FLOTACIN DIFERENCIAL DE SULFUROSING. ANGEL AZAERO ORTIZ PROFESOR ASOCIADO UNMSM

El trmino flotacin diferencial, se refiere a la flotacin de una o ms especies mineralgicas de sulfuros dejando en los relaves especies de otro tipo, deprimidas por reactivos especficos. Seleccin de diagrama de flujo para cada mineral Diagramas adecuados para la obtencin de dos mas productos, -Esquemas para el tratamiento de prfidos de Cobre molibdeno considerar el circuito de separacin Cu-Mo, -Esquemas para el tratamiento de Pb / Zn, Cu/Zn , Pirita/Arsenopirita, considerar dos etapas rougher; una para el plomo y otra para el zinc, y cleaner -Para recuperar tres concentrados bastar combinar los esquemas anteriores Uso de reactivos qumicos que permita la mxima selectividad del proceso En funcin de la respuesta de cada mineral a colectores, activadores, espumantes y depresores.

FLOTACION DE SULFUROS DE COBRE MOLIBDENOEstos minerales son tpicos de yacimientos porfirticos , leyes entre 0.6 1.0 % de Cu y 100 300 ppm de Mo. En nuestro pas se conoce muchos yacimientos de este tipo, Toquepala, Cobriza, Cuajone, la granja , toro mocho, michiquillay. El proceso convencional de recuperacin de concentrados de cobre y molibdeno de minerales porfirticos se inicia en operaciones de trituracin y molienda flotacin del bulk Cu Mo conteniendo minerales: chalcopirita, covelita, calcosita y molibdenita, dejando en el relave minerales de ganga no metalica y pirita.

Luego el concentrado bulk Cu-Mo es procesado mediante flotacin diferencial donde selectivamente se flota el molibdeno quedando en las colas el cobre. Este procedimiento es universalmente utilizado, La excepcin puede ser flotar el bulk Cu Mo Fe, a pH cido para luego seguir con dos flotaciones diferenciales, en la primera de las cuales se deprime la pirita por ajuste del pH a niveles alcalinos, mientras que en la segunda se flota selectivamente la molibdenita deprimiendo el cobre. Otra excepcin puede ser flotar en forma convencional Cu-Mo, y durante la separacin Cu- Mo se deprime la molibdenita flotando el cobre.

FLOTACIN BULK COBRE MOLIBDENODurante la flotacin bulk: Cu Mo ocurre los siguientes fenmenos: a) Flotacin natural de la molibdenita; debido a su estructura laminar, formada por superposicin de prismas trigonales constituidos por seis tomos de azufre rodeando cada tomo de molibdeno. Esta estructura al fracturarse origina superficies con enlaces desbalanceados generando una hidrofobicidad natural. b) Flotacin de los sulfuros de cobre; el oxgeno, favorece la deshidratacin de la superficie, facilitando la adsorcin de los reactivos colectores: xantatos, ditiofosfatos, quedando adsorbidas en la superficie del mineral c) Depresin de la pirita: Su depresin durante la flotacin bulk se logra utilizando cal, depositando tanto Fe (OH)2 y Ca (OH)2 sobre la superficie de la pirita recubrindola , bloqueando la reaccin de formacin del dixantgeno que es la especie adsorbida lo cual lo hara muy flotable.

Separacin Cobre - MolibdenoLa separacin selectiva Cu-Mo, se realiza utilizando nuevamente las propiedades de flotabilidad natural de la molibdenita y deprimiendo los sulfuros de cobre con reactivos a base de sulfuros de sodio y / o cianuro, o mezclas de los siguientes reactivos qumicos (a) Reactivo Anamold : Mezcla de Na2S y As2O3 que produce arsenitas y tioarsenitas adems de un remanente de Na2S hidrolizado a HS-. (b) Reactivo de Nokes: Mezcla de P2S5 - NaOH que se transforma en derivados del tipo monotiofosfatos, ditiofosfatos formando simultneamente HS por hidrlisis del Na2S segn: (3) P2S5 + 6NaOH Na3 PO2S2 + Na3 PO3S + 5 H2O c) Sulfhidrato de Sodio (NaHS) que se hidroliza a HSsegn: NaHS Na+ + HS Todos estos reactivos desactivan y deprimen sulfuros de cobre donde el HS (anin sulfhidrato) es el principal agente activo.

Las reacciones que pueden sintetizar estos mecanismos son: (5) 2X2 + HS + 3/2 H2O 4X + 1/2S O=3 + 4H+ (6) Cu X2 + HS + OH Cu2S + H2O + 2X Donde X representa un reactivo tipo xantato. El dixantgeno adsorbido sobre la calcopirita es de esta forma reducido a xantato que pasa a solucin (Ec. 5). Los derivados de fsforo y arsnico de los reactivos Anamold y Nokes se adsorben sobre la superficie de los sulfuros de cobre impidiendo que las reacciones (5) y (6) sean reversibles. La depresin de sulfuros de cobre por compuestos de cianuro: es explicado por mecanismos de lixiviacin que remueven el dixantgeno de las superficies produciendo superficies frescas: (7) Cu X2 + 3 CN Cu (CN)3 + X 2 CuS + Cu (CN)3 + 2OH

(8) 2 Cu2S + 6 CN + O2 + H2O

Limpieza del Concentrado de MolibdenoLa obtencin del grado final del concentrado de molibdeno implica varias etapas de limpieza y lixiviacin de impurezas del cobre mediante reactivos tales como el cianuro (utilizado si las impurezas son de calcocina o covelita) el Fe3+ si la impureza es calcopirita. Para la eliminacin de insolubles: silicatos, talco, pirofilita, (flotabilidad natural) y otros de los concentrados de molibdenita, se requiere de procesos a veces complicados, uno de ellos es la tostacin del concentrado para lograr cierta oxidacin de la molibdenita; para luego de un repulpado flotar los insolubles, quedando la moly en las colas. Otros procesos utilizan flotacin inversa cuando el concentrado tiene excesivo contenidos de insolubles; arcillas , utilizando un circuito de flotacin de insolubles deprimiendo la molibdenita con sulfonato de lignito a pH alto 11.8.

La recuperacin de cobre y molibdeno , requiere un cuidadoso control de las condiciones de trabajo, para lograr resultados satisfactorios: -Condiciones de minado, molienda, flotacin estan ajustadas a una adecuada recuperacin del cobre y no del molibdeno. -Excesivo consumo de reactivos durante la flotacin bulk Cu Mo, solo usar cantidades adecuadas y necesarias de colectores y espumantes caso contrario usar por ejemplo: carbn activado, sulfuro de sodio repulpado para atenuar la concentracin de colectores, espumantes, floculantes contenidos en las pulpas de flotacin.

FLOTACION DE SULFUROS DE COBRE, PLOMO, ZINCLa presencia simultnea de estos sulfuros minerales es comn, Su tratamiento metalrgico comprende la obtencin de tres concentrados mediante un procedimiento ya establecido y que consta de las siguientes etapas: I. Flotacin bulk Cu Pb, deprimiendo la esfalerita y la pirita. II. Activacin y flotacin de los sulfuros de zinc(esfalerita, marmatita) de las colas de flotacin bulk. En esta etapa se deprime nuevamente la pirita.

III. Separacin Cu / Pb del bulk obtenido en la etapa I Alternativas como la obtencin de un bulk Cu, Pb, Zn, como producto nico la flotacin en tres etapas primero del cobre, luego del plomo y finalmente del zinc podra ser aplicable a este tipo de minerales, generalmente no son usuales.

Flotacin bulk : Plomo - CobreFlotacin se realiza con una depresin simultnea de sulfuros de zinc y Fe La flotacin de cobre plomo se realiza a pH natural o levemente alcalino utilizando generalmente xantatos como colectores. La depresin de la pirita y esfalerita se logra mediante el uso de cianuro, bisulfito y sulfato de zinc en dosificaciones que no afecten la flotacin del cobre por el cianuro y del plomo que es deprimido por bisulfito en concentraciones altas. En la calcopirita los colectores (dixantgeno) son formados sobre la superficie del mineral mediante una adsorcin electroquimica catalizada, y/o qumica . La hidrofobizacin de su superficie ocurre por adsorcin del dixantgeno. Adems el sulfuro de cobre flota perfectamente entre pH: 3 y 12 En la flotacin de galena ocurre una adsorcin qumica del colector sobre la superficie del sulfuro, no forma dixantgeno La adsorcin qumica de xantato sobre la galena ocurre sobre los iones plomo de la superficie, en remplazo de los OH adsorbidos. La hidrofobicidad de su superficie es originada por monocapas de xantato xantatos de plomo en multicapas. El pH de flotacin de la galena est en el rango neutro a ligeramente alcalino, y cuando tiene alto contenido de plata, el plomo tiende a deprimirse a pH mayor a 9.5.

Flotacin bulk : Plomo - CobreLa secuencia de hidrofobizacin de la galena ,podra ser la siguiente: a) Oxidacin superficial de la galena a sulfitos, sulfatos o tiosulfatos m (9) PbS + O2 2 Pb Som

b) Remplazo de los sulfatos o sulfitos a carbonatos en el aire (10) PbSO4 + CO=3 PbCO3 + SO=4

c) Remplazo del carbonato de plomo superficial por xantato d) PbSO4 + 2 X PbX2 + SO=4

Depresin de la Esfalerita - PiritaDurante la flotacin bulk, la esfalerita y la pirita deben permanecer deprimidas. Para la pirita esto se logra mediante el uso de reactivos tales como cal, cianuro y bisulfito de sodio y la esfalerita con sulfato de zinc. De los reactivos utilizados para la depresin, El cianuro lo hace por mecanismos de lixiviacin de pirita adsorcin de ferrocianatos de fierro sobre la superficie del sulfuro : (11) Lixiviacin FeS2 Fe2+ + 2S + 2e Fe(OH)3 + 3H+ + e Fe2+ + 3H2O (13) Adsorcin 7Fe2+ + 18HCN Fe4 (Fe(CN)6)3 + 18H+ +4e

Al existir Fe4 [Fe(CN)6]3 sobre la superficie de la pirita, esta no flota. El bisulfito deprime la pirita inclusive ya activada al descomponer los xantatos, dixantgenos y luego el alcohol entre pH 6 y 8. En el caso de la esfalerita, esta no debera flotar en el bulk ya que requiere de activacin previa. Sin embargo es comn encontrar en las operaciones de las concentradoras contenidos de zinc en los bulk que representan prdidas considerables.

El zinc asociado al concentrado de cobre se pierde en la escoria de los reverberos y perjudica a los refractarios. El zinc asociado al plomo Dificulta la aglomeracin y escarcha los hornos de manga. Porqu la esfalerita flota indebidamente en el bulk es un problema particular de cada mineral aunque las principales causas podran ser: a) Factores tales como la asociacin mineralgica Cu-Zn Pb-Zn b) Arrastre mecnico de sulfuros de zinc en la flotacin bulk c) Por activacin de la esfalerita debido a la presencia de sales solubles de Cu, Ag, As, Sb, Cd, en el mineral. Los dos primeros factores pueden ser controlados mejorando las condiciones de molienda, dosificacin de reactivos, eficiencia de remocin de espumas. El tercer factor es un aspecto de difcil control aunque podr ser parcialmente controlado por dosificacin de reactivos tales como el sulfato de zinc, cianuros, bisulfitos sulfuro de sodio.

De todos estos el cianuro, es el ms efectivo ya que lixivia primeramente al xantato absorbido sobre la capa activa de la esfalerita y luego al sulfuro de cobre constituyente de esta capa. Respecto a las mezclas NaCN - ZnSO4 e inclusive Na2CO3 pueden deprimir la esfalerita al formar depsitos hidrofilicos. Sin embargo el efecto depresor es por muy corto tiempo, es usual encontrar minerales de zinc activados por sales solubles que en forma natural tiene el mineral principalmente, CuSO4 , este reactivo tiene un alto producto de solubilidad y pasa rpidamente a la solucin, donde an en pequeas concentraciones activa a la esfalerita, en estas condiciones es muy difcil mantener deprimida a la esfalerita por tiempos usuales de la flotacin.

Activacin y Flotacin de Sulfuros de ZincLa esfalerita no adsorbe xantatos de cadena corta sin una activacin previa; Esta activacin consiste en el recubrimiento de la esfalerita marmatita por una capa de ion activante que formar una superficie que podr interaccionar con el xantato. El mecanismo de activacin est definido por la reaccin (14) ZnS+ + M2+ MS+ + Zn2+ Donde M2+ es cualquier catin no necesariamente de valencia 2 cuyo sulfuro sea menos soluble que el sulfuro de zinc Para flotar esfalerita de las colas de la flotacin Cu Pb se usa generalmente, CuSO4 como activante, el cual forma una superficie de covelita sobre la esfalerita. (15) ZnS + CuSO4 Zn2+ + SO42- + CuS Simultneamente es necesario deprimir la pirita logrndose esto por la elevacin del pH hasta valores de 10 12. Luego de activada la esfalerita, su flotacin representa en realidad la llamada flotacin de un sulfuro de cobre.

Balance Metalrgico Tres Productos

Ensayos: %, Ag:OZ/TC Productos Tons. Ag Pb Zn Ag

Recuperaciones %

Pb

Zn

Mineral Conc. Pb Conc. Zn Relave

600.0 48.4 73.1 478.5

8.0 80.0 2.75 1.52

6.2 71.8 1.4 0.3

8.2 6.4 57.8 0.8

100.00 80.70 4.20 15.10

100.00 93.41 2.74 3.85

100.00 6.30 85.92 7.77

Arsnico, Antimonio, en Concentrados de Minerales Sulfurados Concentrados de Plomo: Plomo:a) Presencia de Geocronita (Pb5SbAsS), Jamesonita (Pb4FeSbS14), Oweheita (Pb5Ag2Sb6S15), Buornonita (CuPbSbS3) minerales similares, la eliminacin o disminucin del As y Sb de los concentrados durante la flotacin no es posible , por existir caractersticas similares de flotacin con la galena. b) Presencia de arsenopirita (FeSAs); el desplazamiento de As al concentrado puede ser controlado flotando el plomo a pH: 10.5 - 11.0, con dosis de cianuro adecuadas, condiciones en las cuales no flota la arsenopirita. Esta prctica se debe realizar durante las etapas de flotacin de limpieza c) Presencia de estibina (Sb2S3) en el mineral la cual podra ser activada por cationes Cu2- contenidas en las sales solubles del mineral, se podra flotar el plomo a pH . 10,5 usando NaOH ,como regulador. d) Presencia de cobres grises. La presencia de tetahedrta - tennantita en los concentrados de plomo origina contenidos de arsnico y antimonio . Durante la flotacin de plomo si los contenidos de cobre-plata no son econmicamente significantes, la tetrahedrita - tennantita podrn ser deprimidas por cianuro.

Concentrados de Cobre: Cobre:a) Presencia de enargita (Cu3AsS4) tetrahedrita-tennantita (3Cu2S Sb2S3) 3Cu2S-As2S3) o minerales similares que producirn concentrados de cobre con contenidos apreciables de As - Sb y tambin de plata. Su eliminacin de As - Sb de estos concentrados solo podr realizarse por mtodos piro o hidrometalrgicos. b) Presencia de arsenopirita, la cual puede ser eliminada en las etapas de limpieza a un pH alto :10.5 a 11.5 y dosis adecuadas de cianuro.

DIAGRAMA DE FLOTACIN DIFERENCIALFlotacin Diferencial: Pb Zn

Flotacin Bulk y Diferencial : Cu Mo

Flotacin Pb-Cu-Zn Pb-CuReactivos utilizados y puntos de adicin

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