Flotacion Lazos Control

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CONTROL PLANTA DE FLOTACIN

PAGE 1

CONTROL DE PROCESOS FLOTACIN

1Descripcin general del proceso

1.1

Introduccin

Esta unidad describe al operador la filosofa de control de la planta del proceso de flotacin. Para ello es necesario describir aspectos tericos del proceso de flotacin, la filosofia de control, y los procesos involucrados. El tratamiento del tema involucra esquemas de instrumentacin de equipos, sistema de infraestructura y servicios, y enclavamientos existentes. Se entrega en forma adicional al tema, un captulo que aporta informacin relativa a control instrumental

1.2

Conceptos

La herramienta indispensable en el beneficio de las menas es el proceso de flotacin en espuma. Los principios de la flotacin en espuma son los siguientes:

a)Los minerales sulfurados normalmente se humedecen por el agua pero pueden ser acondicionados con reactivos que los volvern repelentes al agua (hidrfobos).

b)Esta hidrofobicidad puede ser creada en minerasles especificos dentro de unas pulpa agua-mena.

c)Los choques entre burbuja de aire y los minerales que se han hecho hidrofbicos darn por resultado la unin entre las burbujas y dichos minerales.

d)Las partculas de mineral no acondicionadas (hmedas) no se unirn a las burbujas de aire.

Por consiguiente, la flotacin en espuma como se aplica a las menas de cobre consiste en:

a)El acondicionamiento de la pulpa de mena para hacer hidrofbicos los minerales sin afectar a los otros minerales.

b)El paso ascendente de una corriente dispersa de burbujas de aire a travs de la pulpa

1.3

EquipamientoEl proceso de flotacin lleva a cabo la concentracin de minerales sulfurados mediante equipos de flotacin tradicional, columnas de flotacin, remolienda en molinos verticales, equipos de transferencia de pulpa, sumideros y bombas verticales, sistemas de adicin de reactivos y sistemas de muestreo. El control del proceso se realiza mediante un sistema de control distribuido; el sistema de muestreo y anlisis se realiza por medio de analizadores en lnea. La energa elctrica es distribuida mediante Salas de control de motores. Los reactivos y agua son controlados en forma automtica.

2DEFINICIONES DEL PROCESO

2.1

Fundamentos tericos

La flotacin es un proceso que contempla la presencia e interaccin de tres fases: slida, lquida y gaseosa.

La fase slida est representada por los minerales a separar.

La fase lquida es el agua, que debido a sus propiedades especficas constituye un medio ideal para dichas separaciones.

La fase gaseosa corresponde al aire inyectado para la formacin de burbujas

El gas utilizado en las separaciones es el aire, el cual se inyecta en la pulpa, neumtica o mecnicamente, para poder formar las burbujas sobre las cuales se adhieren parte de las partculas slidas que se desea recuperar.

Los slidos y el agua, antes de la aplicacin del proceso, se preparan en forma de pulpas que pueden contener desde pocas unidades hasta 40% de slidos.

El proceso de flotacin est basado sobre las propiedades hidrfobicas de las materias slidas a separar. Se trata fundamentalmente de un fenmeno de comportamiento de slidos frente al agua, dicho de otro modo, de mojabilidad de las materias.

Los minerales que son poco mojables con el agua, como por ejemplo los metales nativos, sulfuros de metales, se denominan hidrofficos o hidrfobos. En tanto que los minerales que son xidos, sulfatos, silicatos carbonatos y otros que son en su mayora estriles y forman la ganga son hidrfilicos o hidrfilos, o sea afines al agua.

En la flotacin, luego de una preparacin adecuada, las partculas hidrfobas se van a adherir o pegar a las burbujas de aire y pasar a la espuma, mientras que las partculas hidrfilas se van a mojar y caen al fondo de la mquina de flotacin.

De este modo, un mineral de cabeza, que contiene en el caso ms simple dos componentes, uno til y otro estril, por medio de la flotacin se separa en un concentrado que se recupera en forma de una espuma y un relave o cola que se elimina por la parte inferior de la mquina.

Cuando el mineral consta de varios componentes tiles, como es el caso de minas complejas de cobre, fierro y molibdeno o de plomo, zinc y cobre, entonces la separacin de minerales es algo ms complicada. En primer trmino, en la flotacin primaria (inicial) se puede optar por una flotacin colectiva o selectiva.

Tambin es posible realizar la separacin de los distintos sulfuros en plantas en serie teniendo como flujo de alimentacin el concentrado.

Esto significa que se pueden flotar todas las especies tiles en conjunto (flotacin colectiva) para separarlas de la ganga y despus entre s o se puede flotar un componente tras otro en forma selectiva. A este ltimo mtodo se le llama flotacin diferencial. (Figura N 1.1).

FIGURA 1.1 :Diagrama de flujo tpico de un proceso de flotacin

2.2

Mecanismo de la Flotacin

Para estudiar el mecanismo de la flotacin es suficiente, en principio, enterarse con todo detalle de lo que sucede entre una partcula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unin estable.

Con respecto a las partculas de minerales, es sabido que pocas de ellas tienen propiedades hidrfobas suficientemente fuertes como para que puedan flotar. En primer lugar, en la gran mayora de los casos hay que romper enlaces qumicos (covalentes y inicos principalmente) para efectuar la liberacin de mineral. Esto inmediatamente lleva a la hidrofilizacin de las superficies minerales, o mejor dicho a hidratacin.

En resumen, es necesario hidrofobizar las partculas minerales en la pulpa para hacerlas flotables. Esto se efecta con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgnicos de carcter heteropolar, o sea, una parte de la molcula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con propiedades inicas.

Para facilitar la adsorcin de estos reactivos sobre la superficie de las partculas minerales hay que crear condiciones favorables en la capa doble de cargas elctricas, lo que se hace con los reactivos llamados modificadores. Estos disminuyen el potencial de la capa doble o, a veces cambian su sentido.. De este modo se crean condiciones favorables, para la adsorcin de los colectores: disminucin de potencial o, todava mejor, el punto isoelctrico (potencial cero).

La partcula mineral queda cubierta por el colector que se afirma en su red cristalina por medio de la parte polar, proporcionndole con la parte apolar propiedades hidrfobas. Sobre el mecanismo de adsorcin de los colectores, hasta la fecha no hay opinin unnime de si se trata de un mecanismo de adsorcin fsica o qumica. la evidencia experimental ofrece ejemplos de ambos tipos, por lo que cada caso particular tiene que considerarse aparte.

El otro componente del futuro agregado partcula-burbuja, es la burbuja de aire. Esta es necesaria para:

1) recoger las partculas en la pulpa,

2) transportarlas hacia la superficie. El transporte se efecta mediante la fuerza de empuje (ej., de Arqumedes).

La interfase gas-lquido. Las partes polares de estos compuestos tensoactivos se orientan hacia el agua y la parte polar hacia la burbuja misma.

Las partculas y burbujas estn en una constante agitacin, debido a los motores de las mquinas de flotacin, de modo que para realizar su unin son necesarios:

su encuentro, y

condiciones favorables para formar el agregado.

El encuentro se realiza por el acondicionamiento y la agitacin dentro de la mquina misma.

El contacto permanente entre la partcula y la burbuja de gas es el punto ms dbil de la teora de la flotacin.

Los conceptos de las condiciones que determinan la unin estable entre la partcula y la burbuja son los siguientes: no hay problemas en explicar el acercamiento de la burbuja y la partcula hasta el punto en que la pelcula de agua las separa queda muy fina. En este momento, las partculas, para acercarse ms a la burbuja tiene que superar lo que se considera una barrera energtica. Para las partculas hidrfilas, en que la asociacin de la partcula con las molculas de agua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partculas no flotan. Para la partculas hidrfobas, la barrera queda repentinamente rota por fuerzas todava no bien conocidas, permitiendo un contacto trifsico.

En realidad, el mecanismo no es tan simple como parece. En primer lugar, la pelcula de agua nunca se rompe hasta el fin y la partcula queda siempre cubierta por una pelcula.

Las experiencias con inyeccin directa de aire en la pulpa generalmente dan resultados negativos si no se emplea un espumante, por cuanto el aire se distribuye en forma dispareja, las burbujas son inestables y se asocian unas con otras. Al agregar el espumante, se estabilizan, se obtiene el tomarlo deseado y la dispersin del aire es pareja.

La Figura N 1.2 muestra la mineralizacin de las burbujas de aire.

FIGURA N2 : Mineralizacin de partculas

Como es fcil comprender, cada burbuja se puede considerar como el contacto de dos fases, lquido y gas, igual que en el caso discutido de un lquido en equilibrio con la atmsfera. De este modo, por las razones ya explicadas y en cumplimiento de la segunda ley de la termodinmica, los espumantes, que son reactivos tensoactivos, se absorben en la molcula de agua, de unas lo molculas de grosor que participan en las asociaciones posteriores. Esta pelcula de agua tiene propiedades totalmente distintas a las del agua en masa. Por ejemplo, es mecnicamente ms firme y ms dura que la asociacin comn de molculas de agua. Tienen no slo mayor viscosidad, sino que es considerada mecnicamente dura hasta tal punto que se le atribuyen propiedad