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by Manthony XD 1 year ago

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FLOTACIÓN

La separación por flotación de minerales como la silvita y la halita se realiza en soluciones de salmuera saturadas, utilizando aminas de cadena larga con cargas opuestas dependiendo del mineral.

FLOTACIÓN

FLOTACIÓN

Se utilizan diversos equipos de flotación

Factores en el rendimiento del equipo
Facilidad de operación
Costos de operación por tonelada de alimentación

Mano de obra

Mantenimiento

Energía consumida

Capacidad

Toneladas métricas por unidad de volumen

Toneladas métricas por hora de alimentación

Rendimiento metalúrgico

Recuperación

Ley

La mayor parte de flotación se realiza en
CELDAS DE FLOTACIÓN

Se compone de

Canalones

Se encargan de sacar la espuma de la celda.

Cajones

Se clasifican de

Descarga

Sacan la pulpa de la celda.

Conexión

Pasan la pulpa de un banco a otro.

Alimentan la pulpa a la celda.

Transportan la pulpa

Cajas conectadas a las celdas.

Sistema de Agitación y Burbujeo

Proporciona las burbujas necesarias para la flotación.

Proporciona movimiento en la pulpa para mantenerla perfectamente mezclada.

Tanque

Contiene a la pulpa y ahí se lleva a cabo la flotación

Al arreglo de dos o más celdas puestas en serie se conoce como

BANCO DE CELDAS DE FLOTACIÓN

El proceso de flotación comercial se hace en varias celdas

Dentro de cada categoría de ambas máquinas de flotación, existen dos tipos:
Las que trabajan como una batería de tanques o celdas en serie.
Las que trabajan como un solo tanque.
MÁQUINAS DE FLOTACIÓN NEUMÁTICAS
Introducción de aire en la pulpa

Electroflotación

Se generan burbujas de gas por electrólisis.

Flotación a vacío

Se satura el líquido con aire a la presión atmosférica y luego se aplica vacío.

Flotación por aire disuelto

Implica disolución de aire o gas en el líquido estando bajo presión

Seguida por la precipitación de burbujas sobre las partículas finas al regresar a la presión atmosférica.

El mezclado de aire y pulpa se efectúa en boquillas de inyección

COLUMNA DE FLOTACIÓN

Partes

Salida de colas

Burbujas

Ajuste de entrada de aire

Cuerpo Cilíndrico

Salida de concentrado

Alimentación

Cama de espuma

Agua de lavado

Sección superior de la columna

Se usan rociadores de agua.

Mayor drenaje de partículas atrapadas en la espuma.

Sección inferior de la columna

Se establece flujo a contracorriente.

Todavía no tienen aceptación industrial.

Se usa en la flotación de limpieza final.

Necesita de un compresor para inyectar aire y crear las burbujas necesarias en el proceso.

Actualmente su uso se limita a aplicaciones especiales.
Tuvieron éxito en la forma de la celda de flotación neumática de Callow.
MÁQUINAS DE FLOTACIÓN MECÁNICAS
Flotación de minerales metálicos

Cada máquina tiene un impulsor que gira dentro de mamparas

Control automático de las operaciones de flotación.

Este mecanismo permite trabajar flotaciones que requieren un espumado más intenso.

Se introduce aire a través del impulsor

Flujo de la pulpa

.

Descarga del producto espumoso

Con paletas despumadoras

Por derrame directo

Región de quietud

Región adyacente a la capa de espuma

Las burbujas cargadas de mineral se elevan sin separación turbulenta de las partículas que van adheridas a la superficie de la burbuja.

Región de gran turbulencia

Proporciona buena dispersión y suficiente mezclado para dar origen a la colisión partícula-burbuja.

Son las más usadas hasta la actualidad.
Su función es hacer que las partículas hidrofóbicas entren en contacto y se adhieran a las burbujas de aire
Permitiendo que las partículas se eleven a la superficie y formen una espuma.

La espuma puede ser removida

Para remover la espuma, la máquina de flotación debe:

Proporcionar suficiente espesor de espuma para permitir que ocurra el drenaje de las partículas arrastradas.

Proporcionar una región de pulpa en quietud abajo de la espuma:

Para minimizar el arrastre de pulpa hacia la espuma

Promover el contacto partícula-burbuja de manera que las partículas hidrofóbicas puedan adherirse a las burbujas y elevarse a la espuma.

Se hace mediante

Precipitación de aire o gas en disolución

Flujo a contracorriente

Agitación vigorosa

Dispersar burbujas finas de aire en el seno de la pulpa.

Asegurar que todas las partículas que entren a la máquina puedan ser flotadas.

Se debe minimizar:

La formación de cortos circuitos dentro de la máquina.

El desvío de corrientes.

Mantener todas las partículas en suspensión.

Las velocidades ascendentes de la pulpa deben sobrepasar a la velocidad de asentamiento de todas las partículas presentes.

Las burbujas de aire solamente se pegan a las partículas minerales si éstas desplazan agua de la superficie mineral.

Flotabilidad
Aumenta con el ángulo de contacto

Los minerales con alto ángulo de contacto son

Aerofílicos

Tienen mayor afinidad por el aire que por el agua

Las fuerzas de tensión
Conducen al desarrollo de un ángulo entre la superficie mineral y la superficie de la burbuja.

Mientras mayor sea el ángulo de contacto, más grande será el trabajo de adhesión entre la partícula y la burbuja

El sistema es más elástico ante las fuerzas de rompimiento

Tienden a separar una partícula y una burbuja
Una vez que las burbujas de aire alcanzan la superficie
Sostienen la partícula mineral si forman una espuma estable

De otro modo revientan y cae la partícula.

El mineral repele en cierta medida al agua
Es hidrofóbico

Condiciones para la concentración por flotación

CONDICIONES QUÍMICAS
REACTIVOS DE FLOTACIÓN

La mayoría de los minerales son naturalmente hidrofílicos

Muy pocos minerales son hidrofóbicos por naturaleza, por tanto, no necesitan un colector.

Carbón mineral

Se pueden volver hidrofóbicos sin necesidad de usar un colector

A los minerales sulfurosos se les adicionan grandes concentraciones de

SULFURO DE SODIO

Permite obtener una superficie hidrofóbica.

El ión sulfuro remplaza a los productos de oxidación e hidratación en la superficie del mineral.

Por lo que la superficie del mineral debe volverse selectivamente hidrofóbica

REGULACIÓN QUÍMICA DE LA SOLUCIÓN

Control de pH

Debe existir un colector en la solución en la forma deseada. Generalmente el colector es un ácido débil.

Carbón Activado

Remueve de la solución los iones o moléculas indeseables.

Adición de reactivos

REGULADORES

Se usan para controlar el proceso de flotación

Controlan el pH del sistema.

Activan o deprimen la adherencia de las partículas minerales a las burbujas de aire.

ESPUMANTES

Forma una espuma arriba de la pulpa

No se adsorbe sobre las partículas minerales.

Son reactivos orgánicos solubles en agua

Moléculas heteropolares

Grupo hidrocarbonado no polar

Grupo polar que da solubilidad en agua

Se adsorben en la interfase aire-agua.

Controlan las características de la espuma.

Ayudan a mantener una espuma razonablemente estable.

Mejora la dispersión de las burbujas finas en la pulpa.

DISPERSOR

Asegura que la superficie mineral esté libre de partículas finas.

ACONDICIONADORES DE pH

Para acidificar

Ácido fluorhídrico

CO2

Ácido sulfúrico

Para alcalinizar

Hidróxido de sodio

Amoniaco

Silicatos alcalinos

Carbonatos de sodio

Se emplean condiciones alcalinas para favorecer a los colectores y reducir la corrosión de las celdas y tuberías.

FLOCULANTES

Se usan polímeros naturales y sintéticos.

óxido de polietileno

Poliacrilatos de sodio o amonio

Poliacrilamidas

Se emplean para tratar el agua utilizada en la flotación.

DEPRESORES

Incrementan la selectividad, volviendo hidrofílicos algunos minerales.

Na2SiO3

Cal

HF

H2SO4

K2Cr2O7

H2CrO4

ZnSO4

SO2

NaHSO3

Fe(CN)2

Se pueden adicionar dos o más depresores

Pueden ser compuestos

Retardan o evitan la adsorción del colector.

ACTIVADORES

Aumentan la selectividad, intensificando la adsorción del colector.

Pb(CH3COO)2

PbNO3

H2S

Na2S

CuS04

Son sales solubles ionizables que reaccionan con la superficie del mineral

COLECTOR

Colector de ácido graso de uso frecuente

Aceite de pulpa de madera

cantidades menores de ácido linoleico, rosínico o abiético.

50% de ácido oleico

Los minerales están compuestos de moléculas covalentes que se mantienen juntas por las fuerzas de Van der Waals

Los minerales se clasifican en:

No polares

No se unen fácilmente a los dipolos del agua

Son minerales hidrofóbicos

Ejemplos

Talco

Carbón

Diamante

Molibdenita

Azufre

Grafito

Tienen enlaces moleculares relativamente débiles

Polares

Reaccionan fuertemente con las moléculas de agua

Son minerales hidrofílicos

Se clasifican en cinco grupos

Grupo 5

Zircón, willemita, hemirnorfita, berilo, feldespato, silimanita, granate y cuarzo.

Grupo 4

Hematita, magnetita, geotita, cromita, ilmenita, corindón, pirolusita, limonita, bórax, wolframita, columbita, tantalita, rutilo y casiterita.

Grupo 3

Grupo 3b

Fluorita, calcita, widerita, magnesita, dolomita, apatita, scheelita, smithsonita, rodocrosita, siderita y monazita.

Grupo 3a

Cerusita, malaquita, azurita y wolfenita.

Grupo 2

Barita, anhidrita, yeso y anglesita.

Grupo 1

Galena, covelita, bornita, chalcosita, calcopirita, estibnita, argentita, bismutita, milerita, cobaltita, arsenopirita, pirita, esfalerita, oropimente, pentlandita, rejalgar. Oro, plata y cobre nativos.

Tienen fuerte enlace superficial covalente o iónico

La mayoría de colectores son

De tipo

Ionizado

Aniónico

Sulfhidrilo

Basado en azufre bivalente

Ditiofosfatos

Sulfonatos

Para la flotación de minerales sulfurosos

Oxidrilo

Basado en grupos orgánicos y sulfo ácidos

Xantatos

Sulfatos

Carboxílico

Para la flotación de minerales no sulfurosos

Catiónico

Tienen un grupo polar con carga positiva

Asociado con la cadena o grupo de hidrocarburos hidrofóbicos

Éter-aminas

Aminas

Cuaternarias

Terciarias

Secundarias

Primarias

Basado en nitrógeno pentavalente

Es repelente al agua

No ionizado

Líquido, hidrocarburos no polares no polares que no se disocian en agua

Heteropolares

Tienen dos extremos funcionales

CADENA O GRUPO ORGÁNICO

Proporciona la superficie hidrofóbica.

Cadena larga

Adsorción más intensa pero selectividad reducida.

Cadena corta

Máxima selectividad.

IÓNICO

Puede ser adsorbido en la superficie del mineral

Por adsorción física

Atracción electrostática a la superficie del mineraL

Por quimiadsorción

Reacción química con los iones de la superficie del mineral

Bases

Ácidos débiles

Proporciona la superficie hidrofóbica requerida

Adherencia burbuja-partícula.

Molécula o ión orgánico

Se adsorbe selectivamente sobre la superficie mineral.

Es el reactivo más decisivo en la flotación

Se usan en pequeñas cantidades

Para formar una capa monomolecular sobre la superficie

Nivel de inanición

Interacción de los reactivos químicos con las partículas minerales

Para dar lugar a un

PRODUCTO SELECTIVAMENTE HIDROFÓBICO

CONDICIONES FÍSICO-MECÁNICAS
Determinan las características de la máquina de flotación.

Tipos de flotación

FLOTACIÓN AGOTATIVA
La cantidad de concentrado obtenido es menor que la cantidad de concentrado obtenido en la flotación primaria.
FLOTACIÓN PRIMARIA
Se flota mucho mineral sin valor

Se obtiene la máxima recuperación pero con baja ley.

Es la primer flotación, se busca flotar todo el mineral que se puede.
FLOTACIÓN INVERSA
La ganga se separa en la fracción flotada.
FLOTACIÓN DIRECTA
El mineral es transferido a la espuma o fracción flotante, dejando la ganga en la pulpa o las colas.

Operaciones de flotación

Consiste en proporcionar un balance metalúrgico que indica el rendimiento en cada sección.

ACONDICIONAMIENTO

Efectos del tamaño de partícula
Mejor recuperación y selectividad en la fracción gruesa.
Separación de las fracciones finas y gruesas

Es una técnica de procesamiento de minerales para llevar a cabo separaciones específicas de manera selectiva.

Su aplicación se ha extendido para óxidos y minerales no metálicos.
Generalmente se encuentran en sulfuros de minerales complejos.
Sulfuros con contenidos de Cobre (Cu), Plomo (Pb) y Zinc (Zn).
Es el método más usado en la concentración de minerales.
Permite la separación de minerales de baja ley, que de otro modo no sería económico.
Se basa en la química interfacial de las partículas minerales en solución.

FLOTACIÓN DE SALES SOLUBLES

La separación por flotación de la silvita (KCl) de la halita (NaCl) en los minerales de potasio se lleva a cabo en soluciones de salmuera saturadas.
Para la flotación de halita

Amina de cadena larga cargada negativamente

Para la flotación de silvita

Amina de cadena larga cargada positivamente

FLOTACIÓN DE ÓXIDOS Y SILICATOS

Para que haya flotación efectiva
La selectividad puede mejorarse con la aplicación de

MODIFICADORES

Inorgánicos

Orgánicos

Los colectores deben tener 10 o más átomos de carbono en la cadena de hidrocarburos.

Adsorción o formación de

Hemi-micelas

Utiliza colectores tanto aniónicos y catiónicos

Son adsorbidos física o electrostáticamente en los óxidos y silicatos

El potencial de la superficie dependen del pH de la solución

este debe ser

Positivo

Para los colectores aniónicos

Negativo

Para los colectores catiónicos

FLOTACIÓN EN SULFUROS

Uso de activadores y depresores
Mejora la selectividad en los sulfuros

La selectividad es posible cuando uno de los minerales sulfurosos puede adsorber el colector por uno o ambos mecanismos.

A medida que se incrementa el pH, ocurre depresión.

Adsorción del colector
Se lleva a cabo por dos mecanismos

Electroquímico

MECANISMO DE ADSORCIÓN ELECTROQUÍMICA

Da un producto de oxidación

Es la especie hidrofóbica adsorbida en la superficie del mineral.

Ocurre con la pirita, arsenopirita y pirrotita

Químico

MECANISMO DE QUIMIADSORCIÓN

Presencia de xantato metálico quimiadsorbido en la superficie del mineral.

Ocurre con la galena, calcocita y esfalerita