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I. INTRODUCCIÓN
El presente informe es una descripción de lo que se pudo ver y escuchar el día
Miércoles 21 de Agosto del 2015 en el cual se expone cuáles son los métodos y
procedimientos que se realizan en un ensayo de Flotación en el Laboratorio
Metalúrgico de la Planta, para de esta manera controlar las variables necesarias
antes de iniciar el procesamiento del mineral en mayor escala.
Los minerales que se procesan actualmente en la Planta Concentradora de
minerales de Santa Rosa de Jangas, proceden principalmente de las labores
mineras de las diferentes zonas de la Región, sobre todo minerales de sulfuro con
diversos contenidos metálicos de Plata, Zinc, Plomo y Cobre.
En el proceso de flotación se aprovechan las diferentes características físico-
químicas de la superficie de los minerales para el proceso de separación: algunos
minerales en una pulpa de grano fino se vuelven hidrófobos añadiéndoles reactivos
(colectores, activadores). El aire inyectado al tanque (celda de flotación) que
contiene la pulpa lleva las partículas hidrófobas a la superficie, donde flotan en
forma de espuma, y entonces se retira. Gracias a las variaciones de pH de la pulpa
y a los reactivos adicionados, se puede recuperar selectivamente diferentes
minerales.
Es necesario conocer la operación unitaria de Flotación a nivel de ensayo para
poder controlar las variables operacionales del proceso como son: la
granulometría, tipo de reactivos, dosis de reactivo, densidad de pulpa, aireación,
regulación del pH, tiempo de residencia y calidad del agua, para no tener
dificultades cuando se procese el mineral en mayor cantidad en la Planta.
Finalmente, un adecuado dominio del proceso va a permitir una mayor
productividad de la planta, cumplir con los plazos de tiempo establecidos y obtener
una mayor rentabilidad económica
El Alumno
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II. OBJETIVOS
La visita técnica que se realizó tuvo múltiples objetivos en los que se puede
mencionar resultantemente lo siguiente:
Parte fundamental es de familiarizarnos y apreciar los equipos y/o
herramientas empleadas en la planta, además de comprender y describir el
pleno funcionamiento de estos equipos ya sea pertenecientes a cada sección
como: en la liberación, flotación y eliminación de agua.
El siguiente Informe tiene por objetivo informar sobre los distintos procesos que
se siguen en la flotación de concentrados de Zn, Pb en la Planta Concentradora de
Jangas.
Describir, en parte, el proceso de las operaciones unitarias para el tratamiento
de minerales, haciendo posible la mejor comprensión, captación y el modo encómo eran empleados los equipos en pleno accionamiento.
Alcanzar una visión panorámica de las plantas de tratamiento de minerales
con el uso adecuado, para cuidar el medio ambiente, en nuestro caso el “Río
Santa”.
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III. PL NT CONCENTR DOR “S NT ROS ” DE J NG S
La Planta Concentradora de Minerales “Santa Rosa” de Jangas. Fue construida
inicialmente por el Banco Minero del Perú con la finalidad de prestar servicio a los
pequeños productores mineros de la zona norte del Callejón de Huaylas,
posteriormente, al liquidarse al Banco en mención, la Planta fue transferida a la
Universidad de Ancash “Santiago Antúnez de Mayolo” específicamente a la
Facultad de
Ingeniería de Minas Geología y Metalurgia, por Decreto Supremo Extraordinario
N° 142PCM/93, publicada el 21-10-1993, tal transferencia tuvo como finalidad
mejorar el nivel de la Universidad y servir como centro de investigación y
producción.
3.1. Acceso y ubicación:
La planta concentradora de minerales “Santa Rosa” de Jangas, se encuentra
ubicado en el Distrito de Jangas, provincia de Huaraz, región Ancash, entre las
cotas 2,750 –2,800 m.s.n.m.
La planta concentradora “Santa Rosa” de Jangas es accesible desde la ciudad de
Huaraz a Jangas mediante una carretera asfalta. La localidad más cercana es el
pueblo de Jangas capital del Distrito del mismo nombre, distante a 2 Km de la
planta concentradora.
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IV. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE FLOTACIÓN:
La definición tradicional de flotación dice que es una técnica de concentración de
minerales en húmedo, en la que se aprovechan las propiedades físico-químicas
superficiales de las partículas para efectuar la selección. En otras palabras, se trata
de un proceso de separación de materias de distinto origen que se efectúa desde
sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades
hidrofílicas e hidrofóbicas.
Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, l íquida
y gaseosa. La fase sólida está representada por las materias a separar, la fase líquida
es el agua y la fase gas es el aire. Los sólidos finos y liberados y el agua, antes de la
aplicación del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de sólidos
variables pero normalmente no superior a 40% de sólidos. Una vez ingresada lapulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los
centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas.
Para lograr una buena concentración se requiere que las especies que constituyen
la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas previas de chancado
y molienda. Para la mayoría de los minerales, se logra un adecuado grado de
liberación moliendo a tamaños cercanos a los 100 micrones (0,1 mm). Al aumentar
el tamaño de la partícula, crecen las posibilidades de mala adherencia a la burbuja;
en tanto que las partículas muy finas no tienen el suficiente impulso para producir
un encuentro efectivo partícula burbuja.
En un proceso de concentración de minerales ideal, la mena mineral se divide en un
concentrado enriquecido con el componente útil y una cola con los minerales que
componen la ganga.
Por su parte, la estabilidad de la burbuja dependerá del espumante agregado.
Reactivos Usados en la Flotación
Los reactivos de flotación corresponden a sustancias orgánicas que promueven,
intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del
proceso.
4.1. PROCESO DE FLOTACIÓN:
La flotación de minerales requiere de la utilización de reactivos de flotación
(tensoactivos), los cuales pueden ser colectores o espumantes.
Estos reactivos químicos tienen una cabeza polar activa que es capaz de reaccionar
con la superficie del mineral y, una cadena no polar (apolar) que sólo interactúa a
través de fuerzas muy débiles, lo que le da como característica principal el ser
hidrofóbica.
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La necesidad de utilizar estos reactivos en la flotación, surge porque el proceso se
basa en las propiedades superficiales de las partículas minerales. Estas propiedades
superficiales de las partículas minerales son importantes porque el sistema de
flotación es un sistema heterogéneo, que está formado por:
Fase Sólida: Minerales útiles y Minerales no útiles (Ganga) Fase Líquida: Agua con reactivos de flotación (disueltos)
Fase Gaseosa: Burbujas de Aire
Luego la posibilidad de que algunas partículas floten selectivamente dependerá de
cómo se comporten en las distintas interfases:
Interfase Sólido-Líquido
Interfase Sólido-Aire
Interfase Líquido-Aire
Uno de los fenómenos más significativos en la flotación es la mojabilidad superficial
de los sólidos, lo cual permite clasificarlos en dos tipos:
Sólidos Hidrofóbicos (aerofílicos): Que no se mojan
Sólidos Hidrofílicos (aerofóbicos): Que se moja.
4.2. REACTIVOS DE FLOTACIÓN:
Cuando es de interés la concentración de minerales metálicos sulfurados
naturalmente hidrofílicos, es necesario usar reactivos de flotación como: los
colectores ó promotores; los espumantes; y, los modificadores.
Colectores o Promotores:
Los Colectores o Promotores se adsorben selectivamente en la superficie de
los minerales sulfurados, la hidrofobizan, lo que le permite alcanzar mayor
estabilidad en la interfase sólido-aire, dándose las condiciones para que las
partículas de mineral se unan a las burbujas de aire.
Xantatos (SF-114) Ditiofosfatos (SF-554)
Xantoformiatos (SF-203) Tiocarbonatos (SF-323)
Los colectores se adsorben en la superficie de los minerales con ciertaorientación. El grupo no-polar se orienta hacia la solución e imparte
“hidrofobicidad”. El grupo polar se orienta hacia la superficie del mineral.
Espumantes:
Los Espumantes dentro de su acción, son capaces de orientarse en la
interfase líquido aire, disminuyendo la tensión superficial del agua.
Con ello se logra una espuma estable cuyas burbujas no se rompen, lo cual
permite la recolección y posterior evacuación de las burbujas cargadas conlos minerales valiosos.
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Aceite de Pino (AP)
Metil-Isobutil-Carbinol (MIBC)
Glicoles (Dow-Froth)
Modificadores:
También es necesario en muchos casos la utilización de reactivos activantes
o depresores, los cuales modifican selectivamente la superficie de los
minerales para facilitar o inhibir la adsorción de los COLECTORES; y, la
utilización de reactivos reguladores del pH (Cal o Ácido Sulfúrico) de la pulpa.
Cal
Ácido Sulfúrico
Sulfhidrato de Sodio.
Los reactivos Modificadores, por otro lado, tales como activadores, depresores o
modificadores de pH, se usan para intensificar o reducir la acción de los colectores
sobre la superficie del material.
4.3. CIRCUITOS DE FLOTACIÓN:
Los objetivos metalúrgicos más significativos son: Obtener una alta recuperación
conjuntamente con una alta ley en el concentrado.
La recuperación es el porcentaje en peso de mineral útil (cobre) contenido en elconcentrado en relación al mineral útil contenido en la alimentación del mineral.
La Ley del Concentrado es el porcentaje en peso de mineral útil contenido en el
concentrado en relación al peso de concentrado.
Ambos parámetros se relacionan en forma inversa. Una operación de flotación
primaria ("rougher") permite obtener una alta recuperación con una baja ley de
concentrado. En cambio de una operación de flotación de limpieza ("cleaner")
permite obtener una baja recuperación con una alta ley de concentrado, generando
una cola de alta ley que debe ser re-circulada como alimentación a las etapas de
flotación previas o intermedias.
La combinación de diferentes etapas de flotación permite configurar los circuitos de
flotación, en los cuales se pueden considerar bancos de celdas en flotación de
limpieza de concentrados ("cleaner"), flotación de re-limpieza ("re-cleaner") y
flotación de barrido de colas ("scavenger").
a)
Circuito Primario ( ROUGHER ):
En este circuito se procesa la alimentación a la planta de flotación. Como
circuito recuperador se logran altas recuperaciones y las leyes delconcentrado son bajas debido a partículas mixtas que flotan. El concentrado
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primario, puede enviarse a un circuito de re-molienda para lograr mayor
liberación.
b)
Circuito de Limpieza ( CLEANER ):
En este circuito concentrador se persigue aumentar la ley del concentradoprimario a fin de alcanzar los requerimientos de calidad que exigen las
fundiciones. En este circuito, muchas plantas están empleando celdas de
columnas en reemplazo de las celdas con agitación mecánica. Estos circuitos
operan a menor densidad de pulpa que los circuitos "rougher - scavenger"
con el objeto de aumentar la selectividad. Para asegurar la recuperación de
partículas de flotación lenta, el tiempo de retención de la pulpa en cada etapa
"cleaner" debiera ser a lo menos tan largo como el circuito "rougher".
c)
Circuito de Barrido ( SCAVENGER ):
En este circuito recuperador se alimenta la cola del circuito de limpieza para
flotar las partículas no flotadas en la etapa de limpieza. Su concentrado es de
baja ley y se puede retornar al circuito de re-molienda, mientras que la cola
se junta con la del circuito primario para conformar las colas finales de la
planta.
4.4. VARIABLES OPERACIONALES RELEVANTES EN EL PROCESO:
Algunas de las variables de mayor importancia para el proceso de flotación son:
Granulometría: Adquiere gran importancia dado que la flotación requiere
que las especies minerales útiles tengan un grado de liberación adecuado
para su concentración.
Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores,
espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso dependerá de la
selección de la mejor fórmula de reactivos.
Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el proceso
dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance
económico desprendido de la evaluación de los consumos.
Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el proceso
que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos.
Aireación: La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación en
beneficio de la recuperación o de la ley, respectivamente. El aire es uno de
los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotación, junto con el
mineral y el agua.
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Regulación del pH: La flotación es sumamente sensible al pH, especialmente
cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmula de reactivos tiene un
pH óptimo ambiente en el cual se obtendría el mejor resultado operacional.
Tiempo de Residencia: El tiempo de residencia dependerá de la cinética de
flotación de los minerales de la cinética de acción de reactivos, del volumende las celdas, del porcentaje de sólidos 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 recirculación de espesadores que
contiene cantidades residuales de reactivos y sólidos en suspensión, con las
consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculación.
Reactivos de Flotación Utilizados en laboratorio
Colector XAP ó xantato amílico de potasio
Propiedades químicas y usos:
Es un producto que se aplica generalmente en aquellas operaciones que
requieren el más alto grado de poder colector. Se usa en la flotación de
minerales sulfurosos de cobre. Los xantatos tienden a descomponerse
en soluciones con un pH inferior a 6.0.
Se aplica con especial éxito en la flotación de la pirita que contiene oro.
Precauciones de Manejo:
Los xantatos son estables durante largos períodos 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 descomposición son combustibles.
Los xantatos, en términos generales, deben manipularse con el mismo
grado de precaución que se aconseja para otros productos químicos
orgánicos.
Cal en Flotación:
Las plantas de procesamiento de minerales, usan cal como modificador
de pH.
El objeto de adicionar la cal en los procesos de flotación es para ajustar el
pH, cambiando las propiedades electroquímicas de la pulpa, y así lograr una
mejor acción de los reactivos espumantes y colectores, mejorando la
interacción del colector con la superficie de mineral útil.
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V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Limpieza del equipo experimental de molienda:
Para limpiar el óxido de las bolas
del molino se procedió a colocar
las bolas de acero dentro del
cilindro metálico y se le agregó
cal, y se procede a gira por
aproximadamente 6 a 7 minutos.
Finalizada la operación anterior,
se lavaron las bolas de acero y el
recipiente con abundante agua
hasta que la mayoría de
impurezas desaparezcas.
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Proceso de molienda:
Se recogió una muestra de
aproximadamente un kilo de
mineral cuyas leyes de cabezason: Pb: 10.99% y Zn: 9.95 %
Se ingresó al molino de bolas la muestra pesada y se mezcló con 1000ml de
agua, además de los siguientes reactivos: 5 cc de complejo (10%), 5cc se
sulfato de zinc (10%), 2 cc de bisulfito de sodio al 5% y 0.3 cc del promotor
3418 al 1%
Toda la mezcla anterior se molió por aproximadamente 15 min en el molino de bolas
a)
Proceso de flotación del Plomo:
La muestra obtenida en el recipiente
(acondicionador) se colocó en el equipo de
flotación.
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Para la flotación del plomo, inicialmente
se añadió 2 cc del depresor Mix al 10%, se
añadió 2 cc del complejo, 0.5 delpromotor 3418 al 1%, 1g de F-70 y
finalmente se echó el Xantato (Z-11al 1%)
en las siguientes dosis: 0.3 +0.2 +0.3 + 0.5
Se efectuó el plateo en la cual se
notaba que el plomo aún no se
encontraba en un estado óptimopara su flotación.
Después de 4 min de
acondicionamiento y continuo
plateo, se procedió a jalar la
espuma, teniendo cuidado de no
levantar la pulpa desde el fondo
para no contaminar con zinc al
plomo recuperado.
La operación termino cuando, en
el último plateo, se visualizó que
estaba flotando el zinc. El tiempo
total de recuperación fue de 16
minutos
Finalmente, para la limpieza del plomo se utilizó Complejo al 10% en cantidades
de 0.5 cc en una primera dosis y de 0.5 cc en la segunda dosis.
Además de agregar 0.3 cc de Xantato al 1%
b)
Proceso de flotación del zn:
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El primer paso fue elevar el pH, para ello se
añadió cal hasta obtener un pH entre 9 y 10.
Luego se agregó 5 cc de sulfato de cobre al
12% para activar el Zn. Este paso de
acondicionamiento duro aprox. 5 minutos. Se vertió Xantato para que las espumas que
se van formando sean consistentes; en un
primer plateo verificamos por medio del color
chocolate de la pulpa, que se empezó a
recuperar el zinc.
Se empezó a jalar la espuma de la superficie
en un recipiente para la recuperación del
zinc.
Se repitió el proceso hasta que laespuma sea de color blanco. Para mejor
recuperación se va agregando Xantato
en pequeñas dosis espaciadas de: 0.2
+0.3 +0.2 + 0.3. La operación termino
cuando al platear el relave, se identificó
que ya no había presencia de zinc.
Finalmente la limpieza del Zn se hace
agregando 0.2 cc de Z-11, cuidando que
el pH se encuentre entre 9 y 10.
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VI.
CONCLUSIONES:
Para realizar una flotación optima, otro de los parámetros de fundamentalimportancia es la granulometría del mineral que proviene de molienda. Deltamaño adecuado de la partícula se podrá obtener un concentrado final óptimo y
que den satisfacciones económicas apropiadas.
El laboratorio de metalurgia, hechas las pruebas, del mineral que va a serprocesado nos brinda datos importantes para el procesamiento posterior delmineral, dándonos de esta manera una visión bastante amplia y clara, de usar,tanto insumos como dar el mantenimiento optimo a nuestro equipo de flotación.
Dentro del sistema de flotación podemos darnos cuenta que los reactivoscumplen una función importante, cuya dosificación por ende es de vitalimportancia, para lo cual se realizan pruebas metalúrgicas, para un análisis previo
a la flotación en planta.
La planta de procesamiento de minerales de Jangas es para pequeña mineríadebido a la tecnología con que cuenta y capacidad de tratamiento.
Dentro del laboratorio químico los resultados del análisis químico, nos da aconocer o nos muestra el porcentaje del mineral flotado y de esta manera poderdarnos cuenta si todo el proceso realizado es lo adecuado, y si las leyes dadasfavorecen al interesado.
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VII. BIBLIOGRAFÍA
IVÁN ÁVILA ACOSTAS Ingeniería metalurgia.
GARCÍA ROSALES, Fernando “Informe de Practicas PRE
Profesionales de la Planta Concentradora Santa Rosa
Ing. Mario Acerrón Madueño Cálculos Metalúrgicos en las PlantasConcentradoras.
Metalurgia General.
UNASAM E.I.A. Planta Concentradora Santa Rosa de Jangas.
Ing. Ángel Egas Saenz Evaluación de Plantas Concentradoras.
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