Inf de Flotacion

CAPITULO II AGENTES QUMICOS DE FLOTACIN DE ESPUMAS

ING. MSc. NATANIEL LINARES GUTIRREZ DOCENTE ESME/FAME UNJBG TACNA PER 2010 [email protected]/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 1

OBJETIVO Al concluir el estudio de este captulo, el lector estar capacitado para identificar, preparar, controlar y dosificar adecuadamente los diferentes reactivos que se utilizan en la flotacin de espumas de los minerales valiosos. Asimismo estar capacitado para establecer los lugares de adicin de los reactivos de flotacin. Tambin estar capacitado para investigar, evaluar y seleccionar las frmulas de reactivos ms eficaces para cada mineral que se desee procesar.

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MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez

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REACTIVOS DE FLOTACIN DE ESPUMAS Los reactivos de flotacin corresponden a sustancias orgnicas e inorgnicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones ptimas del mecanismo fsicoqumico del proceso de flotacin de espumas de minerales, sean estos polares o apolares, sulfuros o no sulfuros; metlicos y no metalicos.18/05/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 3

CLASIFICACIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACINA los reactivos de flotacin los podemos clasificar en tres grandes grupo, a saber:

Los Colectores, cuya funcin es la de proporcionar propiedades hidrofbicas a las superficies minerales.

Los Espumantes, que permiten la formacin de espuma estable, de tamao y mineralizacin adecuada.

Los Modificadores, que se utilizan para la regulacin de las condiciones adecuadas para la accin selectiva de los colectores. A su vez pueden ser:18/05/2010

Modificadores de pH. Depresores. Activadores.MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 4

Para poder entender, la accin de los reactivos de flotacin tenemos que recordar que todos los minerales los podemos clasificar en dos tipos, segn sus caractersticas superficiales: Polares No polares Apolares

Los minerales con un fuerte enlace superficial covalente o inico se conocen como de tipo polar y exhiben altos valores de energa libre en la superficie polar, la cual reacciona fuertemente con las molculas de agua y por lo tanto son hidroflicos. Los minerales polares se subdividen en varias clases que dependen de la magnitud de la polaridad, la cual se incrementa de los grupos 1 al 5 de la tabla que se muestra a continuacin.

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GRUPO 1 Mineral Frmula Galena PbS Covelita CuS Bornita Cu5FeS4 Chalcosita Cu2S Chalcopirita CuFeS2 Estibinita Sb2S3 Argentita Ag2S Bismutita Bi2S3 Milerita NiS Cobaltita CoAsS Arsenopirita FeAsS Pirita FeS2 Esfalerita ZnS Oropimente As2S3 Pentlandita (Fe,Ni)S Rejalgar AsS Au, Ag, Pt, Cu (nativos) GRUPO 4 Mineral Frmula Hematita Fe2O3 Magnetita Fe3O4 Goetita Fe2O.H2O Cromita FeO.Cr2O3 (Ce,La,Di)PO4.ThSiO4 Ilmenita FeTiO3 Corindn Al2O3 Pirolusita MnO2 Limonita 2Fe2O3.3H2O Borx Na2B4O7.10H2O Wolframita (Fe,Mn)WO4 Columbita (Fe,Mn)(NbTa)2O6 Tantalita Fe(Ta2)O6 Rutilo TiO2 Casiterita SnO2 (Al,FE,Cr)2(Ca,Mg,Mn)3(SiO2)3

GRUPO 2 Mineral Barita Anhidrita Yeso GRUPO 3a Mineral Cerusita Malaquita Azurita Wulfenita

Frmula BaSO4 CaSO4 CaSO4.2H2O Frmula PbCO3 CuCO3.Cu(OH)2 2CuCO3.Cu(OH)2 PbMoO4 Frmula CaF2 CaCO3 BaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 Ca4(CaF)(PO4)3 CaWO4 ZnCO3 MnCO3 FeCO3

GRUPO 3b Mineral Fluorita Calcita Widerita Magnesita Dolomita Apatita Scheelita Smithsonita Rodocrosita Siderita Monacita

GRUPO 5 Mineral Zircn Willemita Hemimorfita Berilo Feldespato Silimanita Granate Cuarzo Frmula ZrO2.SiO2 Zn2SiO4 Zn4Si2O7(OH)2.H2O Be3Al2(SiO3)6 Al2SiO5 SiO2

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Los minerales no polares se caracterizan por enlaces moleculares relativamente dbiles, es decir, las molculas covalentes se mantienen juntas por las fuerzas de Van der Waals, ello hace que las superficies no polares no se unan fcilmente a los dipolos del agua y en consecuencia son hidrofbicas. Los minerales del tipo apolar son: El grafito El azufre La molibdenita El diamante El carbn El talco Todos ellos tienen alta flotabilidad natural con ngulos de contacto entre 60 y 90.

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COLECTORES Los colectores son compuestos orgnicos de molculas complejas de estructura asimtrica y heteropolar, cuya funcin principal es la de adsorberse en la superficie del mineral valioso hidrofobizndola selectivamente dentro de la pulpa, para crear condiciones de reduccin de la energa libre superficial del mineral hidratado (mojado) a un punto donde sea posible la formacin de un permetro de contacto de fases (mineral-agua-aire), favoreciendo la adherencia de la partcula mineral a la burbuja. La mayora de colectores tiene dos partes: Una parte polar, y Una parte no polar Ambas con propiedades diferentes.

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ADSORCIN DEL COLECTOR La parte no polar de la molcula es un radical hidrocarburo, el cual difcilmente reacciona con los dipolos del agua, por ende, tiene propiedades fuertes para repeler el agua, en consecuencia proporciona las propiedades hidrofbicas al mineral, por estar este extremo funcional orientado al agua. La parte polar o inica es la que puede adsorberse selectivamente en la superficie del mineral ya sea por reaccin qumica con iones de la superficie del mineral (quimisorcin) o por atraccin electrosttica a la superficie mineral (adsorcin fsica) .

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Esquema estructural de un colector

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CLASIFICACIN DE LOS COLECTORES Una clasificacin general se da a continuacin , teniendo siempre en cuenta lo siguiente:Su disociacin inica. La actividad del anin y/o catin en relacin a la superficie del mineral, y La estructura del grupo solidoflico.

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COLECTORES ANIONICOS

Son los que ms se usan en la flotacin de minerales por su notable selectividad y su fuerte adherencia a la superficie mineral. Ellos se pueden clasificar de dos tipos y de acuerdo a la estructura de su grupo polar o solidoflico. Estos son:Colectores aninicos sulfhdricos o sulfhidrilos Colectores aninicos oxhidrilos

Los colectores sulfhdricos o tioles son los reactivos que ms se usan en la industria del procesamiento de minerales, por ser ms efectivos para la flotacin de minerales de metales pesados no ferrosos, principalmente los sulfuros. Se caracterizan porque en su grupo solidoflico contiene al sulfuro bivalente. Los ms ampliamente usados de estos colectores aninicos son :los xantogenatos, tcnicamente conocidos como xantatos y los ditiofosfatos conocidos tambin como Aerofloats.

Tambin se viene utilizando en aos recientes los dialquil tionocarbonatos, la tiocarbanilida y el mercaptobenzotiazol y en forma limitada los ditiocarbonatos y los alquil mercaptanos, del mismo modo los xantoformiatos o formiatos de xantgeno (Minerec).

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LOS XANTOGENATOS O XANTATOS El mtodo de preparacin del alquil xantato de sodio o potasio, consiste de la disolucin de un hidrxido alcalino en el alcohol alquil, seguido de la adicin del disulfuro de carbono a el alcoholato metlico. Debido a las reacciones altamente exotrmicas, la temperatura de la mezcla debe ser mantenida tan baja como sea posible para evitar la descomposicin del xantato producido. Las reacciones sonR OH + NaOH Alcohol alquil + hidrxido de Sodio R ONa + Alcoholato de Sodio + H2O agua

S // R ONa + CS2 ROC \ S Na Alcoholato de sodio + disulfuro de carbono Alquil xantato de sodio (slido) En consecuencia el xantato tendr la frmula qumica general: S // R O C \ SMe

Donde Me = Na+, K+, o H+ y R = Es el grupo o radical hidrocarburo (hasta 6 tomos) que puede ser variado para controlar su potencia y selectividad.MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 13

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Otro camino tambin vlido para encontrar el mismo producto es la reaccin de un alcohol y el disulfuro de carbono que se hace reaccionar con hidrxido alcalino. As, de este modo se escribe la siguiente reaccin: ROH + CS2 ROCSH|| S Y ROH + CS2 + KOH ROCSK + H2O || S donde el anin activo es:

cido xntico

y el grupo solidoflico es

S // R O C \ S

-

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S // O C \ S MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 14

Los xantatos son sustancias cristalinas duras con un olor caracterstico, que le es propio debido a la existencia de una pequesima cantidad de mercaptanos. Los xantatos de metales alcalinos tienen generalmente tonos claros, desde blanco hasta amarillo claro. Los xantatos que ms ampliamente se utilizan son:Xantato etlico de potasio Xantato etlico de sodio Xantato amlico de potasio Xantato isoproplico de potasio Xantato isoproplico de sodio Xantato hexlico de potasio Xantato butlico sec. de sodio Xantato isobutlico de sodio18/05/2010

C2H5OCS2K C2H5OCS2Na C5H11OCS2K C3H7OCS2K C3H7OCS2Na C6H13OCS2K C4H9OCS2Na C4H9OCS2Na15


En lo que respecta a la descomposicin del ion xantato, de las numerosas reacciones que se han considerado por varios investigadores de la descomposicin del xantato en soluciones acuosas, hay seis reacciones las cuales son reconocidas como pertinentes a los sistemas de flotacin. A saber: Hidrlisis del ion xantato.

Na

+

+ ROCS

2

K1 + H 2 O 2 Na K

+

+ OH

+ ROCS

2

H

(cido xntico) I

Descomposicin del cido xntico.

ROCS

2

K3 H ROH + CS

2

II

Descomposicin hidroltica.

6 ROCS

2

+ 3 H 2 O 6 ROH + CO

2 2

+ 3 CS

2

+ 2 CS

2 32-

III

(El tritiocarbonato puede descomponerse ms adelante en CS2 y S ) Oxidacin a dixantgeno. a) 2 ROCS b) 2 ROCS 2

Pellets de xantato

( ROCS+

2

) 2 + 2e2

2

1 O 2 + H 2 O ( ROCS 2

) 2 + 2 OH

IV

Oxidacin del monotiocarbonato O //

ROCS

2

+

1 O2 R 0 C 2\ S-

+

S

V

Oxidacin a perxantato. S // + H 2O R O C \ SO-

ROCS

2

+

H2O

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INFLUENCIA DEL OXGENO EN LA FLOTACIN CON XANTATO Tambin se ha demostrado que el mineral sulfuro no se une a los aniones del colector sin la accin previa del oxgeno, donde el mecanismo de adsorcin es de intercambio inico entre el colector y el producto de oxidacin, pero un exceso de oxgeno es tambin perjudicial. Al respecto, Plaksin ha determinado lo siguiente:En ausencia de oxgeno las superficies frescas de los sulfuros se mojan, es decir, adsorben agua. El oxgeno ayuda a la deshidratacin de la superficie del mineral facilitando as la penetracin de molculas de colector, estableciendo el siguiente orden: Primero se adsorbe el oxgeno y luego el colector. La cantidad requerida para la flotacin completa con xantatos se incrementa en el siguiente orden: Galena, pirita, esfalerita, calcopirita, pirrotita, arsenopirita, etc.. La larga exposicin con oxgeno (envejecimiento) impide la adsorcin de los xantatos.

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COLECTORES DERIVADOS DEL XANTATO

Entre los de mayor importancia tenemos los siguientes: Xantoformiatos. Tionocarbamatos Esteres xnticos. Mercaptanos.

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LOS XANTOFORMIATOS. Son derivados de los xantatos, en consecuencia, son el producto de la reaccin del etil xantato de sodio, con etil cloroformato, esto es:

Et O CSSNadonde su formula estructural es:

+ Et O SCl Et O CSS COO

Et + NaCl

S O || || R O C S C O CH2 CH3 Donde el R puede ser un radical etil, isopropil, butil, amil, etc..Son lquidos amarillos, aceitosos por ende insolubles en agua. Ejemplos ms importantes son: Dietil xantoformiato Etil butil xantoformiato Etil isopropil xantoformiato Etil isobutil xantoformiato. Etil sec butil xantoformiato. Etil amil xantoformiato Etil metil amil xantoformiato Los xantoformiatos son lquidos amarillos, aceitosos e insolubles en agua. El dietil xantoformiato fue utilizado como colector para cemento de cobre en procesos LPF (lixiviacin, precipitacin y flotacin), pero actualmente solo es empleado en el circuito cido de El Teniente (Chile) donde la mejor frmula de reactivos utiliza 30% de gasolina y 10% de MIBC, mejorando as la coleccin de la molibdenita. Esta modificacin redujo fuertemente el costo del colector a que las dosificaciones siendo las mismas que con xantoformiato puro y se mantiene las recuperaciones. En cuanto al aspecto operacional, los xantoformiatos pueden ser manipulados mediante tuberas de acero inoxidable de preferencia y PVC (plstico), pero no en presencia de cobre o sus aleaciones. Los plsticos deben ser usados con mucha cautela ya que son buenos solventes del PVC comn, pero sucede as con el polietileno y el propileno, por lo tanto aceptables. Los xantoformiatos son inflamables. El producto puro tiene un alto grado de ignicin. Este reactivo es txico a los peces e irritante para las personas, pudiendo provocar vmitos si no se manipula con la proteccin adecuada para uso y manipuleo de reactivos.

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LOS TIONOCARBAMATOS. Los Tionocarbamatos son tambin derivados de los xantatos, que consiste en hacer reaccionar un xantato con un alquil aluro que da lugar a un ester, el cual se hace reaccionar con una amina para dar lugar al tionocarbamato, proceso desarrollado por Harris, 1954. Las reacciones son como sigue:

RO C SSNa + R " X RO CSS R + NaX + R NHy su forma estructural general es: S || R1 O C NH R2 Donde los radicales R1 y R2 son los que varan Ejemplos de ellos son los siguientes: Isopropil etil tionocarbamato (DOW Z-200) Isopropil metil tionocarbamato. Butil metil tionocarbamato. Isobutil etil tionocarbamato. Isobutil metil tionocarbamato. Etil isopropil tionocarbamato.

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RO CS NH R + R SH

Los tionocarbamatos son lquidos incoloros, insolubles en agua, pero muy solubles en solventes orgnicos de modo tal que su empleo en flotacin puede estar mezclado con espumantes en cualquier proporcin. Debido a su contenido de impurezas, tienen olor a compuestos de azufre. Los tionocarbamatos son colectores muy fuertes o enrgicos y tambin selectivos en circuitos cidos de flotacin. Sus aplicaciones no son generales en la mediana y pequea minera por su alto costo, pero si en la gran minera previa evaluacin de sus ventajas.18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G 20

LOS DITIOFOSFATOS O AEROFLOATSLos ditiofosfatos o aerofloats son tambin colectores de gran importancia en la flotacin de sulfuros que se caracteriza por tener en su grupo solidoflico al fsforo pentavalente. La estructura de estos compuestos puede ser presentada con la frmula general RO \ P / RO \ S Me S //

siendo R un radical hidrocarburo aromtico o aliftico y Me es el tomo de hidrgeno o metal alcalino. Los ditiofosfatos se obtienen por va de la interaccin del pentasulfuro de fsforo con fenoles y alcoholes por la reaccin: RO \ 4ROH + P2S5 2 / RO P \ SH S // + 3 H2S

siendo R el radical alquilo del alcohol o el radical arilo del fenol. El anin es la parte activa y est representada por la siguiente frmula RO \ P / RO \ SS // Es la parte aninica

O \ P / O+ +

S // Es el grupo solidoflico \ S+

El catin es el Na , H o NH4

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PRINCIPALES CARACTERSTICAS Son steres secundarios del cido ditiofosfrico y se preparan haciendo reaccionar pentasulfuro de fsforo y alcoholes cuyas caractersticas principales son: Lquidos. 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). Algunos tienen propiedades espumantes (Aerofloat 25, 31 y 33). Son colectores de menor potencia que los xantatos. Son ms selectivos que los xantatos. Se usan en la flotacin de sulfuros (Cu, Pb, Zn), algunos de ellos en la flotacin de sulfuros de Fe, metales preciosos y xidos no metlicos. Dosificacin usual 25 100 g/t. Ejemplo, nombre comercial: Aerofloats 25, 31, 33, .., 238, 242, etc. de la Cyanamid (Cytec). La Cyanamid (Cytec) les llama promotor + el nombre comercial, ejm.: Promotor Aerofloat 238.18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G 22

Sutherland ha establecido que bajo la accin del agua los ditiofosfatos se descomponen de acuerdo a la reaccin: S // 2(RO)2 P \ SH En un medio alcalino, este proceso transcurre tan lento que no influye en los resultados de la flotacin. Bajo la accin del cido sulfrico puede tener lugar la siguiente reaccin: S // 2(RO)2 P \ SH + H2O 2 ROH + 2 H2S + H3PO4

+

H2SO4

(RO)2PS2S2P(RO)2 + H2O + H2SO3

Durante la interaccin de los ditiofosfatos con cianuro de sodio o sulfuro de sodio, se desprenden el cido cianhdrico y el sulfuro de hidrgeno que son txicos. La reaccin es: S // (RO)2 P \ SH S // 2(RO)2 P \ SH S // (RO)2 P \ S Na S // (RO)2 P \ S Na

+ NaCN

+

HCN

+ Na2S

+

H2S

Con los iones de metales pesados, los cidos ditiofosfricos son capaces de formar precipitados hidrofbicos difciles de disolver en agua.

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Los ditiofosfatos son colectores comparativamente dbiles pero dan buenos resultados en combinacin con los xantatos. Tienen alguna propiedad espumante. La mayora se adiciona en concentraciones al 100% (puros) y por lo general se los adiciona en molienda, para lograr un mejor contacto con los minerales valiosos. Slo los solubles se pueden aadir en soluciones no menor de 10% P/V. Los ditiofosfatos ms comunes son: Di sec butil ditiofosfato de sodio (AF-238). Di isobutil ditiofosfato de sodio Di butil ditiofosfato de sodio. Di isopropil ditiofosfato de sodio. (AF-211). Dietil ditiofosfato de sodio. (Aerofloat sdico). Mezcla di etil y di butil ditiofosfato de sodio. (AF-208) Di cresil ditiofosfato de sodio + cido creslico + tiocarbanilida(6%) (AF242 y AF-31). cido creslico + 15% di amil ditiofosfato de sodio. (AF-15) cido creslico + 25% di amil ditiofosfato de sodio. (AF-25)

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ESPUMANTESLos espumantes son sustancias orgnicas tensoactivas (superficies activas) heteropolares que pueden adsorberse en la superficie de la interfase aire-agua. Su funcin principal es proporcionar una adecuada resistencia mecnica de las burbujas de aire, mantenindolas dispersas y previniendo su coalescencia o unin, de modo que puedan presentar superficies de adherencia adecuada de las partculas de mineral flotante, y por consiguiente logra la estabilidad de la espuma de flotacin, la cual a reducido su energa libre superficial y la tensin superficial del agua. De este modo la estructura polar de la molcula del espumante se adsorbe en la superficie de interfase agua-aire con su grupo no polar orientado hacia el aire y los grupos polares hacia el agua, debido a que estos grupos lioflicos tienen gran afinidad por el agua. La eficiencia del empleo de los espumantes depende en gran medida del pH de la pulpa, donde su capacidad para la formacin de la espuma es mxima cuando el reactivo se halla en forma molecular. En la figura se muestra la adsorcin de un espumante

Aqu se muestra la adsorcin del espumante en la interfase lquido/gas y el colector en la interfase slido/lquido.

Parte no polar

Parte polar

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CLASIFICACIN DE LOS ESPUMANTESSe clasifican de la siguiente manera: Espumantes cidos Alquilarilsulfonatos. Fenoles. Espumantes neutros. Alcoholes alifticos. Sustancias con enlaces ter Polialcoxialcanos. Monoteres poligliclicos. Dialquilftalatos. Alcoholes aromticos y alicclicos. Bsicos. Modificadores de espuma o antiespumantes.

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FUNCIN DE LOS ESPUMANTESLa funcin ms importante de un espumante es formar una espuma estable, que permite extraer el concentrado, por ende, tiene tambin valiosos efectos en un circuito de flotacin tales como: Estabilizar la espuma Disminuir la tensin superficial del agua Mejorar la cintica de interaccin burbuja - partcula Disminuir el fenmeno de unin de dos o ms burbujas (coalescencia) Origina la formacin de burbujas ms finas, es decir, mejora la dispersin del aire en la celda de flotacin. Regula la velocidad a la cual las burbujas suben hacia la superficie de la pulpa. Afectan la accin del colector. Incrementa la resistencia de la pelcula de la burbuja mineralizada de la espuma formada.

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SELECCIN DE LOS ESPUMANTESPara seleccionar un espumante se debe tener en cuenta ciertas condiciones tales como:Debe actuar a bajas concentraciones y producir una espuma de volumen y estabilidad adecuada. Las espumas deben destruirse fcilmente al salir de la celda. Las espumas deben permitir el drenaje o desaguado o lavado de las partculas finas arrastradas pero no colectadas. El espumante debe ser de bajo precio y efectivo. De nulo poder colector. El espumante debe ser poco sensible a las variaciones del pH y a las sales disueltas en la pulpa. La cantidad utilizada debe oscilar entre 5 y 150 g/t.

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MODIFICADORES O REGULADORESLos reactivos modificadores son utilizados en flotacin para modificar y controlar la accin del colector, ya sea intensificando o reduciendo el efecto repelente al agua sobre la superficie mineral, haciendo de este modo ms selectiva la accin del colector hacia ciertos minerales, asegurando una mejor precisin en la separacin eficiente, razonable y econmica de ellos. La funcin del modificador implica tanto la reaccin con el mineral, como con los iones presentes en la pulpa, siendo en muchos casos esta reaccin de naturaleza qumica. Los modificadores o regulares segn su accin y uso en flotacin, es variada, reciben este nombre porque no tienen tareas especficas de coleccin o espumacin. Estos se clasifican como siguen: Activadores. Modificadores de pH. Depresores.18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G 29

ACTIVADORESSon sales solubles cuyos iones alteran la naturaleza qumica de las superficies de los minerales valiosos, de tal modo que mejoran o ayudan a la adsorcin de un colector, hacindolos hidrofbicos y flotables, es decir, hacen la accin del colector ms selectiva. Entre los principales activadores tenemos los siguientes: Sales solubles de metales pesados no ferrosos, que activan al esfalerita (Cu,Pb), pirita (Cu), cuarzo (Cu, Ca, etc) y ciertos no sulfuros. El sulfuro de sodio y otros sulfuros solubles en agua, se utilizan en la activacin de minerales metlicos no ferrosos oxidados tales como la cerusita, malaquita, etc.. El oxgeno atmosfrico, que activa la flotacin de sulfuros y a algunos minerales no sulfuros.

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DEPRESORES Son reactivos que inhiben o evitan la adsorcin de un colector por un mineral volvindolo hidroflico, por tanto, no flotable. Esto permite una flotacin diferencial o selectiva. Una forma de depresin natural es por las lamas presentes en la pulpa que recubren a los minerales hacindolos hidroflicos.Entre los reactivos que podemos utilizar en flotacin de minerales son:El sulfuro de sodio (Na2S) y otros sulfuros solubles en agua, se utiliza para deprimir los sulfuros. El cianuro (Na+ o K+) se usa en la flotacin selectiva de sulfuros, utilizado para deprimir la esfalerita, minerales de cobre y pirita. Los sulfitos, bisulfitos, hiposulfitos y ciertos sulfatos (Zn, Fe), se emplean para la flotacin selectiva de menas sulfurosas, deprimiendo principalmente a la esfalerita. El silicato de sodio, se le emplea para deprimir el cuarzo, calcita y otras gangas y para la separacin selectiva de no sulfuros. El cromato y el dicromato de potasio (K2CrO4, K2Cr2O7), para deprimir la galena. Reguladores orgnicos no ionizantes tales como el almidn, dextrina, cido tnico, quebracho, etc., para minerales no sulfuros. La cal (CaO o Ca(OH)2) se le emplea como depresor especial para los iones unidos a los sulfuros en la flotacin de menas sulfurosas.

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DEPRESORES El complejo cianuro-zinc deprime a sulfuros de cobre (calcosita) El ferrocianuro y reactivos Nokes - hidrxido de sodio ms pentasulfuro de fsforo- deprime sulfuros de cobre. El Fluorosilicato y ion fluoruro para deprimir cuarzo y silicatos. Los depresores orgnicos son comnmente empleados en la flotacin de minerales no metlicos y pueden ser categorizados como poliglicol ter, polisacaridos (almidn, carboxilmetilcelulosa, dextrina y goma) y polifenoles (tanino, quebracho, mimosa y extracto de zarzo). La mayor aplicacin est en la depresin de calcita, dolomita, talco y pirofilita, aunque el almidn y la dextrina son usados para deprimir galena, pirita y molibdenita. El proceso principal de adsorcin es de enlace hidrgeno aunque los polisacridos parecen reaccionar especialmente con los minerales de hierro, favoreciendo as su uso para floculacin y depresin de estos minerales.18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G 32

Agente Activo Catinico Cu++ Pb++ Pb++ Ca++ Zn++ Aninico O-SO3-S-CNSiO3-CO3--

Adicionado como CuSO4 Acetato de plomo Acetato de plomo CaO o Ca(OH)2 ZnSO4

Uso Comn Activador de sulfuros de Zn, Fe, Co, Ni. Activador de la Estibinita Activador de la halita Depresor de la pirita Activador de la slica Depresor de la esfalerita y marmatita

Colector Xantato Xantato Acido graso Xantato Acido graso Xantato

Aire Na2SO3 Na2S NaCN Silicato de sodio Na2CO3

Depresor de la pirrotita Depresor de esfalerita Activador de mineral oxidado de Pb y Cu. Depresor de todos los sulfuros Depresor de sulfuros de Cu, Zn y Fe. Depresor de gangas limosas Activador de silicatos Activador de sulfuro de plomo Depresor de ganga

Xantato Xantato Xantato Xantato Xantato Xantato Catinico Xantato cido graso

Coloide orgnico Dextrina, almidn Sulfonato de lignina

Depresores de ganga limosa Depresor de limos carbonceos

Xantato cido graso

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MODIFICADORES DE pHLa efectividad de todos los reactivos o agentes de flotacin dependen grandemente del grado de alcalinidad (OH-) o acidez (H+) de la pulpa. Por lo tanto, un objetivo primario de una prueba de flotacin es encontrar el valor ptimo del pH para una combinacin dada de reactivos y mena. El pH es uno de los pocos factores que se pueden medir fcilmente en una pulpa de flotacin. La mayora de Plantas Concentradoras que tratan sulfuros operan con una pulpa alcalina, debido a que produce resultados metalrgicos ptimos y previene la corrosin de los equipos metlicos. Pocas Plantas usan todava pulpas cidas, localizadas donde la mena es muy cida y la cal es difcil de conseguir o donde los minerales son flotados despus de haber lixiviado la pulpa con cido. Los reguladores de alcalinidad ms comnmente utilizados en flotacin son la cal (CaO o Ca(OH)2) y el hidrxido de sodio (NaOH), siendo la cal la ms econmica, pero cuando el ion calcio causa problemas se utiliza el hidrxido. El control del pH cido es generalmente con cido sulfrico (H2SO4) por ser de ms bajo costo. Moderadamente concentrado el cido sulfrico es tambin utilizado para destruir los colectores adsorbidos, principalmente xantatos y cidos grasos, con el fin de hacer hidroflicos a los minerales flotados.

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ESPUMAS DE FLOTACINLas espumas de flotacin deben contar con las siguientes condiciones: Las partculas de mineral a flotarse deben adherirse fuertemente en las espumas. La separacin suplementaria mxima posible, debido a la separacin selectiva de las partculas de ganga, deben producirse en las espumas. Las espumas no deben ser excesivamente estables y deben romperse rpidamente despus de salir de la celda de flotacin, de no ser as, causarn dificultades en las canaletas de recepcin, en el espesamiento y en el filtrado.

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PROPIEDADES DE LAS ESPUMASLas propiedades de las espumas de flotacin son de muy fcil control, si las condiciones fsicas y fsicoqumicas del medio se alteran conjuntamente. Los factores fsicos que determinan las propiedades de las espumas son: El espesor del lecho (colchn) de espumas. La velocidad y mtodo de la eliminacin de las espumas. La cantidad de burbujas y partculas minerales presentes. La dispersin de las espumas. La intensidad del movimiento de la pulpa en la capa inmediata inferior de la espuma. Los factores fsico-qumicos incluyen los cambios en la alimentacin de reactivos que afectan la estabilidad del lecho lquido que separa la burbuja.

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ESTRUCTURA DE LAS ESPUMAS DE FLOTACIN Las estructuras de flotacin consisten de burbujas de aire separadas por lechos de agua, que pueden dividirse en tres tipos bsicos, a saber: Estructura columnar. Agregados de espuma. Pelculas de espuma. Las espumas de tipo de estructura columnar son muy frecuentes en flotacin de minerales, generalmente en la concentracin de partculas con tamaos normales. Sus caractersticas son:Las burbujas de aire de la capa superior son ms grandes que las de las capas inferiores. Los lechos de agua que separan a las burbujas de aire en las espumas disminuyen en espesor conforme se aproximan a la superficie superior de las espumas. El colchn de espumas es relativamente grueso y vara de 5 a 20 cm. Las burbujas ms grandes generalmente son deformadas. Las espumas de este tipo contienen relativamente ms agua que las espumas de los otros tipos, particularmente en las capas ms inferiores, su estabilidad vara en un rango muy amplio y son extremadamente mviles.

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Los agregados de espumas consisten de espumas relativamente grandes que se adhieren entre ellas por las numerosas burbujas de aire. Son ms pequeas que las anteriores aunque la distribucin de las burbujas de diversos tamaos a diferentes niveles en las espumas es similar. Entre las principales caractersticas de este tipo de espumas son: Contienen relativamente poca agua. Son completamente estables. Se rompen rpidamente al salir de la celda.

Las espumas peliculares de flotacin son muy similares a los agregados de espumas pero son ms delgadas. Las partculas minerales que suben en las espumas de este tipo son muy grandes, tienen una baja gravedad especfica y generalmente son fuertemente repelentes al agua.

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ESTABILIDAD DE LAS ESPUMASLa estabilidad de las espumas de flotacin determina una propiedad bsica que es el tiempo de retencin, donde tambin el factor bsico en la ruptura de las espumas es la coalescencia de las burbujas, que tiene lugar cuando es considerable la reduccin del espesor del lecho de agua que separa a las burbujas, cuando no hay suficiente estabilidad de dichas burbujas. Este lecho de agua se hace ms delgado por las siguientes razones: El agua que separa a las burbujas corre hacia abajo por accin de la gravedad. El agua de los lechos se evapora de la superficie de las espumas. La presin de capilaridad P se produce cuando la reduccin del lecho de agua a alcanzado un cierto punto y el agua pasa al "tringulo de Gibbs", tiende a tirar la cubierta de la burbuja hacia adentro y est dada por la ecuacin

2 wa P= r Donde: r = Es el radio de curvatura de la superficie de la burbuja.

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Flujo de agua en una seccin plana del lecho de espumas dentro del tringulo de Gibbs

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EFECTO DE LOS REACTIVOS EN LA ESTABILIDAD DE LAS ESPUMASLos reactivos de flotacin afectan la estabilidad de las espumas de flotacin por alteracin de: La estructura y composicin del lecho de adsorcin sobre la superficie de la burbuja. La naturaleza de la cubierta del mineral sobre estas superficies. De acuerdo a P.A. Rebinder, todos los estabilizadores del lecho de agua pueden dividirse en tres grupos principales: Sustancias de superficie activa que forman soluciones coloidales o semicoloidales en el agua, estas sustancias se concentran en el lecho de adsorcin y forman una estructura semejante a la gelatina. Sustancias solubles en agua formando una solucin real (molculas dispersas). Sustancias no polares que son prcticamente insolubles en agua (kerosene).

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CONSUMO Y DOSIFICACIN DE REACTIVOS PARA FLOTACINLos clculos de consumo de reactivos se realizan para dos circunstancias de empleo y son: Consumo a nivel industrial (piloto y a gran escala). Consumo a nivel experimental (laboratorio).

A. Consumo de reactivos a nivel industrial. Para reactivos lquidos (en solucin)

cc * GS * % P lb min = ton 31,7 * QDonde: GS. = Es la gravedad especfica de la solucin. % P = Es la potencia o la concentracin de la solucin P/V. Q = Son las toneladas de mineral tratadas por da. Para expresar en kg/t , solo se multiplica por 0,5; as:

Kg lb = * 0 ,5 t ton Para reactivos slidos o lquidos puros:

g lb min = ton 0 ,317 * Q

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CONSUMO Y DOSIFICACIN DE REACTIVOS PARA FLOTACINB. Consumo de reactivos a nivel experimental (laboratorio). Se puede determinar utilizando las siguientes frmulas: Gramos de reactivos por 1 t de mineral.

g cc * 1000 * 1000 S = * t P 100 Kilogramos de reactivos por 1 t de mineral

kg 10 * cc * S = t P Libras de reactivos por 1 ton de mineral

lb 19,958 * cc * S = ton PDonde: P = Peso de la prueba en gramos. S = Porcentaje de concentracin de la solucin. cc = N de centmetros cbicos utilizados en la prueba.18/05/2010 Ing. MSc. N. Linares G 43

Tipo Colector

Clasificacin y Composicin Xantato 1.

Forma usual de adicin Solucin al 10% Solucin al 10% Solucin al 10 % Solucin al 10 % Solucin al 10 % Solucin al 10 %

Aplicaciones tpicas y algunas propiedades

Etil Na Etil K Isopropil sodio Isopropil K Secundario amil K Amil-K

Para flotacin selectiva de menas sulfuro de Cu-Zn, Cu-Pb-Zn Colector ms potente que el etil para menas de Cu, Pb y Zn, Au, Co, Ni, y FeS2. Colectivo ms activo pero no muy selectivo; utilizado para sulfuros activados (con Na2S), sulfuros Co-Ni. Para menas sulfuro de Cu y Zn(pero no para Pb); es selectivo, no espumante. Sulfuros de Ag-Cu-Pb-Zn, selectivo, espumante Sulfuros de Ag-Cu-Pb-Zn, selectivo, espumante Utilizado principalmente para menas de PbS y Ag2S Sulfuros Ag(Au)-Cu-Zn; no es bueno para Pb. Colector selectivo para sulfuros de Cu (o para ZnS activada con Cu) en presencia de FeS2. Para flotar FeS2 en circuito cido (pH 4-5).

2.

3.

Ditiofosfatos, Aerofloats 1. Dietil-Na Dicresil, 15 % P2S5 Dicresil, 25 % P2S5 Dicresil, 31 % P2S5 Di-sec-butil-Na

Solucin al 5 10% Sin diluir Sin diluir Sin diluir Solucin al 5 10%

2.

3.

Tionocarbamato, etil iso propil (Z- Emulsin lquida 200) Slido Mercaptobenzotiasol cido grasos 1. Tall oil (principalmente Emulsin lquida cido oleico) Emulsin lquida 2. cido oleico refinado Solucin al 5 10 % 3. Jabn Na de cido graso Alquil sulfatos y C12 C14 (dodecil a Solucin al 5 10 % cetil) sulfonatos

Colector para fluorita, mena de hierro, Cromita, Cheelita, CaCO3, MgCO3,Apatita, Ilmenita, precipitados de aguas duras (Ca++ y Mg++)

Colectores para menas de Fe, granate, cromita, barita, carbonato de cobre, CaCO3, CaF2, BaSO4, CaWO4. Reactivos catinicos 1. Aminas primarias y En kerosn secundarias. Solucin al 5 10 % 2. Acetato amina Solucin al 5 10 % 3. Sales amonio cuaternarias Sin diluir Sin diluir Aceite de pino ( - terpinol) cido Creslico (cresoles) Polipropilen glicoles MW 200 (D-200). MW 250 (D-250) MW 450 (D-450) Polioxietileno (nonil fenol). Alcoholes alifticos: p.e., MIBC, 2- Sin diluir etyil hexanol Sin diluir steres (TEB, etc.) Cal (CaO) o lechada (Ca(OH)2). Soda ash, Na2CO3. Soda custica cido sulfrico, H2SO4 Cu++ (CuSO4 . 5H2O) Pb2+(acetato o nitrato de Pb) Zn2+ (ZnSO4) S2- o HS- (Na2S o NaHS) CN- (NaCN o Ca(CN)2) de cal Pulpa Seco Solucin al 5 10 % Solucin al 10% Solucin al Solucin al Solucin al Solucin al 10 % 5 10 % 10 % 5% Soluciones en agua Soluciones en agua Soluciones en agua Si diluir

Espumantes

Usado para separa KCl del NaCl y para flotar SiO3. Usado para flotar cuarzo, silicatos, calcopirita. Iden Proporciona espuma ms viscosa y estable. Espumas menos biscosas pero estables; alguna accin colectora. Espuma fina, frgil; inerte al plstico. Espumas ligeramente ms estables que con D-200. Espumas ligeramente ms estables que con D-450. Usado como dispersante de calcita en flotacin de apatita. Espuma de textura fina; usado frecuentemente con menas conteniendo lamas.

Reguladores

Regulador de pH, depresor de pirita y pirrotita. Regulador de pH dispersor de gangas lamosas. Regulador de pH; dispersor de gangas lamosas. Reg Activador de ZnS, Feas, Fe1-xS, Sb2S3 Activador de Sb2S3 Depresor del ZnS. En sulfidizacin activador de xidos y carbonatos, depresor de todos los sulfuros a mayor conc.

Solucin al 5 %

Solucin al 10 %

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LUGAR DE ADICIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACIN Los reactivos de flotacin para ser adicionados a la pulpa que contiene el o los minerales valiosos a separar deben necesariamente un orden y es:1. 2. 3. Los modificadores de pH o de superficie segn convenga. Los colectores que por su accin se los denomina primarios o principales y secundarios. Los espumantes.Depresor colector espumante Depresor y colectorAcondionador Rougher

Colector espumanteScavenger

Relave

Cleaner

DepresorRecleaner

Concentrado

Los lugares de adicin generalmente se determinan experimentalmente en el Laboratorio Metalrgico en funcin de las caractersticas mineralgicas de la mena y la caracterstica de si es o no soluble en agua el reactivo, es decir, en funcin del tiempo que necesita para adsorberse en el mineral valioso. Generalmente la adicin de los modificadores y colectores empieza en la molienda

Tanque de preparacin

Tanque de almacenamiento

A seccin de distribucin

Tanque de Alimentacin

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IMPACTO AMBIENTAL La flotacin, no se caracteriza por ser un contaminante, pero si contaminan sus gangas y desechos del proceso. Los desechos obtenidos del proceso corresponden a slidos (colas) y lquidos (agua con agentes colectores). Los desechos eliminados sin ningn tratamiento qumico de flotacin, pueden contaminar fuentes de agua como ros, esteros y el ocano.

La tecnologa actual y la permanente innovacin de los ingenieros metalurgistas han logrado minimizar estos impactos ambientales an por debajo de los lmites permisibles por ley.

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MUCHAS GRACIAS MSc. ING. CARLOS VILLACHICA LEN, PRECLARO INVESTIGADOR PERUANO QUE TODO METALURGISTA DEBE EMULAR POR SU GRANDEZA PERSONAL, SU PERSEVERANTE TRABAJO DE INVESTIGADOR-INNOVADOR Y DIGNO MAESTRO QUE TODO EL PER DEBE RECONOCER.

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Inf de Flotacion

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