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Estudio de la flotabilidad de pirita aurfera proveniente de desechos deprocesos venezolanos de cianuracinC . di Yorio*, B. Calles*, Y. Pea*, E Garca^Carcedo**, J .N . Ayala**, N . Cornejo**,A . Hernndez** y N . Munroe***

Resumen La recuperac in de oro a partir de desechos de procesos metalrgicos de cianu racin ha sidoobjeto de estudio frecuentemente. En el presente trabajo, se estudia la flotabilidad de lapirita aurfera mediante el uso de la flotacin en columna, tomando en consideracin sugranulometra, extrem adamen te fina, y la presencia de cianuro residual del propio procesode cianuracin. A la vista de los resultados preliminares, se decidi estudiar tres variables:pH ,dosis de reactivo (Aero prom oter 407) y tiempo de acondicionam iento. El pH se varientre 4,5 y 6,0; la dosis de reactivo entre 33,3 y 133,3 g/t y el tiempo de acondicionam ientoentre 1 y 5 min; todas las dems condiciones se mantuvieron fijas. Se analiz el contenidode azufre para todos los concentrados obtenidos en los ensayos de flotacin. Se determinque el pH de la pulpa y la interferencia inica sobre la adsorcin del colector en lasuperficie del mineral ejercen una notable influencia sobre la recuperacin y la calidad delos concentrados. Los mejores resultados se obtuvieron a condiciones de pH 4,5 y 5,0, con1y 3min de acond icionamie nto, respectivam ente. La cantidad de reactivo ms satisfactoriafue 66,6 g por tonelada de desechos de procesos de cianuracin

Palabrasclave Flotacin en colum na. Pirita aurfera.Study of the flotability of auriferous pyrites contained in Venezuelan by-products from cyanidingprocesses

Abstract Gold recovery from by-products of metallurgical cyaniding processes has been frequentlysubject of study. This work studies the flotability of auriferous pyrite by means of columnflotation, taking into consideration its extremely fine size and the presence of residualcyanide. From preliminary results it was decided to study three variables: pH; Aeropromoter 407 concentration; and conditioning time. The pH was varied between 4.5 and6.0; the reagent dose between 33.3 and 133.3 g/t; and th e conditioning time between 1and5 min. All the other conditions were kept constant. Sulphur content was analysed for allthe concentrates obtained in the flotation tests. It was determined that the pH of the pulpand the ion interference on the adsorption of the collector on the surface of the ore exerta notable influence on both the recovery and the quality of the concentrates. The bestresults were obtained in conditions of pH 4.5 and 5.0, with 1 and 3 min of conditioningtime, respectively; the most effective amount of reagent was 66.6 g per ton of cyanidingsolid waste.Keywords Column flotation. Auriferous pyrite.

1 . INTRODUCCINCon el paso de los aos, se han acumulado importantes reservas de desechos provenientes de procesos metalrgicos de cianuracin con contenidosapreciables de oro. Las necesidades ambientales y

econmicas del tratamiento de estos desechos hanconducido al desarrollo o adaptacin de distintosmtodos de recuperacin. Una de las tcnicas,ampliamente usada en la extraccin y concentracin del oro a partir de la pirita, es la flotacin,siendo sus resultados satisfactorios, an tomando() Trabajo recibido el da 20 de marzo de 2002 y aceptado en su forma final el da 13 de octubre de 2003.(*) Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ingeniera. Escuela de M etalurgia y Ciencia de los Materiales. Centro de Investigacin y Desarrollo de Metalurgia Extractiva de la UCV (CIDEMEX-UCV) Caracas,Venezuela.(**) Centro Nacional de Investigaciones Metalrgicas (CENIM)Madrid,Espaa.(***) Universidad Internacional de Florida (FlU)Miami, EEUU.Rev. Metal Madrid 39 2003) 323 -329 323(c) Consejo Superior de Investigaciones Cient ficas

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studiodela flotabilidad depintaaurfera provenientededesechos de procesos venezolanosdecianuracinC. DiYoRo, B. CALLES, Y. PEA, R GARCA-CARCEDO, ].N. AYALA, N. CORNEJO, A. HERNN DEZ Y N. MUNROEen cons ideracin una granulometr a muy f ina (menor de 75 |Ll) y leyes bajas (menores de 1 g/t) ^ \La flotacin puede ser un proceso selectivo,aplicable a minerales con molienda f ina y baja ley,en e l que se aprovecha la d i feren te capacidad deestos para ser mojados o no por el agua, mediantela accin de colectores^ ^ \En el caso del oro, resulta interesante el empleode tcnicas de beneficio como, por ejemplo, la columna de f lotacin para el tratamiento de pir i ta aurfera extremadamente f ina para, luego, procesarme ta l rg icamen te e l concen t r ado ob ten ido con e lf in de conseguir la extraccin f inal del oro. Otro aspecto, relevante en los ltimos aos, ha s ido el es tudio de la qumica de la flotacin y el desarrollo denuevos reactivos qumicos util izados en este proceso , siendo de particular importancia, en el caso delos sulfuros simples y complejos, el uso de colectorescomo xantatos y ditiofosfatos . En la f igura 1(a) semuestra la estructura qumica del dit iofosfato DTP .Hay d iversos mecanismos que t r a tan de expl icarla adsorcin de colectores como los dixantogenos yditiofosfatos sobre la superficie de la pirita. El msaceptado de ellos indica que, sobre la superficie dela pir i ta y en presencia de un ditiofosfato, ocurrendos reacciones e lec t roqumicas independientes :a) la semirreaccin de oxidacin:

2D TP -

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studio de la flotabilidad depintaaurfera provenientededesechos de procesos venezolanos decianuracinC. DIYoRio B. CALLES, Y. PEA, F. GARCA-C ARCEDO, J.N. AYALA, N. CORNEJO, A. HERNNDEZ Y N . MUNROE

C t d Qm*fCLAVE ^ Iondttrmliiofifffi Cofitralofi 0 w Anion dotdot ^toncioi Nidrotodo coioctor

Figura 2 . Inferase mineral-disolucin enpresencia de un colector aninico.Figure 2. Ore-solufion interphase in thepresence of an anionic collector.

^

Q tCoioetor noinico

X2 + 2C N- 2X + (CN )2 (4)[7]Igualmente, Elgillani y Fuerstenau^ Os eo-As -sare^^ y Wang^ sugir ieron que complejos insolub les de c ianuros , como el Fe3CN5(S) yFe4[Fe(CN)6]3 (S) , ten an una mayor es tab i l idadtermodinmica que e l [FeCN)^]^ .Por tan to , a l es tar en presencia de un mediocon mucha in ter ferencia in ica , la reaccin delco lector puede verse afectada por e l t iempo necesario para que ste alcance, primero, la superficiede la pir i ta y, luego, se forme completamente el di-t iofosfatgeno.La ag i tac in de la pulpa afecta igualmente e lproceso de adsorcin del colector. A bajas revoluc iones po r minu to (no rma lmen te menores a 900 )se requiere de t iempos mayores de difusin del colector hacia la superficie de la pir i ta, en tanto que,a mayor ag i tac in puede ocurr i r la desorc in delreact ivo , ocas ionando, por cons iguiente , una d is minucin de la h idrofobic idad .Con e l presente es tudio se ha t ra tado de mejorar la f lotacin en columna de residuos conteniendo pir i ta. Los parmetros que se estudiaron fueron:la dos is de co lector , e l t iempo de acondic iona

miento y e l pH de la pulpa .Los objetivos pueden ser modestos pero tienenuna gran impor tancia tecnolgica ya que la p i r i taflotada puede ser reciclada al proceso de cianuracin, previa remolienda. Se trata de establecer unpos ib le mecanismo de in teraccin de un co lectorbase ditiofosfato sobre las partculas sulfuradas.Los resultados que se pretenden obtener son deimpor tancia aunque las mejoras en la separacinde los minerales sulfurados sean mnimas. El contenido de sulfuros (pir i ta) en los concentrados deflotacin fue, ap rox imadamen te , t r e s veces s upe rior al contenido de pir i ta en el residuo antes delt r a t amien to .Rev. Metal.Madrid39 2003) 323-329

El oro presente en los minerales sulfurados, frecuentemente , es inacces ib le a los procesos de c ianu rac in . E l t r a t amien to me ta l rg ico de lo s con centrados de f lotacin podra hacer accesible eloro a l a taque de c ianuro con oxgeno.2. DESARROLLO EXPERIMENTALEn la f igura 3 se muestra el procedimiento generalutil izado para el presente trabajo. Al material , unavez seco y caracterizado, se le aaden los reactivos,se forma la pulpa (con un contenido de slidos, deun 10 %) y se mide el pH inicial . Una vez que serealiza el acondicionamiento de los reactivos, seprocede a realizar la flotacin en una columna de2 m de altura y 20 cm de dimetro con un volumen,apr oxi m ado , de 6 1. La colu m na de flotacin esapropiada para recuperar minerales de granulome-tr a f ina con burbujas , tambin, de pequeo tamao.De la misma, se obt iene un concentrado y unacola de f lotacin; am bos produ ctos se f i l tran, secan , pesan y anal izan en cuanto a l contenido deazufre, uti l izando un equipo LECO.Los ensayos de f lotacin se l levaron a cabo, at res valores d is t in tos del t iempo de acondic ionamiento, pH de la pulpa y dosis de colector. En latabla I se muestran las condiciones de trabajo escogidas.En to ta l se rea l izaron 54 exper imentos incluyendo los duplicados para cada variable de trabajoseleccionada.3. RESULTADOS Y DISCUSIN3 . 1 . Caracterizacin de la mue straEn la tabla II se muestran los resultados obtenidospara el anlis is del min era l, uti l izand o fluorescencia de rayos X. Se observan , como elementos

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studiodelaflotabilidaddepirita aurfera provenientededesechos deprocesos venezolanosdecianuracinC. DIYoRO, B. CALLES, Y PEA, R GARCA-CARCEDO,J.N. AYALA, N . CORNEJO, A. HERNNDEZYN. MUNROE

COLAS DE PROCESO DECIANURACINTOMA DE M UESTRASIECADOIR CTERIZ CIN

PREP R CIN DE L PULP

IEDIDAS DE pHICONDICIONAMIENTO DE REACTIVOSCONCENTRADO

FLOTACIN ENCOLUMNA COLAS

I FILTRADO II SECADO I

[

I FILTRADO II SECADO I

PESADO

I ANLISIS QUMICOFigura 3.Procedimiento experimental.Figure 3.Experimentalprocedure.

EVALUACINI PESADO IANLISIS QUMICO |

mayoritarios, silicio, aluminio, calcio y magnesio.En el rango de ppm se encuentran cinc y vanadio,como mayoritarios, entre otros. Estos resultadosanalticos se contrastaron por absorcin atmica.El porcentaje inicial, total, de pirita en la muestracabeza fue 3,49.En la figura 4 se representa la distribucin gra-nulomtrica de la muestra en estudio, mostrandoque, ms del 80 % de slido tena un tamao menor de 38 im.La superficie especfica se midi con un equipoBET, resultando un valor de rea superficial espe

cfica de 2,57 m /g. La densidad se determin empleando un picnmetro, y fue de 4,61 g/cm .El anlisis de difraccin de rayos X de la muestra revel que las fases ms ab unda ntes eran: SO2;(Mg,Fe)6(Si ,Al)40io(OH)Cl8;Ca(Fe,Mg)(C03)2y (Na,Ca)Al(Si,Al)3(08), y pirita, como una delas menos abundante.3.2 . Anlisis de los ensayos de flotacinEn la figura 5 se muestran los resultados de las flotaciones obtenidas utilizando 33,3 g/t de colector

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stvdio de la lotahilidadde pirita aurfera proveniente de desechos de procesos venezolanos de cianuracinC. DI YoRio B. CALLES, Y. PEA, F. GARCA-CARCEDO, ].N. AYALA, N . CORNEJO,A. HERNNDEZ YN. MUNROETabla I. Variables para los tres niveles de flotacin

Table I. Variables for the three levels of flotation

Variable Nivel

pHTiempo de acondicionamiento, minDosis de colector, g/t*

4,513,3

5,03

66,6

6,05

133,3g/t: gramos por tonelada de desechos del proceso de cianuracin.

Tabla il.Anlisis de una muestra de desechos de procesosde cianuracin por fluorescencia de rayos X

Table II. X-ray fluorescence of the cyaniding solid waste

ElementoNaMgAISiCaFeSKTiMnP

Carbono*

Peso,1,92,87,3

20,77,01,91,31,00,70,20,13,5

ElementoVCoCuZnAsSrBaHfLa

Peso, ppm3781551574149410214236888

Elanlisis de la materia carbonosa se realiz con un equipo LECO

50 1454035

^ 30Hg 25^0) 20

15105 J J H .

106intervalosde tama o, mieras

Figura 4.Anlisis granulomtrico de la muestra de estudio.Figure 4. Granulometric analysis of the sample.

paradiferentes valores de pH y tiempos de acondicionamiento.Rev.Metal Madrid39 2003) 323^329

2 3Tiempo de acondicionamiento (mln)

Figura 5. Flotacin de pirita para diferentes tiempos deacondicionamiento y pH, con una dosis fija de DTP, igual a33,3 g/t.Figure 5. Pyrite flotation for different conditioning times andpH in the presence of a DTP concentration of 33.3 g/t.

Enlamisma,se observaque,para un pH de 4,5,eltiempo deacondicionamientono fue suficienteparaque tuviera lugar la difusin y la reaccin delditiofosfato con la superficie de la pirita, comoconsecuenciade la alta interferencia de protonesH ^en el sistemamineral/disolucin.Al aumentarelpH a valores de 5 y 6, disminuy la interferenciainicay el colector logr difundirse hacia la doblecapaelctrica, teniendo lugar la reaccin con lapirita.Sin embargo, mayores tiempos de acondicionamientoprovocaron el mecanismo inverso dedesorcindel ditiofosfatgeno, una vez formadosobrela superficie de la pirita.Enla figura 6 se muestran losresultadosobtenidosal preparar las disoluciones con una dosis de66,6g/t de colector, para diferentes valores de pHytiempo deacondicionamiento.Para dosis superioresa 66,6 g/t de colector y un pH de 4,5, la interferencia inica es dominante sobre la difusin

I 2 3Tiempo de acondicionamiento (mln)

Figura 6. Variacin de la concentracin de FeS2 en el concentrado en funcin del pH y del tiempo de acondicionamiento, para una dosis fija de66,6 g/ t de ditiofosfato.Figure 6. FeS2 concentration as a function of pH andconditioning time for a 66.6 g/t of dithiophosphate.

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33,3 66.6Dosis de colector g/tFigura 8. Variacin de la concentracin promed io ( ) depirita en funcin de la dosis de DTP en disolucin, para unpH de .Figure 8. Variation inaveragepyriteconcentration( ) as afunction ofconcentration ofDTPat pH 6.

studiode la lotabilidadde pirita aurfera provenientededesechos de procesos venezolanosdecianuracinC. DIYoRO, B. CALLES, Y PEA, R GARCA-CARCEDO, ].N. AYALA, N . CORNEJO, A. HERN NDEZ Y N. MUNROEdel DTP hacia la superficie de la pir i ta. A pH ma-yores , 5 y 6, la interferencia disminuye y, por tanto , la adsorc in del react ivo aumenta para todoslos t iempos de t rabajo . Para un aumento en e lt iempo de acondic ionamiento ocurre la desorc indel diofosfatogeno desde la superficie de la pir i ta,produciendo la depres in de la misma. A mayorest i empos de acond ic ionamien to aumen ta l a con centrac in de DTP en so lucin , y o t ra vez la adsorcin del ditiofosfato.En la f igura 7 , se mues t ra e l compor tamientodel s is tema util izando una mayor dosis de colector:133,3 g/t.Se observa, tambin, que a valores menores depH la interferencia inica fue mayor impidiendo lamigracin del co lector hacia la super f ic ie . Al aumen ta r lo s t i empos de acond ic ionamien to no s eobservaron mejoras notables en la adsorc in delco lector . Por o t ro lado , los valores de concentrac in de p i r i ta ob ten idos fueron menores que losanteriores valores de % de pir i ta para 33,3 y 66,6g/ t debido probablemente a que se a lcanz e l n ivelde concentracin crt ica de micelas para 133,3 g/t .La formacin de estas micelas del colector provocael efec to contrar io , de unin de las molculas delcolector y la no difusin hacia la superficie de lapir ita.Tal efecto inverso de adsorcin por la influencia de la concentracin crt ica de micelas se muestra en la figura 8, donde se reflejan los valores promedio de pir i ta f lotada para un pH 5.Por otro lado, se observa que, a pH de pulpaigual a 6 y, para las diferentes dosis de colector util izadas en el presente trabajo, la recuperacin de lapir ita f lotada en la espuma se mantuvo constante,mo t ivado bs i camen te a l a cond ic in neu t r a dee lec t ronega t iv idad (pH ce r cano a l pun to ce ro decarga, pzc) y, por tanto, a una menor fuerza motriz

133.3

que impulsa una dbil migracin de los aniones deditiofosfato hacia la superficie de la pirita, ocasionando una menor ads o rc in .3.3. Efecto del anin cianuro sobre la flota bilidad de la piritaLas medidas efectuadas, antes y despus de la flotacin, de la concentracin de cianuro en las disoluc iones de a l imentac in y en los concen trados ind icaron diferencias insignificantes . Es decir , sedemos tr la ausencia de reaccin qumica en tre e lcianuro y el dit iofosfatgeno formado sobre la superficie de la pirita.Por tan to , es muy poca la probabi l idad de quehayan ocurrido las reacciones (3) y (4) de desorcin del dit iofosfatgeno desde la superficie de lap ir i ta . Tal hecho fue debido , probablemente , a lapequea cant idad de c ianuro in ic ia lmente presente en la d iso lucin acondic ionada.

I 2 3Tiempo de acondicionamiento (min)Figura 7. Variacin de la concentracin de pirita en funcin del tiempo de acondicionamiento y del pH, para unadosis de 133,3 g/t de DTP en solucin.Figure 7.Pyrite concentration as a function of conditioningtime and phi for a 133.3 g/t ofDTP3 2 8

4. CONCLUSIONES- Los mejo res result ado s par a la flotacin en columna de p i r i ta proveniente de desechos decianuracin, se obtuvieron para dosis de colector igual a 66,6 g/t a pH 6 y con tiempo deacond ic ionamien to de 1 min .- Se de ter m in que, f lotando a valores de pHmenores de 6 , aument la in ter ferencia in icade la disolucin, desfavoreciendo la migracin

del ditiofosfato hacia la superficie de la pirita yocas ionando una s ignif ica t iva d isminucin dela hidrofobicidad del material .Rev. Metal.Madrid39 2003) 323^329

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studiode laflotabilidaddepirita aurfera provenientededesechos deprocesos venezolanos decianuracinC. DIYoRio B. CALLES, Y. PEA, F.GARCA-CARCEDO J.N. AYALA, N. CORNEJO, A. HERNNDEZYN. MUNROE~ Elexcesodeldi t iofos fa to produ ce elefectodemice l i zac in , gene rando , como cons ecuenc ia ,la desorcindelditiofosfatgeno desdelasuperficiede lapir itayd i s minuyendo ,as, la hidrofo-b ic idad . Es ta h iptes isseco r r e s ponde alos re

s u l t ados , r e l a t ivamen te ms desfavorables ,ob ten idos conlamayor can t idad decolectoryconcue rda conell ige ro emp eo ram ien tode losresultadosconunt i empode acond ic ionamien to mayor,- Tiempos de acon d ic ion amie n to mayores a 1min produjeron ladesorc indel ditiofosfatgeno desde lasuperficie de lapir i ta , d isminuyen dola flotabilidad.- No seenc ontr n ingu na inf luenciade losionesde c ianuroen diso lucin , probablemente , debidoasubaja conc entra cin despusdelosp ro cesosdea taqueyt r a t am ien to f ina l dever t ido .Los con ten idos dec ianu ro de lapu lpa an te sydespusdelt r a t a m i e n t o no variarn s ignif icativ a m e n t e .Loscon ten idosdecian uro bajos asegurarnun impac to amb ien ta l mn imo .

AgradecimientosLos au tores agradecen al C ons e jo de Desar ro l loCient f ico y H u m a n s t i c o de la Un ive r s idadC e n t r a l de Venezuela , por el apoyo f inancierob r indado a t ravsde la ayuda ins t i tu c iona l t ipoB, 0817 -4210 -98 . As imis moseagradecelacolaboracin recibidade D. Enrique Ruiz-Aycar.

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