repositorio. caolin flotacion

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  • ESTUDIO DEL MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE LOS CAOLINES DEL MUNICIPIO DE OIBA (SANTANDER)

    USANDO FLOTACION COLUMNAR

    JOSE MARIO CALA NAVARRO YEZID ORLANDO GARCA PORTILLA

    UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS FSICO-QUIMICAS

    ESCUELA DE INGENIERIA METALRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

    BUCARAMANGA 2005

  • ESTUDIO DEL MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE LOS CAOLINES DEL MUNICIPIO DE OIBA (SANTANDER)

    USANDO FLOTACION COLUMNAR

    JOSE MARIO CALA NAVARRO YEZID ORLANDO GARCA PORTILLA

    Trabajo de Grado para optar al ttulo de

    Ingeniero Metalrgico

    Director Julio Elas Pedraza Rosas

    Ingeniero Metalrgico

    UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

    FACULTAD DE INGENIERAS FSICO-QUIMICAS ESCUELA DE INGENIERIA METALRGICA Y CIENCIA DE

    MATERIALES BUCARAMANGA

    2005

  • A DIOS por protegerme cada da y darme todo lo que tengo. GRACIAS DIOS

    A mi madre AMANDA, por darme su amor, dedicacin y por hacer de m la persona que soy, GRACIAS MAMI

    A mi padre JOSE, por su responsabilidad, compromiso, y entregar todo su vida de

    trabajo para m formacin, GRACIAS PAPI

    A mi hermano VICTOR, por ser mi ejemplo de vida, GRACIAS VICTOR

    A mi hermano CARLOS, por su paciencia, consejos y cuidar de m. GRACIAS CARLOS

    A MARCY por su cario y apoyo.

    A ellos por ser las personas que ms me quiereny en las que puedo confiar.

    Jos Mario

  • Doy gracias a DIOS, porqu fue el que me permiti ser lo que soy y poder llegar a

    cumplir este objetivo tan importante. Igualmente agradezco a mi familia, porque

    gracias a su apoyo incondicional culmin esta etapa de mi vida. A mis padres

    Juan de Dios Garca Lizcano y Lilia Portilla de Garca y a mis hermanos Juan

    Carlos y Francisco Javier, que son mi ejemplo y gracias a la paciencia que me

    tuvieron, logr el ttulo de Ingeniero Metalrgico.

    Gracias a la Universidad Industrial de Santander por las herramientas acadmicas

    y humanas; a las personas que de una u otra manera aportaron un granito de

    arena en tan importante etapa de mi vida. Espero con la gracia de DIOS ser un

    profesional que contribuya a mejorar la calidad de vida de los colombianos.

    Yezid Orlando

  • AGRADECIMIENTOS

    Nuestros sinceros agradecimientos a:

    Profesor Julio Pedraza, director del proyecto por su colaboracin y apoyo para la

    realizacin del presente trabajo de grado.

    A todos los miembros del Grupo de Investigaciones en Minerales,

    Biohidrometalurgia y Ambiente por su colaboracin en el desarrollo del proyecto.

    Al Ingeniero Jos Julin Ynez por sus valiosos aportes y constante asesora en

    la realizacin de este proyecto de grado.

  • TABLA DE CONTENIDO Pg.

    INTRODUCCIN 1

    1. FUNDAMENTO TEORICO 4

    1.1 GENERALIDADES SOBRE LOS CAOLNES 4

    1.1.1 Definicin 4

    1.1.2 Caractersticas 4

    1.1.2.1 Estructura molecular de los caolines 5

    1.1.3 Aplicaciones industriales 7

    1.2 BENEFICIO DE LOS CAOLINES 13

    1.2.1 Sedimentacin 13

    1.2.2 Flotacin por espumas 15

    1.2.2.1 Flotacin de la Caolinita 18

    1.2.2.2 Flotacin con hidroxamatos de las impurezas titanferas 18

    1.2.2.3 Ultraflotacin de las impurezas titanferas 19

    1.2.3 Equipos de flotacin 21

    1.3 FLOTACIN COLUMNAR 22

    1.3.1 Zonas de la celda columnar 25

    1.3.2 Diseos de columnas de flotacin 26

    1.3.3 Variables del proceso 31

    1.3.4 Ventajas de la flotacin en celda columnar 32

    1.3.4.1 Control 32

    1.3.4.2 Capacidad 32

    1.3.4.3 Ahorro de energa 32

    1.3.4.4 Espacio 33

    1.3.4.5 Mantenimiento 33

    1.3.4.6 Metalrgica 33

  • 2. METODOLOGA EXPERIMENTAL 35

    2.1 CONOCIMIENTO GEOLGICO DEL YACIMIENTO 37

    2.2 MUESTREO DE LA MENA EN ESTUDIO 39

    2.3 CARACTERIZACIN DEL MINERAL EN ESTUDIO 41

    2.3.1 Caracterizacin geoqumica y mineralgica 42

    2.3.2 Caracterizacin fsicoqumica 42

    2.4 FORMACIN DE COMPSITOS 43

    2.5 PURIFICACIN DEL CAOLN EMPLEANDO LA SEDIMENTACIN 44

    2.5.1 Diseo experimental para las pruebas de sedimentacin

    2.5.2 Procedimiento para las pruebas de sedimentacin

    44

    44

    2.6 PURIFICACIN DEL CAOLN EMPLEANDO FLOTACIN 45

    2.6.1 Microflotacin en Tubo Hallimond 45

    2.6.1.1 Sistema experimental 46

    2.6.1.2 Ensayos preliminares y seleccin de reactivo espumante 47

    2.6.1.3 Acondicionamiento del mineral 48

    2.6.1.4 Diseo experimental para las pruebas de microflotacin en tubo

    Hallimond

    2.6.1.5 Procedimiento de operacin en el tubo Hallimond

    49

    50

    2.6.2 Flotacin en columna 50

    2.6.2.1 Diseo, construccin, montaje y funcionamiento de la celda

    columnar 50

    2.6.2.2 Acondicionamiento del mineral 51

    2.6.2.3 Sistema y diseo experimental para la flotacin en columna 51

    2.6.2.4 Procedimiento de operacin de la columna 53

    2.7 PROPUESTA DE SISTEMA DE BENEFICIO

    3. RESULTADOS EXPERIMENTALES Y SUS ANLISIS

    54

    55

  • 3.1 CONOCIMIENTO GEOLGICO DEL YACIMIENTO

    3.2 CARACTERIZACIN DEL MINERAL

    3.2.1 Anlisis geoqumico y mineralgico

    3.2.2 Caracterizacin fisicoqumica

    3.3 PURIFICACIN DEL CAOLN EMPLEANDO SEDIMENTACIN

    3.4 PURIFICACIN DEL CAOLN EMPLEANDO FLOTACIN

    3.4.1 Flotacin en Tubo Hallimond

    3.4.1.1 Flotacin selectiva utilizando como colector hidroxamatos

    3.4.1.2 Ultraflotacin

    3.4.1.3 Calidad del caoln obtenido por ultraflotacin en tubo Hallimond

    3.4.2 Flotacin en celda columnar

    3.4.2.1 Diseo y construccin de la columna de flotacin

    3.4.2.2 Montaje y ajuste del funcionamiento de la columna de

    flotacin

    3.4.2.3 Efecto de las variables operativas en la ultraflotacin de impurezas

    de TiO2 en el caoln usando la celda columnar

    3.4.2.4 Calidad del caoln obtenido por ultraflotacin en celda columnar

    3.5 PROPUESTA DE SISTEMA DE BENEFICIO

    3.5.1 Etapa de produccin minera

    3.5.2 Etapa de reduccin de tamao

    3.5.3 Etapa de purificacin por sedimentacin

    3.5.4 Etapa de purificacin por flotacin

    3.5.5 Etapa de filtracin y secado

    3.5.6 Balance de Masa de la Propuesta de Beneficio

    4. CONCLUSIONES 5. RECOMENDACIONES

    55

    59

    59

    63

    70

    76

    76

    77

    79

    85

    85

    86

    88

    91

    96

    97

    97

    97

    99

    100

    101

    102

    103

    105

  • BIBLIOGRAFA ANEXOS

    106

    110

  • LISTA DE TABLAS

    Pg.

    Tabla 1. Propiedades fsicas de los caolines 5

    Tabla 2. Composicin qumica de un caoln ideal. 8

    Tabla 3. Composicin qumica, mineralgica y granulomtrica media de caolines

    (productos comerciales) para diversas aplicaciones industriales. 11

    Tabla 4. Componentes tpicos del cuerpo (%) para diferentes tipos de cermica. 12

    Tabla 5. Resultados comparativos de mineral plomo-zinc 33

    Tabla 6. Resultados comparativos de flotacin de mineral de cobre 344

    Tabla 7. Procedencia y nomenclatura de las muestras tomadas de los niveles de

    cada frente de explotacin. 40

    Tabla 8. Espumantes utilizados para el proceso de flotacin. 48

    Tabla 9. Variab