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Flotacion

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Agregado: 10 de OCTUBRE de 2002 (Por ) | Palabras: 2404 | Votar! |
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Categoría: Apuntes y Monografas > Qumica >
Material educativo de Alipso relacionado con Flotacion
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    Fundamentos del Proceso de Flotacin

    La definicin tradicional de flotacin dice que es una tcnica de concentracin de minerales en hmedo, en la que se aprovechan las propiedades fsico-qumicas superficiales de las partculas para efectuar la seleccin. 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 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 los minerales, se logra un adecuado grado de liberacin moliendo a tamaos cercanos a los 100 micrones (0,1 mm). Al aumentar el tamao de la partcula, crecen las posibilidades de mala adherencia a la burbuja; en tanto que las partculas muy finas no tienen el suficiente impulso para producir un encuentro efectivo partcula burbuja.

    En un proceso de concentracin de minerales ideal, la mena mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente til y una cola con los minerales que componen la ganga.

    Por su parte, la estabilidad de la burbuja depender del espumante agregado.

    Reactivos Usados en la Flotacin

    Los reactivos de flotacin corresponden a sustancias orgnicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones ptimas del mecanismo fsico-qumico del proceso.

    Pueden clasificarse en:

    Colectores: Son sustancias orgnicas que se adsorben en la superficie del mineral, confirindole caractersticas de repelencia al agua (hidrofobicidad).

    Espumantes: Son agentes tensoactivos que se adicionan a objeto de:

    1.Estabilizar la espuma

    2.Disminuir la tensin superficial del agua

    3.Mejorar la cintica de interaccin burbuja - partcula

    4.Disminuir el fenmeno de unin de dos o ms burbujas (coalescencia)

    Los reactivos Modificadores, por otro lado, tales como activadores, depresores o modificadores de pH, se usan para intensificar o reducir la accin de los colectores sobre la superficie del material.

    Mecanismos de Flotacin

    Para estudiar el mecanismo de la flotacin es necesario conocer lo que sucede con la partcula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unin estable.

    El proceso de flotacin est basado sobre las propiedades hidroflicas e hidrofbicas de los slidos a separar. Se trata fundamentalmente de un fenmeno de comportamiento de slidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los slidos. Los metales nativos, slfuros de metales o especies tales como grafito, carbn bituminoso, talco y otros, son poco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofbicos. Por otra parte, los minerales que son xidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros son hidroflicos, o sea, mojables por el agua. Se puede observar adems que los minerales hidrofbicos son aeroflicos, es decir, tienen gran afinidad por las burbujas de aire, mientras que los minerales hidroflicos son aerofbicos, o sea, no se adhieren normalmente a ellas.

    En resumen, es necesario incrementar la propiedad hidrfoba en las partculas minerales de una pulpa para facilitar la flotabilidad. Esto se efecta con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgnicos de carcter heteropolar, o sea, una parte de la molcula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con las propiedades inicas, es decir, con carga elctrica definida.

    La partcula queda cubierta por el colector que se adhiere a su superficie por medio de su parte polar, proporcionndole con la parte polar propiedades hidrofbicas.

    El agregado de espumantes, como se ha dicho, permite la formacin de burbujas de tamao y calidad adecuada para el proceso. Pues bien, el contacto entre las partculas y las burbujas requiere que las primeras estn en constante agitacin, la cual la otorga el rotor de la mquina de flotacin, de modo que para realizar la unin con las burbujas son necesarios: a) su encuentro y b) condiciones favorables para formar el agregado.

    El contacto partcula-burbuja se acerca hasta el punto en que la pelcula de agua que las separa es muy fina. En este momento para que la partcula pueda acercarse ms a la burbuja tiene que superar lo que se considera una barrera energtica. Para las partculas hidroflicas, en que la asociacin de la partcula con las molculas de agua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partculas no flotan. Para las partculas hidrofbicas, la barrera queda repentinamente rota por fuerzas no bien conocidas, permitiendo un contacto trifsico (slido-lquido-gas).

    Variables Operacionales Relevantes en el Proceso

    Algunas de las variables de mayor importancia para el proceso de flotacin son:

    Granulometra: Adquiere gran importancia dado que la flotacin requiere que las especies minerales tiles tengan un grado de liberacin adecuado para su concentracin.

    Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores, espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso depender de la seleccin de la mejor frmula de reactivos.

    Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el proceso depender de las pruebas metalrgicas preliminares y del balance econmico desprendido de la evaluacin de los consumos.

    Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de slidos ptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos.

    Aireacin: La aireacin permitir aumentar o retardar la flotacin en beneficio de la recuperacin o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotacin, junto con el mineral y el agua.

    Regulacin del pH: La flotacin es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotacin selectiva. Cada frmula de reactivos tiene un pH ptimo ambiente en el cual se obtendra el mejor resultado operacional.

    Tiempo de Residencia: El tiempo de residencia depender de la cintica de flotacin de los minerales de la cintica de accin de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de slidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes.

    Calidad del Agua: En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculacin de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y slidos en suspensin, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculacin.

    Reactivos de Flotacin Utilizados en laboratorio

    Colector SF - 323 (Isopropil Etil Tionocarbamato)

    Propiedades Qumicas:

    El SF-323 es un reactivo relativamente estable en medios cidos, a pH alcalino

    presenta una buena estabilidad en los rangos normales usados en los procesos de flotacin.

    Usos:

    El SF-323 es un colector fuerte, ms selectivo que los Xantatos y ampliamente usado en la flotacin de minerales sulfurados de cobre en medio alcalino o neutro.

    Su uso de debe normalmente debido a que su selectividad lo hace adecuado para la flotacin de sulfuros de cobre en presencia de pirita y oro libre a pH alto; 10 a 11.5.

    El reactivo requiere de un tiempo de acondicionamiento, por lo que se recomienda su dosificacin a la molienda.

    Las dosificaciones normales de SF-323 varan de 10 a 40 g/t de mena alimentada al circuito.

    Precauciones de Manejo:

    Durante su manejo se deben tomar precauciones para evitar el contacto prolongado, mediante el uso de anteojos y guantes de neoprene o PVC.

    Puede ser almacenado al aire libre cuidando que la proteccin contra la oxidacin y corrosin de los envases sea adecuada.

    Se recomienda que los envases permanezcan cerrados.

    Debido a su naturaleza inflamable debe ser almacenado y manejado lejos de calores excesivos a llamas abiertas. En caso de inflamacin debe ser usado un extintor tipo B o C.

    Colector XAP xantato amlico de potasio

    Propiedades qumicas y usos

    Es un producto que se aplica generalmente en aquellas operaciones que requieren el ms alto grado de poder colector. Se usa en la flotacin de minerales sulfurosos de cobre. Los xantatos tienden a descomponerse en soluciones con un pH inferior a 6.0.

    Se aplica con especial xito en la flotacin de la pirita que contiene oro.

    Precauciones de Manejo
    Los xantatos son estables durante largos perodos de tiempo, siempre y cuando se almacenen en un lugar seco y fresco. Las personas que manejan las xantatos deben tomar ciertas precauciones. Debe evitarse la llama viva o el fuego, puesto que las xantatos y algunas de sus productos de descomposicin son combustibles.

    Los xantatos, en trminos generales, deben manipularse con el mismo grado de precaucin que se aconseja para otros productos qumicos orgnicos.

    Espumante MIBC (Metil-isobutil carbinol)

    Descripcin

    El MIBC, es usado ampliamente como espumante en la flotacin de minerales sulfurados de cobre y en la flotacin de oro y plata. Se utiliza tambin una mezcla con otros espumantes cuando se requiere de una espumacin ms resistentes.

    La velocidad de espumacin del MIBC es mayor que la obtenida con otros espumantes. Esta menor persistencia es ventajosa en aquellos casos en que desea obtener un manejo adecuado de los concentrados en instalaciones en las cuales un exceso de espumacin no es recomendable.

    El MIBC permite un excelente control del proceso de flotacin por que no tiene caractersticas colectoras.

    Precauciones de manejo
    El MIBC debe ser manejado con los cuidados que requiere un producto inflamable y deben tomarse las precauciones pertinentes. En caso de inflamacin debe ser utilizado un extintor tipo B C. La prctica usual recomienda una dosificacin entre 30 y 70 g/ton de mineral alimentado al circuito.

    Aplicaciones de la Cal en Flotacin

    Las plantas de procesamiento de minerales, usan cal como modificador de pH.

    El objeto de adicionar la cal en los procesos de flotacin es para ajustar el pH, cambiando las propiedades electroqumicas de la pulpa, y as lograr una mejor accin de los reactivos espumantes y colectores, mejorando la interaccin del colector con la superficie de mineral til.

    El ambiente alcalino favorece la depresin de ciertas especies como la pirita.

    La cal puede ser adicionada en forma slida - como cal hidratada - o en forma de lechada de cal. Su dosificacin depende del aumento de pH requerido, a partir del pH natural de la pulpa, y el contenido de CaO hidrolizable de la cal.

    As, cada sistema de flotacin tendr un consumo de cal particular, el cual debe de ser determinado experimentalmente.

    Formulacin Matemtica del Proceso

    Evaluacin del Proceso

    Los ndices que se utilizan para evaluar una operacin de concentracin son:

    Recuperacin (R): Es la razn entre la masa del material til obtenido en el concentrado y la masa del material til de la alimentacin.

    Razn de Concentracin (Rc): Es la razn entre la masa de alimentacin y la masa de concentrado. En trminos prcticos, se refiere a las toneladas de mineral necesarias de beneficiar para obtener una tonelada de concentrado.

    Balances en Concentracin por Flotacin

    Concentrado

    C,c

     


    Recuperacin Metalrgica:

    R = C * c * 100 = c * ( f - t ) * 100

    F * f f * ( c - t )

    Razn de concentracin:

    Rc = F = c - t

    C f - t

    Con F, C, T: Flujos msicos de alimentacin, concentrado y relave, respectivamente.

    f, c, t: Leyes de alimentacin, concentrado y relave, respectivamente.

    Procedimiento

    1.      Despus de realizadas las curvas de molienda, y con el tiempo determinado (18min.35seg.) S procedio a moler 850 gramos de mineral que contiene pirita.

    2.      Se colocaron en el molino de bolas 850 gramos de mineral y 500 ml de agua.

    3.      Se preparo el molino de laboratorio y la carga de bolas.

    4.      Ademas en el molino se agregaron los siguientes reactivos:

    NOMBRE COMERCIAL

    NOMBRE QUIMICO

    DOSIS

    CANTIDAD DE REACTIVO

    FUNCION

    SHELL FLOAT 323

    ISOPROPIL ETIL TIONOCARBONATO DE SODIO

    20 g/t

    2 gotas

    COLECTOR SELECTIVO DE COBRE

    CAL

    OXIDO DE CALCIO

    2.4 gramos

    REGULADOR pH

    5.      Despus de moler se agregaron los siguientes reactivos:

    NOMBRE COMERCIAL

    NOMBRE QUIMICO

    DOSIS

    CANTIDAD DE REACTIVO

    FUNCION

    MIBC (80 % VOL.)

    METIL ISOBUTIL CARBONIL

    40 g/t

    6 gotas

    FORMAR UNA ESPUMA ADECUADA

    DITIOFOSFATO DE SODIO

    40 g/t

    5 gotas

    COLECTOR DE COBRE METALICO

    6.      Se acondicionaron los reactivos por 5 minutos.

    7.      S abrio la vlvula de admisin de aire y se floto durante 2 minutos, durante este tiempo se removi la espuma mineralizada en intervalos de 10 segundos.

    8.      Se detuvo el agitador y el aire.

    9.      Se enrazo, nuevamente con agua hasta lograr el volumen de pulpa requerido teniendo cuidado de mantener el pH.

    10.  Se agrego el siguiente reactivo:

    NOMBRE COMERCIAL

    NOMBRE QUIMICO

    DOSIS

    CANTIDAD DE REACTIVO

    FUNCION

    XANTATO AMILICO DE POTASIO

    40 g/t

    3.4 ml

    FLOTACIN COLECTIVA

    11.  Se acondicionaron los reactivos por 2 minutos.

    12.  Abierta la vlvula de aireacin se floto por 8 minutos evacuando la espuma cada 10 segundos.

    13.  Despus de esto lo que queda en la celda es la cola.

    14.  Analizar la entrada, primera flotacin, segunda flotacin y la cola.


    Resultados

    Anlisis de cobre para cada etapa de la prueba realizada:

    Inicial

    Flotacin Selectiva

    Flotacin Colectiva

    Cola

    1.3 %

    20 %

    7 %

    0.8 %

    800 grs

    54.4 grs

    117.5 grs

    628.1 grs


    UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARASO

    FACULTAD DE INGENIERIA

    ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

    Laboratorio de Operaciones

    Unitarias Metalrgicas

    Flotacin

    Profesores : Jorge Santana C.

    Jos Torres T.

    Integrantes : Claudio Carrillo

    Tomas Verdejo

    Germn Prez E.


     
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