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Pruebas de Flotacin

APUNTES DE FLOTACIN 1 5_Pruebas de Flotacin .DOC/03/07/2008/LAS

Pruebas de Flotacin

Planificacin de un test

Los estudios ms simples de flotabilidad de un mineral involucran por lo menos 25 variables claramente identificables. Un estudio completo sobre la procesabilidad de un mineral requerir considerar al menos 100 variables. El conocimiento de la interaccin entre estas variables es difuso, por ello el cuidado en realizar el diseo de experimentos es esencial. Un experimento para optimizar la recuperacin, en el cual el nico cambio estudiado es la dosis del colector es una prdida de tiempo, porque la variable estudiada no es independiente de otras variables que se mantienen constantes. El problema clave en el diseo de todas las buenas experiencias de flotacin, es verificar que todas las interacciones importantes entre las variables estn correctamente identificadas.

La tabla 1 identifica las variables ms tpicas, cada designacin comprender un grupo, ms que a una variable individual, por lo tanto cada tem puede involucrar 5 o 10 variables a controlar; por lo tanto, lo que parece una pequea lista de variables puede llegar a agrupar sobre 100 variables independientes. La manipulacin de este gran nmero de variables potenciales, requiere un cuidadoso diseo de experimentos, para reducir el nmero de tests que permitan obtener resultados no ambiguos y detectar interaccin de variables.

La interaccin ms simple entre variables y a menudo no considerada, es la existente entre espumante y colector. En la prctica es imposible obtener datos para escalar el efecto del espumante de cualquier tipo de mquina de flotacin de laboratorio. En plantas con muchos aos de operacin usualmente no se verifica peridicamente las dosis del colector y espumante, de tal manera que es usual encontrar plantas que operan con dosis excesivas de colector y espumante; este exceso no es solamente costoso, sino tambin implica que se trabaje con resultados inferiores a la recuperacin ptima.

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Tabla N 1

Variables a estudiar en pruebas de flotacin

Diseminacin del mineral en el depsito

Condiciones de chancado y molienda (liberacin)

Antigedad. (edad) (tipo de contacto en el aire)

Porcentaje de slidos en la pulpa

Punto de adicin de los reactivos

Tiempo de acondicionamiento

Modelo y tipo de mquina de flotacin

Flujo de aire

Velocidad del impulsor

Tiempo de residencia de la pulpa

Temperatura de la pulpa

Altura del concentrador (disponibilidad de oxgeno)

Tipo de colector

Cantidad de colector

Tipo de espumante

Cantidad de espumante

pH de la pulpa

Tipo de modificador (cal, soda custica, etc.)

Cantidad de modificador

Tipo de activador

Cantidad de activador

Tipo de depresor

Cantidad de depresor

Dureza del agua

Presencia de cationes de metales pesados en solucin

Habilidad del operador

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Desarrollo de un esquema de concentracin para una nueva mina. El nmero de muestras necesarias para cubrir variabilidad del depsito mineral debe considerar:

Dureza del mineral, abrasividad e ndice de molienda

pH natural del depsito

Contenido de agua (ground water)

Mtodos de explotacin (mining)

Mtodos aplicables de concentracin

gravedad

lixiviacin

flotacin

combinacin de los anteriores

Determinacin del circuito ptimo de tratamiento

Secuencia optima de liberacin

Ej. remolienda y ubicacin en el circuito

Alternativas de agua de proceso

Posibilidades de recuperar subproductos (ej. Au, Ag, Mo)

Disposicin de colas

Si se trata de pruebas de flotacin agregar variables de la tabla N 1

Las variables ms fciles de cambiar y que afectan directamente la salida del concentrador y por lo tanto su performance econmico son: los reactivos, dilucin de la pulpa, el aumento o disminucin de la alimentacin al circuito de molienda lo cual deriva en molienda ms gruesa o ms fina. En general, cuando una planta est en operacin se presiona al metalurgista para que aumente tonelaje, sin sacrificar la recuperacin. Este est normalmente monitoreando en forma rutinaria el reemplazo de la combinacin de reactivos existentes.

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Diseo experimental Al planificar un programa experimental se deben realizar las siguientes 5 etapas.

1. Una definicin clara de los objetivos del programa experimental y de las hiptesis que sern usadas para analizar los resultados.

2. Un diseo experimental que cuantificar las hiptesis y proveer datos para alcanzar

los objetivos planteados. 3. La realizacin de las pruebas experimentales y coleccin de datos. 4. El anlisis de los datos obtenidos. 5. La formulacin de conclusiones y recomendaciones.

Se deber indicar que variables se mantendrn constantes y cuales se variarn. Aquellas que no puedan controlarse se identificarn claramente. Cuando sea posible determinar a priori, se indicar que variables son dependientes y cualquier posible interaccin(es). Se recomienda listarlas explcitamente.

Un mtodo semi-emprico para disear un experimento de flotacin se ejemplifica a continuacin.

Un concentrador de cobre que inicialmente obtena recuperaciones de cobre de alrededor de 90% comenz a tratar un mineral ms refractario y la recuperacin cay a 80%. Se le pidi al metalurgista determinar si era posible mejorar la recuperacin, cambiando las dosis de espumante y colector o bien si se requeran nuevos reactivos.

Lo usual como primer paso, es que la mayora de los metalurgistas realicen una serie de pruebas standard de flotacin a dosis constante de espumante, variando la dosis del colector. Si la muestra se enva a un laboratorio externo, el primer paso es determinar la molienda standard y el tiempo de flotacin para la serie de tests. Esto se hace realizando series de pruebas de flotacin, para determinar que tiempo de molienda en el molino de bolas entrega la misma recuperacin rougher que en la planta.

Las pruebas se hacen para un tiempo de molienda standard y el tiempo de flotacin se hace igual al tiempo de residencia en el rougher de la planta o bien a una fraccin arbitraria de ste.

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Para analizar visualmente los resultados de las interacciones se grafican los datos en gr/ton de espumante o los gr/ton de colector, con la recuperacin como respuesta. Los datos de la fig. 1 ilustran los resultados de experimentos realizados en una mina de cobre chilena que operaba con 50 - 65 g/ton de colector y alrededor de 40 g/ton de espumante (poliglicol ter). Se demostr luego de aos de trabajo en laboratorio, que sin cambiar los reactivos se poda mejorar notablemente la recuperacin rebajando la dosis de colector a 20 g/t y la de espumante a un 60% de este valor.

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Como puede verse los datos iniciales no daban indicaciones de los resultados

que eventualmente podran obtenerse en largos programas de pruebas. El resultado ptimo de este concentrado se obtuvo con dosis de colector y espumante de 20 g/t y 12 g/t respectivamente. Por el contrario, los experimentos preliminares sugeran que el concentrador operaba a recuperacin ptima con 60 g/t de colector y que si fuese necesario un cambio convendra aumentar la dosis de espumante a 50 g/t. Como sabemos que invariablemente hay interaccin entre el espumante y el colector en este tipo de test, la forma ms significativa es graficar estos dos sets de datos con la recuperacin como respuesta principal. Esto se muestra en la fig. 69 (a). Un examen visual es ambiguo y si hay alguna tendencia visible ella da la idea de un pequeo incremento de espumante. Sin embargo si desde el inicio se hubiese hecho un diseo factorial se habran obtenido los datos de la fig. 69 (b).

Nota: Slo se muestran algunos resultados, no la totalidad. Se realizaron 30 experimentos de flotacin en vez de los 12 de la figura 68, se concluy que se podran obtener resultados iguales o mejores con menos de la mitad de la dosis de colector.

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An cuando ste es un diseo factorial de 2 variables que define adecuadamente las interacciones, se requiere ms experimentos que un diseo ms sofisticado. Las siguientes son algunas reglas generales en el diseo de experimentos que pueden proveer informacin ms eficiente:

1. Simetra, en el layout experimental significa los clculos considerablemente, as como ayuda a visualizar las respuestas.

2. El nmero de niveles usado en el diseo experimental fija la forma de la curva de

respuesta que puede ser detectada.

a) Dos niveles detectan solamente tendencias. b) Tres niveles pueden detectar la existencia de una curva pero no su

forma. c) Ms de tres niveles progresivamente refinan la forma de la curva de

respuesta. Examinando el factorial de la figura 69, es obvio que el experimento puede ser simplificado usando una celda unitaria repetitiva basada en un grupo experimental de las cuatro esquinas de un cuadrado. Esto reduce el factorial a experimentos de dos variables y dos niveles, que slo pueden detectar respuestas lineales, aadiendo el punto central lo convierte a un diseo de tres niveles dando considerablemente ms informacin. Este tipo de diseo, las esquinas y el centro de un cuadrado es un layout popular para diseos de dos variables, como los extremos de un cubo ms un punto central, donde las tendencias pueden verse claramente por inspeccin visual. En la figura 70, el diseo del cuadrado con un punto central se aplica al ejemplo. El diseo inicial consiste en un cuadrado con un punto central. Las condiciones existentes en la planta corresponden a la zona izquierda superior del primer cuadrado (achurado)

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Procedimiento para las pruebas

El tipo, tamao e inversin en un laboratorio de pruebas minerales y la especificacin del equipo requerido y el staff vara de acuerdo al objetivo que se plantee y difiere gradualmente si el trabajo a realizar es:

1. Monitoreo de la performance del concentrado y su optimizacin.

2. Proveedor de servicio tcnico: seleccin de reactivos o formulacin.

3. Verificacin de la procesabilidad de una nueva mena.

4. Desarrollo industrial de nuevos reactivos, o

5. Desarrollo del proceso de beneficio de minerales para una nueva mina.

Las unidades standard que deben encontrarse en un laboratorio de flotacin incluyen:

Servicios para muestrear y preparar muestras

Equipamiento para chancado, molienda y determinacin de moliendabilidad

Microscopio y disponibilidad de evaluacin mineralgica

Laboratorio de flotacin equipado

Capacidad para procesar datos y disear experimentos.

Otros servicios que se pueden obtener en forma independiente son:

Servicios de qumica analtica

Determinacin de la caracterizacin fsica y qumica

Los laboratorios de concentracin usualmente disponen adems de:

Equipos para realizar concentracin (separacin) gravitacional, electrosttica o

magntica

Equipo para concentrar oro: amalgamacin, cianuracin, precipitacin con zinc,

recuperacin con carbn en pulpa, etc.

Laboratorio de lixiviacin capaz de operar con agitacin, percolacin, lixiviacin en

pilas, etc.

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En Chile, existe el CIMM construido en 1989 con una donacin de Bruselas. Sus instalaciones permiten manejar cientos de toneladas de muestra y una lnea completa de chancado, molienda, harneo y procesamiento de un tamao y diseo que permite confiar en la certeza de los datos para el scale-up y para el diseo detallado de la operacin en planta. Dispone en su punto ms alto, de acceso para camiones de gran tonelaje, que descargan a una planta de chancado capaz de procesar varios cientos de toneladas/da, y un circuito de harneo para las etapas de chancado secundario y terciario. El equipamiento de molienda consiste en molinos de barras, bolas y autgenos. Para flotar hay celdas individuales y una unidad piloto capaz de procesar 1 ton/hr de mineral y celdas que permiten arreglar el circuito con limpieza y repaso. Hay estanques de concreto que reciben las colas y permiten estudiar el efecto de procesar mineral con agua usada (water reclaim) o el efecto de los reactivos de flotacin que se recirculan. Tambin dispone de columnas de flotacin y distintos tipos de burbujeadores.

La unidad de lixiviacin dispone de estanques de percolacin y tambin de amalgamacin para oro. Adems existen laboratorios analticos y una seccin de estudios mineralgicos. Equipamiento del laboratorio de flotacin.

Adems de disponer de espacio para recepcin del mineral y de reas para cuarteo y chancado, se debe contar con:

1. Preparacin de muestra: Facilidades para pesado y almacenamiento. Mquina para sellado de muestras con calor y un freezer.

2. Uno o ms molinos de bolas de acero inoxidable y una mesa de rodillos de velocidad

variable. El molino generalmente es artesanal de un dimetro de 6 a 12" y de L = 10 - 18". El mecanismo de operacin, usualmente es activado por un motor elctrico y est activado con un buen timer.

3. Mquina de flotacin de laboratorio con celdas de capacidad de 500 - 1000 y 2000 g.

de muestra (usualmente celda transparente). Adems el rea debe contar con aire, electricidad, agua, un timer de gran dimetro y ojal agua destilada.

4. Fuente de vaco para filtrar concentrados y colas. 5. Un buen horno.

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Celdas de Flotacin Usualmente hay 3 o 4 de uso comn. Son todas del tipo agitacin mecnica y velocidad variable. Las celdas subaireadas, tienen pocas posibilidades de controlar el flujo de aire a la zona de agitacin, otras celdas requieren fuente externa de aire para generar las burbujas. La mayora de los laboratorios disponen de celdas de vidrio o acero inoxidable intercambiables para pruebas de 500 - 1000 o 2000 g. Los volmenes efectivos de la celda son alrededor de 1,5 - 3 y 6 litros. Los tests ms usuales se hacen con densidades de pulpa de 30 - 35% slidos.

En muchos casos es posible intercambiar impulsores de manera que para un scale-up, se mantenga una geometra razonablemente constante para distintos tipos de celdas industriales de flotacin. Para celdas sub-aireadas o aire forzado se puede medir el flujo de aire con un rotmetro, generalmente se ajusta la velocidad del rotor a una velocidad mayor que la industrial porque la agitacin en la celda de laboratorio es ms pobre y pueden decantar partculas gruesas; es por ello que se prefieren las celdas transparentes de vidrio o plstico para monitorear el slido. En algunos laboratorios, las celdas se equipan con paletas mecnicas y en algunos casos con medidores de nivel de pulpa automticos. Los laboratorios que se especializan en flotacin de sulfuros no los usan y estn en contra de la remocin mecnica y del nivel automtico porque reduce la cantidad de informacin que se obtiene en cada flotacin. Un buen operador es capaz de, al observar el color de la espuma, estimar aproximadamente la velocidad de flotacin de cada sulfuro y puede recomendar y confirmar experimentalmente cuando la adicin en etapas de reactivos podra mejorar la flotacin y determinar aproximadamente en que punto del banco rougher podra agregarse reactivo.

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Instrumentacin

pH metro que pueda mantenerse o sumergirse en la espuma.

Timer de D = 10 - 12" con segundero

Balanza analtica

Puede existir medicin en lnea del potencial redox y un equipo de absorcin atmica

(un lujo que se justifica slo si se realiza en investigacin)

Equipo de harneo

Agua Se puede experimentar con agua de-ionizada pero lo usual es trabajar con agua corriente (tap water). Si el agua de proceso o reciclada es problema, debe trabajarse obligadamente con ella y almacenarse en cantidad suficiente para las pruebas.

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Adicin de reactivos Los reactivos solubles en agua como xantatos debern prepararse diariamente (el concentrado se descompone alrededor de 1% por da y algunos productos de su descomposicin son depresantes). Las soluciones de sales inorgnicas se usan generalmente diluidas. La cal se agrega al molino en suspensin standard. Algunos textos recomiendan que los solventes orgnicos no miscibles se disuelvan en alcohol u otro solvente orgnico para mejorar la exactitud de su adicin en el laboratorio. Esto en definitiva no se recomienda, porque todos los alcoholes y algunos solventes orgnicos tienen propiedades espumantes y las interacciones colector-espumante cambian significativamente las caractersticas de la flotacin. Estos fenmenos, no necesariamente son escalables a partir de los resultados de laboratorio. Un ejemplo de los drsticos efectos de los aditivos orgnicos se vio en El Teniente. Por 15 aos usaron una mezcla de gasolina con plomo y MIBC, con el colector tradicional xantgeno formato. Este cambio en la operacin, se efectu porque se reduca el consumo de colector a la mitad, sin afectar la recuperacin de cobre y aument la recuperacin de molibdeno. Los cambios de mineral revirtieron este efecto y El Teniente volvi a usar nuevamente una cantidad considerablemente reducida de diethil xanthogen formate puro. Los compuestos orgnicos insolubles tales como los alquil tionocarbamatos, xantgeno formatos o steres alquil xnticos, se pueden usar puros agregando con una aguja hipodrmica u otro mtodo que produzca gotas calibradas. En laboratorios en los cuales se usan colectores aceitosos en forma rutinaria, se ha encontrado conveniente fabricar gotarios de medida, fundiendo y alargando tubos Pyrex de dimetro pequeo. Con un poco de prctica se puede ajustar el dimetro del gotario de modo que el peso de la gota producida por diferentes colectores sea el mismo. Los gotarios etiquetados equipados con gomas standard se mantienen en soportes para tubos de ensayo. El hecho de que el mismo nmero de gotas entregue la misma dosis para diferentes colectores reduce el error experimental durante las pruebas. El punto de adicin de cada colector depende de la prctica industrial usual, pero en su mayora los reactivos aceitosos se agregan al molino previo a la molienda y/o a la etapa de acondicionamiento. El uso de una etapa de acondicionamiento y la adicin de reactivo en este punto, responde a la preferencia usual del concentrador, a menos que sea una variable en estudio. Esta se simula en el laboratorio operando inicialmente la celda sin aire.

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Seleccin del tcnico de flotacin En los concentradores de cobre lo usual es obtener una muestra de mineral de cobre bien diseminado, entrenar al tcnico en el proceso de flotacin standard por un da ms o menos y despus hacerlo efectuar 100 pruebas en duplicado con muestras de 500-1000 grs. Un tcnico competente con un ayudante debera hacer 10 test completos de flotacin por da. El candidato se supone preparado, cuando sus test cumplen la norma de laboratorio y sus ltimas 20 o 30 colas chequean en forma consistente dentro de 0.015% de cobre entre flotacin, con un grado de concentrado razonable. Los datos obtenidos en forma manual, dan considerablemente ms informacin que una mquina automtica que depende del paleteo automtico; por ejemplo la forma que debe agregarse el espumante para obtener una espuma estable y los cambios en el tipo del color de la espuma pueden dar claves importantes para determinar la velocidad de flotacin de minerales secundarios, lo cual es importante para evaluar el scale up. Comparacin de performance de mquina de flotacin de laboratorio, modelos comerciales

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Muestreo y preparacin de la muestra Normalmente la parte ms difcil de realizar en pruebas de concentracin es obtener una muestra representativa durable del mineral a estudiar. El trabajo ms completo de este tipo se encuentra en el Taggarts Handbook of Mineral Dressing (seccin 19). La SME Mineral Processing Handbook (seccin 30), actualiza la descripcin de los equipos mecnicos de muestreo y es un buen complemento de la informacin de Taggart. Tamao de la muestra La cantidad requerida para obtener una muestra representativa de una seccin particular de un depsito, es usualmente subestimada por el cliente, por tanto el laboratorio debe especificar claramente el procedimiento para obtener la muestra y su tamao. Afortunadamente el tamao de muestra que se requiere estadsticamente es mayor que el requerido para anlisis de rutina y tests de concentracin. Taggart recomienda que el tamao mnimo de muestra representativa se puede representar aproximadamente por la siguiente ecuacin, tamao de muestra y tamao de la partcula ms grande (D)

m = kdn

los parmetros k y n estn en la siguiente lista:

Tamao de muestra : libras D : pulgadas

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N k n Tipo de mineral 1 2 3 4 5 6

30.000 3.000 1.000

9 1.100 3.500

2 2 2

1.5 2.13 1.8

oro plata mineral, ley distribuida uniformemente metal base, alta ley baja ley, altamente variable ley de valor promedio, variable

En la figura 84 se grafica en papel logartmico el tamao de muestra expresado en kilos o toneladas y el tamao de partcula en milmetros. log m = n log (kd) log m = n log k + n log d

La base terica para esta definicin de tamao mnimo de muestra, supone que hay disponible una muestra infinitamente grande, uniforme, con una anisotropa en pequea escala. En la prctica estas indicaciones no definen un depsito mineral ms bien son los del tamao de un embarque de mena, s y slo s el mineral es de un tamao uniforme y la propiedad que se va a medir es el contenido del componente principal. An en estas condiciones ideales el tamao mnimo de muestra ser representativo si el procedimiento para recoger la muestra fue al azar y sistemticamente no prejuiciada (unbiased). Para obtener muestras confiables de minerales valiosos como oro, Taggart describe plantas de muestreo cuyos costos de construccin son comparables a la inversin requerida para una planta de chancado full size. El diseo incluye aparatos de muestreo continuo colocados en diferentes puntos de transporte a diferentes tamaos, slo para obtener puntos representativos para anlisis. l menciona un caso en los aos 30 en los cuales a pesar de estas restricciones los anlisis de oro favorecan al comprador o al vendedor, dependiendo de cual de las partes haca el muestreo. Si no es realmente posible obtener muestras totalmente representativas de una corriente homognea de un circuito de chancado, obviamente no hay una base prctica para asumir que un depsito mineral pueda ser muestreado en algn modo que pudiera ser considerado representativo de la procesabilidad a esperarse durante la vida til de una mina. Ni siquiera un business planner (no tcnico) subestimara este punto cuando el mineral proviniera de un depsito en forma de veta o tuviese una capa superior alterada producto de la exposicin al aire con enriquecimiento secundario cubriendo un mineral primario. Pero an en el caso de minerales porfricos de baja ley es fcil dejar de considerar la potencial falta de confiabilidad de las muestras, porque an grandes depsitos de mineral diseminados de baja

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ley estn lejos de ser mineralgicamente uniformes, usualmente tienen un tubo central estril y una distribucin radial no uniforme de subproductos tales como Au, Ag, Mo y As. El patrn utilizado para colectar muestras para calcular reservas de un depsito mineral, est determinadas por la necesidad de informacin geolgica sobre su formacin y se evalan tridimensionalmente, utilizando leyes de corte arbitrarias (cut-off grades) para obtener un dato de reservas que sea significativo para decisiones de inversiones. En la evaluacin preliminar de la procesabilidad de un mineral en particular, una aproximacin similar debe adoptarse al obtener y evaluar muestras de mineral para evaluacin de procesabilidad. As, la seleccin de muestras para probar tratabilidad debe ser hecha con el equipo de gelogos, porque los cambios de mineraloga afectarn la eficiencia del proceso de recuperacin y deberan ser tomados en cuenta al planificar el programa experimental que ser la base para el diseo del concentrador. Ms an, el staff minero deber ser incluido en las etapas preliminares al planificar los tests metalrgicos, particularmente en minas grandes en las cuales es prctica rutinaria mezclar minerales de diferentes fuentes de la mina para optimizar procesabilidad. As debiera haber una comunicacin fluida y sistemtica entre los gelogos, los mineros y los metalurgistas. An cuando las muestras ms representativas de cuerpo mineralizado se obtienen de una gran muestra chancada a un tamao de partcula pequeo y uniforme y cuarteado sistemticamente, el material finamente molido es no ideal para un estudio extensivo de flotacin, ya que la muestra debera tener un mnimo de chancado previo para asegurar que el material testeado en cualquier da, tiene lo ms cerca posible las mismas caractersticas superficiales (freshly generated surface history) que la del mineral que ser alimentado como cabeza a las celdas de flotacin en el futuro concentrador. As, para propsitos metalrgicos, es importante elegir un tamao de partcula en la muestra (primary sample particle size) que no altere los resultados por prdidas de finos de alta ley durante el cuarteo y transporte, as como a proveer de un mnimo de superficies no alteradas (old mineral surfaces). Para mantener muestras estables, los laboratorios usualmente mantienen sus muestras en atmsferas inertes a temperaturas tan bajas como sea posible, particularmente cuando se trata de sulfuros.

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Un laboratorio mantuvo almacenadas muestras de una mina en particular, por un ao o ms, sin que stas cambiasen sus caractersticas de flotacin. Las muestras al llegar al laboratorio, se chancaron a tamao de 1/2, se cuarte en muestras de igual tamao y se guard en bolsas de plstico selladas a temperatura de freezer. En cambio fue imposible obtener muestras no alteradas de una mina en una ubicacin hmeda (Bounganville) donde el tiempo de transporte era de varias semanas, se intent sin xito mantenerlas inalteradas. Los depsitos de nquel tambin son proclives a alteracin y tienen tiempos de almacenamiento muy limitado. Connor et al (1990) realizaron un estudio que es un modelo de diseo experimental y evaluacin. ste provee evidencia en la durabilidad de la pirita y arsenopirita, en un estudio de 18 meses efectuado en un depsito de oro de Trans Vaal Este. Ellos indicaron:

La reproducibilidad de los procedimientos de flotacin ha sido excelente. En todos los tests se estudi el efecto del parmetro investigado, comparado con el de un test standard (current standard run). Esto llev al descubrimiento de la importancia del envejecimiento en la recuperacin de arsenopirita. Se investig mtodos para envejecer artificialmente el mineral.

Muestreo de concentradores en operacin Muestrear minerales de un concentrador en operacin es ms fcil, porque hay un nmero de puntos donde las corrientes tienen aparatos de muestreo automtico ya instalados, para propsitos analticos. Para elegir donde obtener una muestra de flotacin, la fuente deber ser la corriente continua de mineral seco ms gruesa. A causa del proceso de envejecimiento el punto de origen seleccionado deber, tambin minimizar el tiempo requerido para obtener un compsito que sea representativo de un perodo particular en el rea minera a explotar. Tambin puede investigarse la procesabilidad de mineral que ser concentrado en el futuro. Hay que obtener una muestra la que ser chancada a no menos de + 1/2 almacenada en bolsas plsticas hermticas purgadas con nitrgeno y colocada en un frezeer. Un freezer casero usualmente es lo ms barato y es adecuado para almacenar muestras por un ao o ms. El muestreo de una planta es generalmente ms fcil y representativo, si se corta peridicamente muestras de la correa que transporta el material seco al molino de barras o bolas, o de la correa que sale de las chancadoras de cono secundario o terciario, a menos que el circuito no tenga by passes (finos de un grizzly) o recicle el sobre tamao.

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El perodo standard escogido para hacer un compsito depender de la frecuencia de fluctuacin en las caractersticas del mineral y los objetivos del test. Para casos especiales una muestra de descarga de pulpa de molino puede ser adecuada, aunque normalmente es prohibido a causa del envejecimiento de la superficie mineral, bajo condiciones normales de la pulpa es imposible de evitar y afecta significativamente la flotabilidad. No es inusual instalar el equipamiento de laboratorio de flotacin en el edificio del concentrador cerca del ltimo molino de bolas o de la descarga del acondicionador. Las superficies minerales frescas fracturadas, en contacto con agua cambian sus caractersticas en segundos, despus sufren un segundo envejecimiento menos rpido, que tambin es incontrolable, as es que los resultados de pruebas efectuadas a pulpas deben ser cuidadosamente evaluadas. Debido a la gran cantidad de informacin requerida para el diseo del concentrador y sus condiciones de operacin, as como de la informacin de background metalrgica y mineralgica del depsito mineral, stas son vastamente diferentes en cada caso. Deben tomarse en cuenta estos factores para fijar el tamao mnimo de muestra que ser representativo, no slo para completar el programa de pruebas, sino tambin para tener un duplicado de reserva, para confirmar los resultados si fuese necesario para terceras partes por ej: bancos o entes financieros que necesiten confirmar informacin. En resumen, los objetivos de las pruebas de un laboratorio de flotacin, generalmente son para determinar:

1. La procesabilidad de un mineral en particular con reactivos convencionales. 2. La factibilidad del mineral para ser procesado en un concentrador ya existente y

las condiciones de operacin para la puesta en marcha. 3. Los reactivos y condiciones requeridas para resultados metalrgicos ptimos

cuando las caractersticas del mineral han cambiado o se espera que cambien a medida que se avanza en el frente de la mina.

4. Optimizacin de una operacin existente o el circuito de un proceso, y/o la

determinacin de los mritos relativos de un set de nuevos reactivos en comparacin con los reactivos existentes en uso en un reactor especfico.

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Para alcanzar estos objetivos, se toman muestras representativas de mineral o de varios minerales que sern procesados en el futuro y se protegen apropiadamente de alteracin. El tamao mnimo de muestra requerido rara vez es menor de 5 a 10 ton. Si se requiere flotacin extensiva. Si se trata de una inversin importante en una mina de oro en la cual se tiene un mineral finamente diseminado la norma es tomar muestras representativas, en el rango de 200 - 1000 ton de mineral. Si el mineral a tratarse est almacenado en un stock pile o proviene de relaves (waste) hay modelos estadsticos de muestreo como los de Taggart o Gy en el cual se relaciona el tamao de la muestra representativa con el tamao de partcula del metal diseminado y el tamao promedio del "blasted ore" al tamao de muestra requerido. Una muestra representativa de arenilla puede ser varias ordenes de magnitud menor que si el mineral est en forma de pedazos de 10". Tratamiento preliminar de la muestra y caracterizacin La evaluacin y ensayo de las muestras a realizar previos a la flotacin, dependen de la familiaridad del operador con la operacin minera en particular y el alcance del estudio a realizar. En todos los casos, la muestra se chequea para ver uniformidad de tamaos y la existencia de finos en gran cantidad. Si prevalecen los finos, estos deben analizarse en forma separada para chequear si su contenido metlico es sustancialmente diferente en composicin al resto del mineral. De ser as, debera revisarse el mtodo de muestreo usado en la mina y asegurarse con el gelogo que la muestra no ha perdido finos y es realmente representativa del depsito mineral a testear. Si las muestras vienen hmedas y no son representativas deben rechazarse y reemplazarse por otras nuevas y secas. Si en cambio el depsito mineral o los relaves son naturalmente hmedo no deberan secarse en tanto el trabajo pueda efectuarse prontamente y las muestras se mantengan selladas para mantener su contenido de humedad. De otro modo un test de flotacin puede hacerse con una muestra representativa que se ha dividido en dos porciones y una porcin se haya secado a la ms baja temperatura posible mediante algn mtodo usual. Si los test de flotacin indican que las muestras secas no dan resultados duplicables o sean iguales a los efectuados en muestras hmedas la nica alternativa para hacer pruebas diferidas es congelar las muestras cuarteadas en batchs cerrados. Cuando se prueban minerales mojados en forma natural, se necesitan pruebas standard para replicar y monitorear envejecimiento de la superficie, durante el perodo de pruebas metalrgicas. Lo usual al recibir una muestra normal es harnear y el material de ms de media pulgada se chanca separadamente en un molino de mandbula. La fraccin de -1/2" se harnea para remover el material de -1/4", el sobretamao se reduce a 1/4" en un molino de rodillos. La muestra completa se homogeniza y se divide en muestras de 10 Kg usando equipos standard. Un rotary splitter (spiming rifle) es conveniente para esta etapa. Las muestras de 10 Kg se sellan en bolsas plsticas, si el tiempo de almacenamiento es largo se colocan en freezer.

Pruebas de Flotacin


Las muestras desconocidas de un programa de exploracin o de terceros se muestrean cuidadosamente y una muestra representativa se enva para anlisis qumico completo, los elementos exactos dependern de la naturaleza del mineral. Adems, se determinarn propiedades fsicas: densidad, dureza, abrasividad, ndice de molienda, etc. Tambin se efecta anlisis mineralgico en muestras al azar para evaluar la uniformidad cristalogrfica del mineral. El informe debera cuantificar los minerales identificados y dar una estimacin de la diseminacin. En esta etapa se tiene una idea del tamao que da una buena liberacin, lo cual se estima por una seleccin juiciosa de muestras metalogrficas. Para la mayora de los concentrados de cobre el anlisis de cabeza debera incluir cobre total y cobre no sulfurado ya que ste necesita un tratamiento distinto, conviene considerar la posibilidad de sulfidizar previo a la flotacin. Rutinas habituales en pruebas de flotacin El procedimiento utilizado en pruebas de flotacin, debe tomar en cuenta la inestabilidad de la superficie de los sulfuros metlicos y los efectos de posible envejecimiento que pueden ocurrir con todos los minerales, as, se debe seguir una secuencia y un ritmo estricto. A menos que el concentrador est en ubicaciones inusuales de altura o latitud extrema, todos los tests se realizan a la temperatura ambiente del laboratorio. Se recomienda que se registre la temperatura de la pulpa para cada test y que se efecten duplicados en la maana y en la tarde, una serie larga de tests puede involucrar un aumento sistemtico de la temperatura durante el da, lo cual puede afectar en forma importante las recuperaciones.

1. El abastecimiento para un da, debera prepararse moliendo en molino de rodillos a -10 mallas y luego homogenizado y pesado con exactitud en muestras que se envasan para cada flotacin. Lo usual es trabajar con batch de 500 - 1000 o 2000 g.

2. Se carga el molino de bolas. Usualmente la carga es 10 Kg de bolas distribuidas en

tamaos de 2 a 1 1/2". Algunos operadores trabajan con una carga variada para evitar el desgaste en el molino real. Si esto ayuda o no a obtener la distribucin de tamao de la planta es cuestin de opinin. En cualquier caso, cualquiera sea el procedimiento elegido, deber ceirse a l estrictamente. Se agrega el mineral y agua hasta tener un porcentaje de slido entre 50 y 70%. A continuacin, si es el caso, se agrega cal para control de pH y aproximadamente la mitad de colector a utilizar en l si este es un aceite insoluble. Se fija el tiempo en el timer y se muele por el tiempo previamente determinado, usualmente 10 min.

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3. Los tests de flotacin los realiza usualmente un flotador y un ayudante. Se coordinan

los tiempos de flotacin con los de molienda, de modo que al terminar una molienda la celda de flotacin est limpia y disponible. La carga del molino usualmente se descarga a una malla gruesa equipada con un embudo de un dimetro mayor que el del molino y que encaje bien con la celda de flotacin. La malla retiene las bolas y estas se lavan con agua para retirar el remanente de mineral. Usualmente se trabaja en el concentrador con densidades de pulpa de 25-40% slidos. Durante las pruebas la densidad de la pulpa vara durante el tiempo del test y debera ser algo mayor que la usada en el concentrador al inicio de la flotacin.

4. Se coloca la celda en su lugar, se baja el agitador a su posicin. El tiempo entre el fin

de la molienda y el inicio del movimiento del agitador de la celda debiera ser constante y confirmado durante cada serie de tests de flotacin.

5. La secuencia exacta a continuacin depender del mineral y del diseo experimental.

Usualmente hay un corto acondicionamiento para ajustar pH y agregar reactivos. Este debe registrarse cuidadosamente as como adiciones posteriores de reactivos. Los setting de la mquina tales como: velocidad de agitacin, flujo de aire y otros deberan estandarizarse y registrarse. Las medidas de consumo de potencia durante el curso de la flotacin pueden ser valiosas, pero no esenciales.

6. Cuando ya se ha iniciado la aireacin, es fundamental la secuencia y ritmo de

paleteo, es el secreto de resultados de flotacin reproducibles. El procedimiento no es el mismo para cada operador, pero s debe ser siempre consistente. Si hay un cambio significativo en la densidad de la pulpa, el flujo de aire se puede ajustar peridicamente con una vlvula, as se estandariza el flujo de aire con un rotmetro.

Dependiendo de la velocidad de flotacin de las distintas especies contenidas en el mineral, el tiempo de paleteo puede ser por ejemplo, una secuencia de una paleteada cada 15 segundos por los primeros 2 a 4 minutos seguido por intervalos de 30 segundos por un periodo similar y continuando con una secuencia de cada 60 segundos. El nivel de la pulpa y de la espuma se mantiene constante, as como el lavado del eje del agitador se puede efectuar con un tubo de goma con un clip sujeto al estanque de agua a un nivel superior. Este lavado se debe hacer por intervalos fijos por cada 60 segundos. El espumante se agrega segn necesidad durante todo el test. Un problema comn es la sobre espumacin. Esta se prev controlando y limitando la cantidad de espumante que se agregar en cada adicin o en algunos casos variando el tiempo en la cual se agregar el colector.

7. Normalmente el concentrado se colecta por iguales perodos de tiempo, separando

cada batch. El proceso de coleccin cubre perodos ms cortos en los inicios. Durante todo el perodo de la flotacin debe anotarse el color del concentrado. Esto puede ser clave sobre la velocidad de flotacin de diversas especies.

8. El tiempo que debe flotarse un mineral, depender del diseo de la planta y de la

cintica del sistema. Usualmente los test fluctan entre los 10 y 20 minutos c/u, pero puede ser de ms de una hora si se desea estudiar la recuperacin lmite de c/especie.

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9. Generalmente las muestras de concentrado se llevan a filtros Buchner a vaco. Lo

mismo ocurre con las colas. Las muestras se secan a baja temperatura y se pesan. Los datos se registran en hojas standard impresas y sirven para que el operador registre todos los datos a intervalos fijos de tiempo.

Con un equipo de 2 personas con experiencia, se pueden realizar hasta 10 test de flotacin por da. En tests en que se chequear limpieza de concentrado o la eficiencia de separacin de subproductos como molibdeno, por ejemplo, se requiere comenzar con muestras de 2 Kg y limpiar en celdas pequeas para 100-200 grs de mineral.

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