Los procesos de concentración por flotación juegan un rol preponderante en la recuperación de especies valiosas desde sus respectivas menas. El número de variables que inciden sobre los resultados metalúrgicos obtenidos a través de la aplicación de este proceso a una mena en particular, es muy extenso; En muchas ocasiones se denomina como un proceso complejo.
Por intermedio de los Supervisores de Operaciones de la Planta Concentradora se ha desarrollado este manual denominado FLOTACIÓN DE MINERALES, dirigido para el uso de operadores, y todos que laboran en la planta concentradora El manual contiene conceptos elementales de la sección más importante de la Planta Concentradora como es la “Flotación de Minerales”.
Se comenta problemas típicos y su posible solución que se presentan en la operación diaria, dichos aspectos debe poseer el operador para mejorar su rendimiento y eficacia en su actividad diaria que realiza Un empleo inteligente y consecuente de todas las recomendaciones contenido en este manual, asegurará a usted realizar un trabajo con seguridad y eficiencia.
Es muy importante que este manual se encuentre siempre al alcance, para consultas, hasta lograr familiarizarse completamente con su contenido, cualquier duda consultar con el autor u otro supervisor.
FUNDAMENTOS DE LA FLOTACIÓN
La flotación por espumas es un proceso físico - químico de la concentración de minerales finamente molidos. El proceso comprende el tratamiento químico de una pulpa de mineral a fin de crear condiciones favorables para la adhesión de ciertas partículas de minerales a las burbujas de aire. Tiene por objeto la separación de especies minerales, divididos a partir de una pulpa acuosa, aprovechando sus propiedades de afinidad (hidrofílico) o repulsión (hidrofóbico) por el agua. Las especies valiosas o útiles constituyen una fracción menor del mineral, mientras que las especies no valiosas o estériles constituyen la mayor parte.
El carácter hidrofílico o de afinidad hace que estas partículas se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa, para finalmente hundirse. El carácter hidrofóbico o de repulsión evita el mojado de las partículas minerales que pueden adherirse a las burbujas y ascender Estas propiedades de algunos minerales tienen en forma natural, pero pueden darse o asentarse mediante los reactivos de flotación.
A.- ELEMENTOS DE LA FLOTACIÓN
Fase Solida:Esta representada por los sólidos a separar (minerales) que tienen generalmente una estructura cristalina. Esta estructura es una consecuencia de la comparación química de las moléculas, iones y átomos componentes que son cada uno, un cuerpo completo. Los factores de importancia en el proceso de flotación, en lo que se refiere a los sólidos, son los siguientes:
a. Carácter de la superficie aireada en la ruptura del sólido (Tipo de superficie, fuerzas residuales de enlaces) .
b. Imperfecciones en la red cristalina
c. Contaminantes provenientes de los sólidos, líquidos y gases.
Fase Liquida: Es el agua debido a su abundancia y bajo precio; y también debido a sus propiedades especificas, constituye un medio ideal para dichas separaciones La estructura de una molécula de agua investigada por espectroscopia es bastante compleja; aparece que aproximadamente el 46% de los enlaces es covalente y 54% es iónico Finalmente hay que subrayar la importancia de las impurezas y contaminaciones que tiene toda agua natural o industrial.
Fase Gaseosa:Es el aire que se inyecta en la pulpa neumática o mecánicamente para poder formar las burbujas que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas La función del aire en la flotación tiene distintos aspectos de los cuales los principales son:
a. El aire influye químicamente en el proceso de flotación
b. Es el medio de transporte de las partículas de mineral hasta la superficie de la pulpa El aire es una mezcla de nitrógeno (78.10%) y oxigeno (20.96%) con pequeñas cantidades de dióxido de carbono (0,04%) y gases inertes como argón y otros.
Los reactivos de flotación juegan un papel importante en este proceso. Estos al ser añadidos al sistema cumplen determinadas funciones que hacen posible la separación de minerales valiosos de la ganga.Sin embargo la aplicación adecuada de estos reactivos no siempre resulta una tarea fácil debido a una serie de dificultades técnicas que se presentan durante el proceso. En flotación el rendimiento de los reactivos, sean colectores o espumantes, depende mucho de la composición y constitución mineralógica de la mena.
Los reactivos utilizados para el acondicionamiento favorable del proceso, constituyen los llamados Agentes de Flotación. La selección y combinación apropiada de los mismos para cada tipo de mineral particular, constituye precisamente el principal problema del metalurgista a cargo de la operación.
Los reactivos do agentes de flotación se clasifican en:
Espumantes: Tienen como propósito la creación de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas de mineral hasta su extracción de la maquina de flotación.
Colector:Es el reactivo fundamental del proceso de flotación puesto que produce la película hidrofóbica sobre la partícula del mineral.
Modificadores: Actúan como depresores, activadores, reguladores de ph, dispersores,etc. Facilitando la acción del colector para flotar el mineral de valor, evitando su acción a todos los otros minerales como es la ganga.
A.- ESPUMANTES
- Son sustancias tensoactivas heteropolares que pueden adsorberse en la superficie de la separación agua-aire. A los espumantes corresponde la creación de espumas y que por este hecho, permite la separación de las partículas hidrofobas e hidrofilas.
- El objetivo principal de los espumantes es dar consistencia a las burbujas, rodeando de una capa adsorbida a las pequeñas burbujas de aire que se forman en la pulpa, por agitación o inyección de aire, evitando que unan entre si (colalescencia) y que cuando salgan a la superficie no revienten, constituyendo las espumas; ademas, dar elasticidad, ayudando a las burbujas ascendentes a irrumpir a través de la capa superior de agua, emergiendo intactas en la interfase agua-aire.
B. COLECTORES
- Son compuestos químicos orgánicos, cuyos moléculas contienen un grupo polar y uno no polar. El anión o cation del grupo polar permite al ion del colector quedar adsorbido a la superficie también polar, del mineral. Por el contrario, el grupo no-polar o hidrocarburo queda orientado hacia una fase acuosa hidrofugando el mineral, ya que la orientación resulta en la formación de una película en la superficie del mineral.
- Los colectores son reactivos a los cuales les gustan los sulfuros y el aire. Entonces, en una celda de flotación, actúan primero sobre los sulfuros cubriéndolos con una capa delgada y luego se pegan a una burbuja de aire que pasa cerca y viaja con ella hasta la superficie llevando consigo el mineral valioso.
- Su poder es por medio de la dosis y su complejidad que resulte la flotación del mineral, su habilidad de la selectividad es recubrir en forma selectiva para que así flote el mineral deseado flotar osea los valiosos. Uno de ellos son los Xantatos.
C.- MODIFICADORES
- La función especifica de los reactivos modificadores es precisamente preparar las superficies de los minerales para la absorción o desorción de un cierto reactivo sobre ellas y crear en general en la pulpa condiciones propicias para que se pueda efectuar una flotación satisfactoria. Ósea cambia o modifica la superficie de los sulfuros o de la ganga, para favorecer o impedir que los reactivos colectores actúen sobre ellos, evitando de esta manera que floten.
- La lista de modificadores o agentes reguladores usados en flotación es variada; y en general, el término regulador, es aplicado a todos aquellos reactivos, los cuales no tienen tareas especificas de colección o espumación. Estos se clasifican por su función como sigue:
Depresores (NaCN, ZnSO4, NaHSO3):La función específica de los depresores es disminuir la flotabilidad de un mineral haciendo su superficie más hidrofílica o impidiendo la absorción de colectores que pueden hidrofobizarla (inhibe de colección). A su vez impide la flotación de algunos sulfuros, mientras se hacen flotar otros.
Activadores (CuSO4):Estos aumentan la flotabilidad de ciertos minerales, mejorando o ayudando a la absorción de un colector. Los reactivos reactivadores, restablece la flotabilidad de un mineral oxidado o que ha sido deprimido. La función activante es contraria a la función depresora y los reactivos de este tipo sirven para aumentar la absorción de los colectores sobre la superficie de los minerales o para fortalecer el enlace entre la superficie y el colector.
Reguladores de pH (Cal, NaOH): Son los reactivos que controlan la acidez o alcalinidad de la pulpa. Es un reactivo que cambia la concentración del ión hidrógeno de la pulpa, lo cual tiene como propósito incrementar o decrecer la adsorción del colector como se desee salvo raras excepciones, la efectividad de todos los agentes de flotación, es encontrar el pH óptimo para cualquier combinación de reactivos y mineral, La mayoría de plantas de flotación, que tratan minerales sulfurados, operan con una pulpa alcalina para dar optima metalurgia, así como para mantener la corrosión al mínimo.
Los circuito de flotación son la agrupación de maquinas de flotación dispuestos en forma adecuada para obtener productos aceptables.
Es casi imposible obtener un concentrado de buena calidad y un relave limpio de sulfuros valiosos empleándose solamente una celda de flotación.
Es necesario que las espumas de las primeras celdas pasen a otro grupo de celdas que se encarguen de limpiar los elementos indeseables que hayan logrado flotar con la parte valiosa.
El relave de la primera celda, como todavía contienen una apreciable cantidad de sulfuros valiosos que no se pueden perder, debe ser recuperado en otro grupo de celdas.
En la sección de flotación se tienen las siguientes etapas de flotación:
Celdas Rougher (primera, devastadora)
Celdas Scavenger (agotadoras)
Celdas Cleaner o de Limpieza
A. ETAPAS DE FLOTACIÓN
Celdas Rougher (primera, devastadora)
- Reciben la pulpa de cabeza procedente del acondicionador o del O´F del ciclón o del rebose del clasificador.
- En estas celdas deben flotarse la mayor cantidad posible de los sulfuros valiosos sin descuidar la calidad del concentrado.
- Producen concentrados y relaves "provisionales"
- Las espumas obtenidas en esta celda todavía no es un concentrado final porque todavía contiene muchas impurezas.
Celdas Scavenger (agotadoras)
- Es recuperar lo remanente del rougher, se alimenta exclusivamente con colas y/o relaves de etapas rougher en conjunto del cleaner.
- Aquí es donde sale el relave final de toda la operación de flotación.
- Las burbujas de esta sección pasan a las celdas Rougher.
Celdas Cleaner o de Limpieza
- Reciben las espumas de las rougher.
- Estas celdas eliminar las impurezas contenidas en las espumas rougher.
- La eliminación de las impurezas pueden realizarse varias veces.
Así por ejemplo: En la planta concentradora de Huaraucaca, en la sección de zinc hay 3 limpiadoras:
Limpiadora
Limpiadora
Limpiadora
Las espumas de la tercera limpiadora forman el concentrado final que va al espesador .
Trabajan en bancos divididos en celdas individuales(tipo de diseño celda a celda).
Para la alimentación, la pulpa es succionada por el impulsor a través del tubo de alimentación, evitando el uso de bombas para el manejo de espumas y relaves.
La agitación de la pulpa se hace con el impulsor y succiona aire del medio ambiente. El aire también puede ser introducido a baja presión.
Para el control del nivel de pulpa,sólo las Denver Sub-A, tienen una compuerta para cada celda que se sube o se baja con una volante.
B.- CELDAS DE FLOTACIÓN DENVER-‐ DR
Son celdas de tipo abierto y funcionan como celdas de poca profundidad. Las espumas se recuperan por ambos lados.
Estas celdas trabajan en baterías de dos o mas celdas.
Estas celdas utilizan el principio de re-circulación vertical de la pulpa con alimentación superior, para lo cual combinan una "cavidad de re-circulación" con un impulsor tipo turbina.
C.-CELDAS DE FLOTACIÓN OUTO-‐KUMPU
El mecanismo también dispersa grandes cantidades de aire finas burbujas en todo el espacio de la celda.
Estas celdas también trabajan en bancos o baterías de dos o mas celdas.
El nivel de pulpa también se puede ajustar o afinar con las reglillas de fierro o madera en la compuerta final de cada batería de celdas.
