Nataniel flotacion

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  • PROCESAMIENTO DE MINERALES MINERALURGIA II MSc. ING. NATANIEL LINARES G.

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    CAPITULO I

    PRINCIPIOS DE LA FLOTACIN DE MINERALES

    1.1. OBJETIVO.

    Al concluir el estudio de este captulo, el estudiante ser capaz de definir los principales conceptos que constituyen la base para la comprensin de los principios de la Flotacin por espumas de Minerales, ser tambin capaz de comprender el rol histrico que cumple la flotacin de espumas en la concentracin de minerales pobres o de baja ley, haciendo de este modo explotable un yacimiento. Ser capaz de comprender y manejar el mecanismo y variables de la flotacin de sulfuros. Ser capaz manejar adecuadamente los principios fsico-qumicos y termodinmicos de la flotacin de minerales sulfuros metlicos.

    1.2. INTRODUCCIN.

    La mineralurgia libera los minerales metlicos valiosos de los minerales no metlicos que los acompaan en la naturaleza, permitiendo el transporte econmico del mineral a grandes distancias; para ello, emplea mtodos tcnicos de base fsica o mecnica, tales como las diferencias de densidades, propiedades diferenciales de superficie de las partculas minerales, etc. La Mineralurgia es entonces, una disciplina (arte y ciencia) que comprende diversos mtodos de concentracin de minerales y un buen nmero de operaciones unitarias principales y auxiliares, cuyo objetivo es obtener un producto enriquecido en el metal o especie valiosa y apto para ser sometido a ulteriores tratamientos (metalurgia extractiva) denominado concentrado, y un producto empobrecido en dicho metal valioso, denominado relave. La mineralurgia o tcnica de concentracin de los minerales utiliza equipos de reduccin progresiva de tamaos como trituradoras y molinos, que liberan entre s las partculas minerales, y equipos de separacin fsica o fisicoqumica en hmedo de las diversas especies valiosas liberadas como celdas de flotacin y cribas hidrulicas. Al tratarse de una industria altamente generadora de desechos, emplea as mismo equipos de recuperacin y acondicionamiento de efluentes como espesadores, filtros, balsas para disposicin ecolgica de estriles o relaves, etc., que permiten, adems, reciclar el agua de proceso. En el esquema siguiente, se representa el diagrama operativo bsico de la mineralurgia de los minerales metlicos (Figura 1.1).

    MINERA LURGIA

    T RIT URA CIN-CRIBA DO

    MOL IENDA -CL A SIFICA CIN

    CONCENT RA CIN

    SEPA RA CIN

    SLIDO/L QUIDO

    CONCENT RA DO

    MINERA L

    DE MINA

    LQUIDOS O

    A GUA

    RELA V E O

    EST RIL

    Figura 1.1. Esquema del alcance de la Mineralurgia

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    Para una mejor comprensin y posterior aplicacin ms ptima de estos mtodos, es necesario poseer un conocimiento profundo de la qumica, fsica, fsico-qumica de la interfase y de la qumica coloidal, pensando siempre que esto se debe, a que se trabaja con partculas de minerales de tamaos muy pequeos y que los procesos se realizan en un medio acuoso. De este modo, para entender claramente la teora y mecanismos de la flotacin de espumas, es necesario estudiar a profundidad las propiedades qumicas y fsicas de superficies, de modo que permita establecer el efecto que los cambios en composicin de las fases, tiene lugar sobre la naturaleza de las tres interfases: slido-gas, slido-lquido y lquido-gas. As por ejemplo, la qumica interfacial en la superficie del mineral, es la base para los procesos de flotacin, floculacin y aglomeracin y es un factor importante a considerar en las separaciones magnticas y por gravedad, en el espesamiento y la filtracin, en la molienda y en la clasificacin. De otro lado, la estructura de una partcula mineral (siempre cambiante y heterognea) termina bruscamente en la superficie de la partcula y como consecuencia, los tomos que ah se encuentran debern lograr el equilibrio con su medio circundante. De ah que, en un sistema acuoso, los tomos de la superficie deben estar en equilibrio con los iones que existen en la solucin y cmo estos iones pueden ser controlados, es decir, es posible controlar la naturaleza qumica o electroqumica de la superficie del mineral. En consecuencia, la interfase mineral-solucin (slido-lquido) es la ms importante en el proceso de flotacin de minerales, sin desmerecer, desde luego, la importancia del establecimiento y control de las otras interfases que existen en el medio como ser: mineral-aire, solucin-aire, mineral-aceite u otro lquido, etc...

    Figura 1.2. Seccin de un circuito de molienda y la seccin de flotacin de espumas.

    1.2.1. UBICACIN DEL CURSO.

    Para visualizar mejor la ubicacin de este curso dentro de la estructura o diagrama de flujo de la Mineralurgia, podemos elaborar el diagrama de la figura 1.3. En este diagrama de flujo podemos notar que, nuestro curso se ubica en lo que corresponde a Flotacin de Espumas de minerales sulfuros. Complementado con su control y supervisin de procesos en una Planta Concentradora de flotacin de espumas. En consecuencia, el contenido del curso (Monografa Cientfico-Tecnolgica) versar sobre los fundamentos fsico-qumicos, termodinmico-cinticos y electroqumicos de la flotacin de minerales sulfurados correspondientes a menas simples y complejas. En el desarrollo de los aspectos tecnolgicos de la flotacin de minerales, estudiaremos el control automtico de los circuitos de flotacin. Del mismo modo, se dar los lineamientos generales para realizar investigaciones tecnolgicas en este campo y criterios de diseo y optimizacin de circuitos de flotacin.

    1.2.2. MTODOS DE CONCENTRACIN.

    La Mineralurgia est constituida bsicamente de dos etapas principales que son:

    La liberacin de los minerales valiosos de la ganga (Mineralurgia I Chancado y Molienda), y

    Separacin de estos minerales valiosos de la ganga, que comnmente se le conoce como

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    Concentracin.

    Mineral de Mina

    Almacenamiento

    Trituracin

    Cribado

    Almacenamiento de

    mineral fino

    Molienda

    Clasificacin

    Concentracin

    Flotacin de EspumasSulfuros

    No sulfuros

    No metlicos

    Apolares

    Medios

    DensosGravimtrica

    Magntica y

    ElectromagnticaElctrica

    Concentrado Concentrado Concentrado Concentrado Concentrado

    Espesamiento

    Filtrado

    Secado

    Transporte a

    fundicin o

    Venta

    Relave

    Clasificacin

    Gruesos

    Construccin

    del muro de la

    relavera

    Finos

    A sedimentacin

    en cancha de

    relaves

    Espesamiento

    Relave

    Agua recuperadaAg

    ua

    recup

    era

    da

    Figura 1.3. Ubicacin del curso en el campo de la Mineralurgia

    Cuando los minerales valiosos han sido liberados de la ganga, la mena se somete a algn proceso de concentracin que separa a los minerales en dos o ms productos, cuya separacin se logra utilizando alguna diferencia especfica en las propiedades fsicas o qumicas entre el mineral valioso y los minerales de la ganga en la mena. La mineralurgia est relacionada principalmente con los mtodos fsicos de concentracin, los cuales pueden ser:

    Concentracin que depende de las propiedades pticas (color, brillo, fluorescencia, etc.), radiactivas, etc., conocido desde muy antiguo como pallaqueo o escogido a mano.

    Concentracin que depende de las diferencias en gravedad especfica de los minerales, que se le conoce normalmente como concentracin gravimtrica. Utiliza el movimiento diferencial de los minerales debido a los efectos de masa, por lo general en corrientes hidrulicas.

    Concentracin que utiliza las diferentes propiedades superficiales de los minerales que se le conoce como flotacin de espumas, donde la pulpa se acondiciona con varios reactivos qumicos,

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    que hacen a los minerales valiosos vidos por el aire (hidrofbicos o aeroflicos) y que los minerales tengan ms avidez por el agua y rechacen al aire (aerofbicos o hidroflicos), dando lugar a una separacin selectiva por transferencia de los minerales valiosos a las burbujas de aire que forman la espuma flotante sobre la superficie de la pulpa, la cual se extrae como concentrado.

    Concentracin que depende de las propiedades magnticas de los minerales, que se le conoce como concentracin magntica.

    Concentracin que depende de las propiedades de conductividad elctrica que se define como concentracin electrosttica.

    1.3. DEFINICIN DE FLOTACIN DE ESPUMAS.

    La definicin tradicional de flotacin de minerales dice que es una tcnica de concentracin en hmedo, en la que se aprovechan las propiedades fsico-qumicas superficiales de las partculas para efectuar la seleccin o separacin. En otras palabras, se trata de un proceso de separacin de materias de distinto origen que se efecta desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas (aire) y a base de sus propiedades hidroflicas e hidrofbicas. Segn la definicin, la flotacin contempla la presencia de tres fases: slida, lquida y gaseosa. La fase slida est representada por las materias a separar, la fase lquida es el agua y la fase gas es el aire. Los slidos finos y liberados y el agua, antes de la aplicacin del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de slidos variables pero normalmente no superior a 40% de slidos. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren las partculas slidas. Para lograr una buena concentracin se requiere que las especies que constituyen la mena estn separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas previas de chancado y molienda. Para la mayora de lo