriores

  • *

    Granul. en Circuitos de Flot.

    Cleaner

    Se alim. lo ms

    Se retarda la flot. con < aireacin,

    Se alime. Lo ms fino posible, intere,

    la libera.

    Interesa la ley

    Circuitos de Flot. *

    Rouger

    Interesa la > recupera.

    Se alim. lo ms grueso posib, no intere, la libera.

    Se acelera la flotacin, c/ > aireacin

  • Reactivos de Flotacin

    Sistema de Flotacin

    F

    a

    c

    .

    d

    e

    E

    q

    u

    i

    p

    a

    m

    i

    e

    n

    t

    o

    colectores espumantes activadores depresores modificadores de pH

    Factores qumicos:

    Diseo de celda Agitacin Remocin de espuma Diseo del banco Otras

    F

    a

    c

    .

    d

    e

    E

    q

    u

    i

    p

    a

    m

    i

    e

    n

    t

    o

    Vel. de alimenta. Mineraloga Granulometra Temperatura Densidad Otras (t de resid.)

    F

    a

    c

    .

    d

    e

    O

    p

    e

    r

    a

    c

    i

    n

  • Hidrofob. Inducida, por accin de colectores

    Adsorcin

    slidoClave en el proceso fisicoqumico

    de la flotacinde la flotacin

    Min.de ganga Gne. de yacim

    Agua de proceso

    Tipo de mineral

    Tipo colect. Accin del espum.

    Adsorbe en interf s - l Interf. l - g

  • Ad. Fsica (espu, colec.)

    Adsor en proce de flot.

    Ad. Qumica (colector

    Inespecif, reversible y multicapa ()

    Especfica, irreversible y monocapamulticapa () monocapa

    (Aire)Gas

    ROHH2O Agua

    Ads del espumante

    Asociad. a dismi. de G y luego de la en ese punto

  • disminuye al aumentar concentracin del espumante en solucin acuosa aire

    Tensin superficial dinmica

    Se refiere a la habilidad de los compuestos adsorbidos sobre la interfase lquido gas, para moverse sobre la interfaz y dar ms estabilidad.

    Solucin acuosa

    aire

    espumante en solucin acuosa

    Al crear superficie (de 1 a 4) disminuye

  • Movilidad baja

    B

    P

    En el acercam. de B a P la Espu.adsor.,sobre la B, donde van

    P

    B

    Segn Gibbs, si hay dismi. de , habra una adsor.

    Movilidad alta (ads, fsica)

    Espu., en la flot

    Colec. en la flot.

    Facili. y estabi. en la adhe. y flotacin de las parti.

    Si i > c las B colisio. y separan (i : t de induc., c: t de colis)..

    En el acercam. de B a P la espum es ms estable

    Espu.adsor.,sobre la B, donde van las cadenas hidrocarbonadas

  • Molibdenita (MoS2)

    S S S S S S S Mo Mo Mo Mo Mo Mo

    Mo Mo Mo Mo Mo Mo

    S S S S S S S

    Enlace de Van Der Waals Enlace covalente pi de fracturaEnlace de Van Der Waals Enlace covalente pi de fractura

    M2O3(NH4)2MoO4

    (NH4)2S2

    H2O

    MoS2MoS2

    MoS2

  • S S S

    Los sitios bordes son hidroflicos y los sitios caras son hidrofbicos

    partcula

    S S S S S S

    S SS

    Sitios bordes

    Sitios carasburbuja

  • Pirita (FeS2)

    Flota con X- a pH cido

    Deprime con Ca(OH)2, Na2S, CN-, cal

    Ca(OH)2Film de

    hidrxidos de Ca y Fe

    FeS2FeS2

    Ca y Fe

    colector

  • Film de hidrxidos de Ca y Fe FeS2

    Superf, limpia de hidrx.

    FeS2

    colector

    colector

  • NaOH

    Na2CO3

    %R

    Por aireacin, o

    Oxida. de pirita

    Curva de la depresin de pirita

    0 3 6 9 11 pH

    NaOH_

    50

    CaOH

    Por aireacin, o envejecim, o con H2O2,NaClO

    No depresa, a pH adecuado con cal d film estable de hidrx. y depresa

  • Esfalerita (ZnS)

    Mala flot. c/ X-, porque: el ZnX2 es soluble

    Activando con Cu2+ u otros cationes metlicos flota.

    ZnSCu2+CuS

    ZnS

    ZnS

    ZnSCu2+

    Xantato

    ZnS

    ZnS

    CuS

  • FLOTACIN DE SULFUROS.Teora Qumica

    Sistema: Galena - Xantato

    Pb S PbX2 + S=Pb S + 2 X -

    Mecanismo no vlido porque la solub. Del PbX2 > solub. PbS

  • Pb S PbS2O3 + Pb(OH)2Pb S + 2O2 + H2O

    Adsorcin del

    Oxidacin

    Mecanismo discutible porque a pH = 7,5; no se forma el. Tiosulfato e igualmente se forma PbX2.

    Pb S PbS2O3 + 2X - Pb S PbX2 + S2O3 -2

    Adsorcin del colector

  • Para una mejor flotacin

    Para un mismo X->[X-]

    Para una misma [X-], usar un X-de cadena ms larga

    Formacin de X2

    flotacin

    Catalizada por superf. del miner.

    Cintica lenta

  • Semiconductor tipo n: caracterstico de un mneral sulfuroso en ausencia de O2

    Teora de Semiconductores

    e e e e e e e e + + + +

    Semiconductor tipo p: Caracterstico de un mineral sulfuroso en presencia de O2

    e e e e e e e e

    n

    + + + +

    + O2 p

    Exceso de eletrones defecto de eletrones

    El O2 oxida el X a X2, pero el semiconductor tipo p induce la Catlisis de la Reaccin.

  • Teora Electroqumica2 X X2 + 2 e reaccin andica O2 + 2H + 2 e H2O reaccin catdica2X + O2 + 2H X2 + H2O reaccin global

    La superficie del mineral acta como catalizador de la

    2X -

    O2 + 2H +

    H2O

    X2e -

    La superficie del mineral acta como catalizador de la reaccin

    Sobre la superficie del mineral no solo se forma el X2, sino tambin el MX2La mezcla de Mx2 + X2 es responsable de la hidrofobizacin

  • Analicemos la termodinmica del proceso:X2 + 2 e 2X EX2/X O2 + 2H + 2e H2O EO2/H2O

    EO2 / H2O > EX2 / X Condicin termodinmica

    E = E - 0,059 log (X) (X2) en sol. Satu.

    Para afirmar condicin termodinmica, conviene reducir:EX2 / X y se flotara mejor, pero teniendo en cuenta que:Para un mismo xantato, aumento su concentracin; o para una misma concentracin, utilizamos un xantato de cadena ms larga.

    EX2 / X = Ex2 / X - 0,059 log (X) (X2) en sol. Satu.

  • Ahora veamos como es la cintica

    Formacin del X2

    Catalizada Por la superficie del mineral

    Cintica lenta

    MX2 X2 MX2 X2 MX2 X2 MX2

    M

  • El mecanismo electroquim. Persiste an si no hay formacin de X2

    MX2 X2 MX2 X2 MX2 X2

    M

    PbX2 S PbX2 S PbX2 S

    PbSX2 MX2

    S PbX2

    Por ejemplo, en el caso de la galena se forma SPbS + 2X- PbX2 + S + 2e- (R. anod.)

    O2 + 2H+ + 2e- H2O (R. cat.)

  • Probabilidad de Flotacin.P = Pc + Pa + Ps (1 Pd) Pc = A (Dp/ Db)n

    (Suther Land) : A = 3, n = 1 Flujo potencial (Gaudin): A = 1,5 n = 2 Flujo Stokes (Paddock): A = 3/2 + 4/15 . Re0,72, n = 2 Flujo intermedio.

    Ps = f(, Dp, Db, densidad de la partcula).

    Pa = (2cosB / (1+ (expB)2)2 , B = 0,667(45 + 8 Re0,72)Vb t / Db (Dp/Db + 1)

    Pd = a + b (Dp/ Db) , a 0 ; b 1.

  • Tt

    Parmetros de evaluacinRa. de Conc: Rc = C/FRa. Enriq.: Re = c / f Rec. En peso: Rp = 100.C/F

    R = c(f t) / f(c t) . 100

    Balances de: masa: F = C + T finos: f F = c C + t T agua: Wf = Wc+Wt Re Met: R = c C . 100

    f Ft

    R

    Rp

    c

    Rpc

    R

    f F

    C c

    F f

    T

    t

  • Galena (PbS)

    Buena flotacin con xantatos

    Resiste a la depresin con cal deprime con Na2SO4; con xantatos

    La oxid., superfi., hace ms sencible a la accin de los depresores

    deprime con Na2SO4; K2CrO4

  • Esquemas de FlotacinReacti., ms utilizados: Colect: isoproX, amilX. Depres: cal, CN-,ZnSO4, K2CrO4, NaSO3, Na2CO3, NaS. Activ y desactiv: CuSO4, NaCN.

    Min. Mo, Cu, Fe

    Cu, Fe

    Mineral: Pb - ZnNaCN

    Fe

    Cu

    CaOMo

    CuSO4Pb

    Zn

    relave

  • Pb

    Sulfuros de: Cu, Pb, Zn y Fe

    NaSO3

    Cu - Pb

    NaSO4H2SO4

    relave

    CaONaCn

    Fe - Zn

    PbNaSO4CaO

    Zn

    FeRelaveCu

    H+

    Pb

    Fe - Zn