FLOTACIÓN
FLOTACIÓN EN SULFUROS
Adsorción del colector
Se lleva a cabo por dos mecanismos
Químico
MECANISMO DE QUIMIADSORCIÓN
Presencia de xantato metálico quimiadsorbido en la superficie del mineral.
Ocurre con la galena, calcocita y esfalerita
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
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.
FLOTACIÓN DE ÓXIDOS Y SILICATOS
Utiliza colectores tanto aniónicos y catiónicos
Adsorción del colector
Son adsorbidos física o electrostáticamente en los óxidos y silicatos
El potencial de la superficie dependen del pH de la solución
este debe ser
Negativo
Para los colectores catiónicos
Positivo
Para los colectores aniónicos
Para que haya flotación efectiva
Los colectores deben tener 10 o más átomos de carbono en la cadena de hidrocarburos.
Adsorción o formación de
Hemi-micelas
La selectividad puede mejorarse con la aplicación de
MODIFICADORES
Orgánicos
Inorgánicos
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 silvita
Amina de cadena larga cargada positivamente
Para la flotación de halita
Amina de cadena larga cargada negativamente
Es una técnica de procesamiento de minerales para llevar a cabo separaciones específicas de manera selectiva.
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.
Es el método más usado en la concentración de minerales.
Generalmente se encuentran en sulfuros de minerales complejos.
Sulfuros con contenidos de Cobre (Cu), Plomo (Pb) y Zinc (Zn).
Su aplicación se ha extendido para óxidos y minerales no metálicos.
ACONDICIONAMIENTO
Efectos del tamaño de partícula
Separación de las fracciones finas y gruesas
Mejor recuperación y selectividad en la fracción gruesa.
Operaciones de flotación
Consiste en proporcionar un balance metalúrgico que indica el rendimiento en cada sección.
Tipos de flotación
FLOTACIÓN DIRECTA
El mineral es transferido a la espuma o fracción flotante, dejando la ganga en la pulpa o las colas.
FLOTACIÓN INVERSA
La ganga se separa en la fracción flotada.
FLOTACIÓN PRIMARIA
Es la primer flotación, se busca flotar todo el mineral que se puede.
Se flota mucho mineral sin valor
Se obtiene la máxima recuperación pero con baja ley.
FLOTACIÓN AGOTATIVA
La cantidad de concentrado obtenido es menor que la cantidad de concentrado obtenido en la flotación primaria.
Condiciones para la concentración por flotación
CONDICIONES FÍSICO-MECÁNICAS
Determinan las características de la máquina de flotación.
CONDICIONES QUÍMICAS
Interacción de los reactivos químicos con las partículas minerales
Para dar lugar a un
PRODUCTO SELECTIVAMENTE HIDROFÓBICO
REACTIVOS DE FLOTACIÓN
La mayoría de los minerales son naturalmente hidrofílicos
Por lo que la superficie del mineral debe volverse selectivamente hidrofóbica
REGULACIÓN QUÍMICA DE LA SOLUCIÓN
Adición de reactivos
COLECTOR
Es el reactivo más decisivo en la flotación
Se usan en pequeñas cantidades
Para formar una capa monomolecular sobre la superficie
Nivel de inanición
Molécula o ión orgánico
Se adsorbe selectivamente sobre la superficie mineral.
Proporciona la superficie hidrofóbica requerida
Adherencia burbuja-partícula.
La mayoría de colectores son
Ácidos débiles
Bases
Heteropolares
Tienen dos extremos funcionales
IÓNICO
Puede ser adsorbido en la superficie del mineral
Por quimiadsorción
Reacción química con los iones de la superficie del mineral
Por adsorción física
Atracción electrostática a la superficie del mineraL
CADENA O GRUPO ORGÁNICO
Proporciona la superficie hidrofóbica.
Cadena corta
Máxima selectividad.
Cadena larga
Adsorción más intensa pero selectividad reducida.
De tipo
No ionizado
Líquido, hidrocarburos no polares no polares que no se disocian en agua
Ionizado
Catiónico
Es repelente al agua
Basado en nitrógeno pentavalente
Tienen un grupo polar con carga positiva
Asociado con la cadena o grupo de hidrocarburos hidrofóbicos
Aminas
Primarias
Secundarias
Terciarias
Cuaternarias
Éter-aminas
Aniónico
Oxidrilo
Para la flotación de minerales no sulfurosos
Basado en grupos orgánicos y sulfo ácidos
Carboxílico
Sulfatos
Xantatos
Sulfhidrilo
Para la flotación de minerales sulfurosos
Basado en azufre bivalente
Sulfonatos
Ditiofosfatos
Los minerales están compuestos de moléculas covalentes que se mantienen juntas por las fuerzas de Van der Waals
Los minerales se clasifican en:
Polares
Tienen fuerte enlace superficial covalente o iónico
Reaccionan fuertemente con las moléculas de agua
Son minerales hidrofílicos
Se clasifican en cinco grupos
Grupo 1
Galena, covelita, bornita, chalcosita, calcopirita, estibnita, argentita, bismutita, milerita, cobaltita, arsenopirita, pirita, esfalerita, oropimente, pentlandita, rejalgar. Oro, plata y cobre nativos.
Grupo 2
Barita, anhidrita, yeso y anglesita.
Grupo 3
Grupo 3a
Cerusita, malaquita, azurita y wolfenita.
Grupo 3b
Fluorita, calcita, widerita, magnesita, dolomita, apatita, scheelita, smithsonita, rodocrosita, siderita y monazita.
Grupo 4
Hematita, magnetita, geotita, cromita, ilmenita, corindón, pirolusita, limonita, bórax, wolframita, columbita, tantalita, rutilo y casiterita.
Grupo 5
Zircón, willemita, hemirnorfita, berilo, feldespato, silimanita, granate y cuarzo.
No polares
Tienen enlaces moleculares relativamente débiles
No se unen fácilmente a los dipolos del agua
Son minerales hidrofóbicos
Ejemplos
Grafito
Azufre
Molibdenita
Diamante
Carbón
Talco
Colector de ácido graso de uso frecuente
Aceite de pulpa de madera
50% de ácido oleico
cantidades menores de ácido linoleico, rosínico o abiético.
MODIFICADORES
ACTIVADORES
Aumentan la selectividad, intensificando la adsorción del colector.
Son sales solubles ionizables que reaccionan con la superficie del mineral
Ejemplos
CuS04
Na2S
H2S
PbNO3
Pb(CH3COO)2
DEPRESORES
Retardan o evitan la adsorción del colector.
Pueden ser compuestos
Orgánicos
Inorgánicos
Incrementan la selectividad, volviendo hidrofílicos algunos minerales.
Se pueden adicionar dos o más depresores
Ejemplos
Fe(CN)2
NaHSO3
SO2
H2S
ZnSO4
H2CrO4
K2Cr2O7
H2SO4
HF
Cal
Na2SiO3
FLOCULANTES
Se emplean para tratar el agua utilizada en la flotación.
Se usan polímeros naturales y sintéticos.
Ejemplos
Poliacrilamidas
Poliacrilatos de sodio o amonio
óxido de polietileno
ACONDICIONADORES DE pH
Se emplean condiciones alcalinas para favorecer a los colectores y reducir la corrosión de las celdas y tuberías.
Para alcalinizar
Cal
Carbonatos de sodio
Silicatos alcalinos
Amoniaco
Hidróxido de sodio
Para acidificar
Ácido sulfúrico
CO2
Ácido fluorhídrico
DISPERSOR
Asegura que la superficie mineral esté libre de partículas finas.
ESPUMANTES
Mejora la dispersión de las burbujas finas en la pulpa.
Controlan las características de la espuma.
Ayudan a mantener una espuma razonablemente estable.
Son reactivos orgánicos solubles en agua
Se adsorben en la interfase aire-agua.
Moléculas heteropolares
Grupo polar que da solubilidad en agua
Grupo hidrocarbonado no polar
Forma una espuma arriba de la pulpa
No se adsorbe sobre las partículas minerales.
REGULADORES
Se usan para controlar el proceso de flotación
Activan o deprimen la adherencia de las partículas minerales a las burbujas de aire.
Controlan el pH del sistema.
Carbón Activado
Remueve de la solución los iones o moléculas indeseables.
Control de pH
Debe existir un colector en la solución en la forma deseada. Generalmente el colector es un ácido débil.
Se pueden volver hidrofóbicos sin necesidad de usar un colector
A los minerales sulfurosos se les adicionan grandes concentraciones de
SULFURO DE SODIO
El ión sulfuro remplaza a los productos de oxidación e hidratación en la superficie del mineral.
Permite obtener una superficie hidrofóbica.
Muy pocos minerales son hidrofóbicos por naturaleza, por tanto, no necesitan un colector.
Ejemplos
Carbón mineral
Molibdenita
Las burbujas de aire solamente se pegan a las partículas minerales si éstas desplazan agua de la superficie mineral.
El mineral repele en cierta medida al agua
Es hidrofóbico
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.
Las fuerzas de tensión
Tienden a separar una partícula y una burbuja
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
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
Se utilizan diversos equipos de flotación
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:
Mantener todas las partículas en suspensión.
Las velocidades ascendentes de la pulpa deben sobrepasar a la velocidad de asentamiento de todas las partículas presentes.
Asegurar que todas las partículas que entren a la máquina puedan ser flotadas.
Se debe minimizar:
El desvío de corrientes.
La formación de cortos circuitos dentro de la máquina.
Dispersar burbujas finas de aire en el seno de la pulpa.
Promover el contacto partícula-burbuja de manera que las partículas hidrofóbicas puedan adherirse a las burbujas y elevarse a la espuma.
Se hace mediante
Agitación vigorosa
Flujo a contracorriente
Precipitación de aire o gas en disolución
Proporcionar una región de pulpa en quietud abajo de la espuma:
Para minimizar el arrastre de pulpa hacia la espuma
Proporcionar suficiente espesor de espuma para permitir que ocurra el drenaje de las partículas arrastradas.
MÁQUINAS DE FLOTACIÓN MECÁNICAS
Son las más usadas hasta la actualidad.
Flotación de minerales metálicos
Cada máquina tiene un impulsor que gira dentro de mamparas
Se introduce aire a través del impulsor
Región de gran turbulencia
Proporciona buena dispersión y suficiente mezclado para dar origen a la colisión partícula-burbuja.
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.
Descarga del producto espumoso
Por derrame directo
Con paletas despumadoras
Flujo de la pulpa
.
Este mecanismo permite trabajar flotaciones que requieren un espumado más intenso.
Control automático de las operaciones de flotación.
MÁQUINAS DE FLOTACIÓN NEUMÁTICAS
Tuvieron éxito en la forma de la celda de flotación neumática de Callow.
Actualmente su uso se limita a aplicaciones especiales.
El mezclado de aire y pulpa se efectúa en boquillas de inyección
COLUMNA DE FLOTACIÓN
Se usa en la flotación de limpieza final.
Necesita de un compresor para inyectar aire y crear las burbujas necesarias en el proceso.
Todavía no tienen aceptación industrial.
Sección inferior de la columna
Se establece flujo a contracorriente.
Sección superior de la columna
Se usan rociadores de agua.
Mayor drenaje de partículas atrapadas en la espuma.
Partes
Agua de lavado
Cama de espuma
Alimentación
Salida de concentrado
Cuerpo Cilíndrico
Ajuste de entrada de aire
Burbujas
Salida de colas
Introducción de aire en la pulpa
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.
Flotación a vacío
Se satura el líquido con aire a la presión atmosférica y luego se aplica vacío.
Electroflotación
Se generan burbujas de gas por electrólisis.
Dentro de cada categoría de ambas máquinas de flotación, existen dos tipos:
Las que trabajan como un solo tanque.
Las que trabajan como una batería de tanques o celdas en serie.
La mayor parte de flotación se realiza en
CELDAS DE 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
Se compone de
Tanque
Contiene a la pulpa y ahí se lleva a cabo la flotación
Sistema de Agitación y Burbujeo
Proporciona movimiento en la pulpa para mantenerla perfectamente mezclada.
Proporciona las burbujas necesarias para la flotación.
Cajones
Cajas conectadas a las celdas.
Transportan la pulpa
Se clasifican de
Alimentación
Alimentan la pulpa a la celda.
Conexión
Pasan la pulpa de un banco a otro.
Descarga
Sacan la pulpa de la celda.
Canalones
Se encargan de sacar la espuma de la celda.
Factores en el rendimiento del equipo
Rendimiento metalúrgico
Ley
Recuperación
Capacidad
Toneladas métricas por hora de alimentación
Toneladas métricas por unidad de volumen
Costos de operación por tonelada de alimentación
Energía consumida
Mantenimiento
Mano de obra
Facilidad de operación