ING. M.Sc. NATANIEL LINARES GUTIRREZ DOCENTE ESME/FAINUNJBG TACNA PER 2012nlinaresg6@hotmail.com17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez1 OBJETIVO Al concluir el estudio de este captulo, el lector estar capacitado para identificar, preparar, controlar y dosificar adecuadamente los diferentes reactivos que se utilizan en la flotacin de espumas de los minerales valiosos.Asimismo estar capacitado para establecer los lugares de adicin de los reactivos de flotacin.Tambin estar capacitado para investigar, evaluar y seleccionar las frmulas de reactivos ms eficaces para cada mineral que se desee procesar. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez2 REACTIVOS DE FLOTACIN DE ESPUMAS Los reactivos de flotacin corresponden a sustancias orgnicas e inorgnicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones ptimas del mecanismo fsico-qumico del proceso de flotacin de espumas de minerales, sean estos polares o apolares, sulfuros o no sulfuros; metlicos y no metlicos.17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez3 CLASIFICACIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACIN17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez4 A los reactivos de flotacin los podemos clasificar en tres grandes grupo, a saber: Los Colectores, cuya funcin es la de proporcionar propiedades hidrofbicas a las superficies minerales. Los Espumantes, que permiten la formacin de espuma estable, de tamao y mineralizacin adecuada. Modificadores de pH. Depresores. Activadores. Los Modificadores, que se utilizan para la regulacin de las condiciones adecuadas para la accin selectiva de los colectores. A su vez pueden ser: Para poder entender, la accin de los reactivos de flotacin tenemos que recordar que todos los minerales los podemos clasificar en dos tipos, segn sus caractersticas superficiales:

Polares No polares Apolares

Los minerales con un fuerte enlace superficial covalente o inico se conocen como de tipo polar y exhiben altos valores de energa libre en la superficie polar, la cual reacciona fuertemente con las molculas de agua y por lo tanto son hidroflicos. Los minerales polares se subdividen en varias clases que dependen de la magnitud de la polaridad, la cual se incrementa de los grupos 1 al 5 de la tabla que se muestra a continuacin. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez5 GRUPO 1GRUPO 2MineralFrmula Mineral Frmula Galena PbSBarita BaSO4 Covelita CuS Anhidrita CaSO4 BornitaCu5FeS4 Yeso CaSO4.2H2O Chalcosita Cu2S Chalcopirita CuFeS2 GRUPO 3aEstibinitaSb2S3 Mineral Frmula ArgentitaAg2S Cerusita PbCO3 BismutitaBi2S3 Malaquita CuCO3.Cu(OH)2 Milerita NiS Azurita2CuCO3.Cu(OH)2 Cobaltita CoAsS WulfenitaPbMoO4 Arsenopirita FeAsS Pirita FeS2GRUPO 3bEsfaleritaZnSMineralFrmula OropimenteAs2S3Fluorita CaF2 Pentlandita(Fe,Ni)SCalcitaCaCO3 RejalgarAsSWiderita BaCO3 Au, Ag, Pt, Cu(nativos)MagnesitaMgCO3 DolomitaCaMg(CO3)2 GRUPO 4 Apatita Ca4(CaF)(PO4)3 Mineral FrmulaScheelita CaWO4 Hematita Fe2O3 SmithsonitaZnCO3 MagnetitaFe3O4RodocrositaMnCO3 GoetitaFe2O.H2OSiderita FeCO3 Cromita FeO.Cr2O3Monacita (Ce,La,Di)PO4.ThSiO4 Ilmenita FeTiO3 Corindn Al2O3GRUPO 5 Pirolusita MnO2MineralFrmula Limonita2Fe2O3.3H2OZircn ZrO2.SiO2 Borx Na2B4O7.10H2O WillemitaZn2SiO4 Wolframita (Fe,Mn)WO4 Hemimorfita Zn4Si2O7(OH)2.H2O Columbita(Fe,Mn)(NbTa)2O6BeriloBe3Al2(SiO3)6 Tantalita Fe(Ta2)O6 Feldespato Rutilo TiO2SilimanitaAl2SiO5 Casiterita SnO2 Granate(Al,FE,Cr)2(Ca,Mg,Mn)3(SiO2)3 CuarzoSiO2 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez6 Los minerales no polares se caracterizan por enlaces moleculares relativamente dbiles, es decir, las molculas covalentes se mantienen juntas por las fuerzas de Van der Waals, ello hace que las superficies no polares no se unan fcilmente a los dipolos del agua y en consecuencia son hidrofbicas. Los minerales del tipo apolar son: El grafito El azufre La molibdenita El diamante El carbn El talco Todos ellos tienen alta flotabilidad natural con ngulos de contacto entre 60 y 90. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez7 COLECTORES Los colectores son compuestos orgnicos de molculas complejas de estructura asimtrica y heteropolar, cuya funcin principal es la de adsorberse en la superficie del mineral valioso hidrofobizndola selectivamente dentro de la pulpa, para crear condiciones de reduccin de la energa libre superficial del mineral hidratado (mojado) a un punto donde sea posible la formacin de un permetro de contacto de fases (mineral-agua-aire), favoreciendo la adherencia de la partcula mineral a la burbuja. La mayora de colectores tiene dos partes: Una parte polar, y Una parte no polar Ambas con propiedades diferentes.17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez8 Parte no polarParte polarADSORCIN DEL COLECTOR La parte no polar de la molcula es un radical hidrocarburo, el cual difcilmente reacciona con los dipolos del agua, por ende, tiene propiedades fuertes para repeler el agua, en consecuencia proporciona las propiedades hidrofbicas al mineral, por estar este extremo funcional orientado al agua. La parte polar o inica es la que puede adsorberse selectivamente en la superficie del mineral ya sea por reaccin qumica con iones de la superficie del mineral (quimisorcin) o por atraccin electrosttica a la superficie mineral (adsorcin fsica) . 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez9 MINERALGRUPO NO POLARGRUPO POLAREsquema estructural de un colectorC C C C CHHHHHHHHH SS KOGrupo no polarGrupo polarAninCatin 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez10 CLASIFICACIN DE LOS COLECTORES Una clasificacin general se da a continuacin , teniendo siempre en cuenta lo siguiente: Su disociacin inica. La actividad del anin y/o catin en relacin a la superficie del mineral, y La estructura del grupo solidoflico. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez11 COLECTORES ANIONICOS Son los que ms se usan en la flotacin de minerales por su notable selectividad y su fuerte adherencia a la superficie mineral. Ellos se pueden clasificar de dos tipos y de acuerdo a la estructura de su grupo polar o solidoflico. Estos son:

Colectores aninicos sulfhdricos o sulfhidrilos Colectores aninicos oxhidrilos Los colectores sulfhdricos o tioles son los reactivos que ms se usan en la industria del procesamiento de minerales, por ser ms efectivos para la flotacin de minerales de metales pesados no ferrosos, principalmente los sulfuros. Se caracterizan porque en su grupo solidoflico contiene al sulfuro bivalente. Los ms ampliamente usados de estos colectores aninicos son : los xantogenatos, tcnicamente conocidos como xantatos y los ditiofosfatos conocidos tambin como Aerofloats. Tambin se viene utilizando en aos recientes los dialquil tionocarbonatos, la tiocarbanilida y el mercaptobenzotiazol y en forma limitada los ditiocarbonatos y los alquil mercaptanos, del mismo modo los xantoformiatos o formiatos de xantgeno (Minerec). 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez12 LOS XANTOGENATOS O XANTATOS El mtodo de preparacin del alquil xantato de sodio o potasio, consiste de la disolucin de un hidrxido alcalino en el alcohol alquil, seguido de la adicin del disulfuro de carbono a el alcoholato metlico. Debido a las reacciones altamente exotrmicas, la temperatura de la mezcla debe ser mantenida tan baja como sea posible para evitar la descomposicin del xantato producido. Las reacciones son

R OH+NaOH R ONa+ H2O Alcohol alquil + hidrxido de Sodio Alcoholato de Sodio+ agua

S // R ONa+CS2R O C \ S Na Alcoholato de sodio+disulfuro de carbonoAlquil xantato de sodio (slido)

En consecuencia el xantato tendr la frmula qumica general:

S // ROC\ SMe

Donde Me = Na+, K+, oH+yR = Es el grupo o radical hidrocarburo (hasta 6 tomos) que puede ser variado para controlar su potencia y selectividad. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez13 Otro camino tambin vlido para encontrar el mismo producto es la reaccin de un alcohol y el disulfuro de carbono que se hace reaccionar con hidrxido alcalino.As, de este modo se escribe la siguiente reaccin: ROH + CS2 ROCSH cido xntico ,, S Y ROH + CS2 + KOH ROCSK+H2O,, S donde el anin activo es: S- // ROC \ S y el grupo solidoflico es S // OC \ S 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez14 Los xantatos son sustancias cristalinas duras con un olor caracterstico, que le es propio debido a la existencia de una pequesima cantidad de mercaptanos. Los xantatos de metales alcalinos tienen generalmente tonos claros, desde blanco hasta amarillo claro. Los xantatos que ms ampliamente se utilizan son:

Xantato etlico de potasioC2H5OCS2K Xantato etlico de sodio C2H5OCS2Na Xantato amlico de potasioC5H11OCS2K Xantato isoproplico de potasio C3H7OCS2K Xantato isoproplico de sodio C3H7OCS2Na Xantato hexlico de potasioC6H13OCS2K Xantato butlico sec. de sodioC4H9OCS2Na Xantato isobutlico de sodio C4H9OCS2Na 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez15 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez16 En lo que respecta a la descomposicin del ion xantato, de las numerosas reacciones quese hanconsideradoporvariosinvestigadoresdeladescomposicindelxantatoensoluciones acuosas, hayseis reacciones las cualesson reconocidas como pertinentes a lossistemas de flotacin. A saber: Hidrlisis del ion xantato. H ROCS OH Na O H ROCS NaKK 2 2 212+ + + + + +(cido xntico)I Descomposicin del cido xntico. 2 23CS ROH H ROCSK+ II Descomposicin hidroltica. + + + +23 222 2 22 3 6 3 6 CS CS CO ROH O H ROCSIII (El tritiocarbonato puede descomponerse ms adelante en CS2 y S2-) Oxidacin a dixantgeno. a) e ROCS ROCS 2 ) ( 22 2 2+ b) + + + OH ROCS O H O ROCS 2 ) (2122 2 2 2 2 IV Oxidacin del monotiocarbonato O // R O ROCS +2 221 0 C+ S V\ S- Oxidacin a perxantato. S // +O H ROCS2 2 R O C +H2O VI \ SO- Pellets de xantato INFLUENCIA DEL OXGENO EN LA FLOTACIN CON XANTATO Tambin se ha demostrado que el mineral sulfuro no se une a los aniones del colector sin la accin previa del oxgeno, donde el mecanismo de adsorcin es de intercambio inico entre el colector y el producto de oxidacin, pero un exceso de oxgeno es tambin perjudicial. Al respecto, Plaksin ha determinado lo siguiente:

En ausencia de oxgeno las superficies frescas de los sulfuros se mojan, es decir, adsorben agua. El oxgeno ayuda a la deshidratacin de la superficie del mineral facilitando as la penetracin de molculas de colector, estableciendo el siguiente orden: Primero se adsorbe el oxgeno y luego el colector. La cantidad requerida para la flotacin completa con xantatos se incrementa en el siguiente orden: Galena, pirita, esfalerita, calcopirita, pirrotita, arsenopirita, etc.. La larga exposicin con oxgeno (envejecimiento) impide la adsorcin de los xantatos. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez17 COLECTORES DERIVADOS DEL XANTATO Entre los de mayor importancia tenemos los siguientes:

Xantoformiatos. Tionocarbamatos Esteres xnticos. Mercaptanos. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G18 LOS XANTOFORMIATOS. Son derivados de los xantatos, en consecuencia, son el producto de la reaccin del etil xantato de sodio, con etil cloroformato, esto es: NaCl Et COO CSS O Et SCl O Et CSSNa O Et + + donde su formula estructural es: S O ,, ,, R O C S C O CH2 CH3 Donde el R puede ser un radical etil, isopropil, butil, amil, etc..Son lquidos amarillos, aceitosos por ende insolubles en agua. Ejemplos ms importantes son: Dietil xantoformiato Etil butil xantoformiato Etil isopropil xantoformiato Etil isobutil xantoformiato. Etil sec butil xantoformiato. Etil amil xantoformiato Etil metil amil xantoformiato Losxantoformiatossonlquidosamarillos,aceitososeinsolublesenagua.Eldietil xantoformiato fue utilizado como colector para cemento de cobre en procesos LPF (lixiviacin, precipitacin y flotacin), pero actualmente solo es empleado en el circuito cido de El Teniente (Chile) donde la mejor frmula de reactivos utiliza 30% de gasolina y 10% de MIBC, mejorando as la coleccin de la molibdenita. Esta modificacin redujo fuertemente el costo del colector a quelasdosificacionessiendolasmismasqueconxantoformiatopuroysemantienelas recuperaciones. En cuanto al aspecto operacional, los xantoformiatos pueden ser manipulados mediante tuberas de acero inoxidable de preferencia y PVC (plstico), pero no en presencia de cobre o sus aleaciones. Los plsticos deben ser usados con mucha cautela ya que son buenos solventesdelPVCcomn,perosucedeasconelpolietilenoyelpropileno,porlotanto aceptables.Losxantoformiatossoninflamables.Elproductopurotieneunaltogradode ignicin.Estereactivoestxicoalospeceseirritanteparalaspersonas,pudiendoprovocar vmitos si no se manipula con la proteccin adecuada para uso y manipuleo de reactivos. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G19 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G20 LOS TIONOCARBAMATOS. Los Tionocarbamatos son tambin derivados de los xantatos, que consiste en hacer reaccionar unxantatoconunalquilaluroquedalugaraunester,elcualsehacereaccionarconuna amina para dar lugar al tionocarbamato, proceso desarrollado por Harris, 1954. Las reacciones son como sigue: SH R R NH CS RO NH R NaX R CSS RO X R SSNa C RO ' ' + ' ' + + ' + 2" y su forma estructural general es: S ,, R1 O C NH R2 Donde los radicales R1 y R2 son los que varan Ejemplos de ellos son los siguientes: Isopropil etil tionocarbamato (DOW Z-200) Isopropil metil tionocarbamato. Butil metil tionocarbamato. Isobutil etil tionocarbamato. Isobutil metil tionocarbamato. Etil isopropil tionocarbamato. Lostionocarbamatossonlquidosincoloros,insolublesenagua,peromuysolublesen solventesorgnicosdemodotalquesuempleoenflotacinpuedeestarmezcladocon espumantesencualquierproporcin.Debidoasucontenidodeimpurezas,tienenolora compuestos de azufre. Los tionocarbamatos son colectores muy fuertes o enrgicos y tambin selectivos en circuitos cidos de flotacin. Sus aplicaciones no son generales en la mediana y pequeamineraporsualtocosto,perosienlagranminerapreviaevaluacindesus ventajas. LOS DITIOFOSFATOS O AEROFLOATS 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G21 Losditiofosfatosoaerofloatssontambincolectoresdegranimportanciaenlaflotacindesulfuros quesecaracterizaportenerensugruposolidoflicoalfsforopentavalente.Laestructuradeestos compuestos puede ser presentada con la frmula general RO S \// P /\ RO S Me siendo R un radical hidrocarburo aromtico o aliftico y Me es el tomo de hidrgeno o metal alcalino. Losditiofosfatosseobtienenporvadelainteraccindelpentasulfurodefsforoconfenolesy alcoholes por la reaccin: ROS \// 4ROH + P2S52 P+ 3 H2S /\ RO S H siendoRelradicalalquilodelalcoholoelradicalarilodelfenol.Elanineslaparteactivayest representada por la siguiente frmula ROS \ // P Es la parte aninica / \ RO S- OS \// P Es el grupo solidoflico /\ OS El catin es el Na+, H+ o NH4+ PRINCIPALES CARACTERSTICAS Son steres secundarios del cido ditiofosfrico y se preparan haciendo reaccionar pentasulfuro de fsforo y alcoholes cuyas caractersticas principales son: Lquidos. Se recomienda agregarlos en la molienda o en el acondicionamiento. Diluidos (5 20%) o sin diluir dependiendo de cual se trate (en general tienen poca solubilidad en agua). Algunos tienen propiedades espumantes (Aerofloat 25, 31 y 33). Son colectores de menor potencia que los xantatos. Son ms selectivos que los xantatos. Se usan en la flotacin de sulfuros (Cu, Pb, Zn), algunos de ellos en la flotacin de sulfuros de Fe, metales preciosos y xidos no metlicos. Dosificacin usual 25 100 g/t. Ejemplo, nombre comercial: Aerofloats 25, 31, 33, .., 238, 242, etc. de la Cyanamid (Cytec). La Cyanamid (Cytec) les llama promotor + el nombre comercial, ejm.: Promotor Aerofloat 238. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G22 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G23 Sutherland ha establecido que bajo la accin del agua los ditiofosfatos se descomponen de acuerdo a la reaccin: S // 2(RO)2 P + H2O 2 ROH + 2 H2S + H3PO4

\ SH Enunmedioalcalino,esteprocesotranscurretanlentoquenoinfluyeenlosresultadosdela flotacin. Bajo la accin del cido sulfrico puede tener lugar la siguiente reaccin: S // 2(RO)2 P +H2SO4(RO)2PS2S2P(RO)2 + H2O + H2SO3

\ S H Durante la interaccin de los ditiofosfatos con cianuro de sodio o sulfuro de sodio, se desprenden el cido cianhdrico y el sulfuro de hidrgeno que son txicos. La reaccin es: SS // // (RO)2 P + NaCN(RO)2 P+HCN\\ SH S Na SS // // 2(RO)2 P + Na2S(RO)2 P+H2S \\ SH S Na Conlosionesdemetalespesados,loscidosditiofosfricossoncapacesdeformarprecipitados hidrofbicos difciles de disolver en agua. Los ditiofosfatos son colectores comparativamente dbiles pero dan buenos resultados en combinacin con los xantatos. Tienen alguna propiedad espumante. La mayora se adiciona en concentraciones al 100% (puros) y por lo general se los adiciona en molienda, para lograr un mejor contacto con los minerales valiosos. Slo los solubles se pueden aadir en soluciones no menor de 10% P/V.

Los ditiofosfatos ms comunes son:

Di sec butil ditiofosfato de sodio (AF-238). Di isobutil ditiofosfato de sodio Di butil ditiofosfato de sodio. Di isopropil ditiofosfato de sodio. (AF-211). Dietil ditiofosfato de sodio. (Aerofloat sdico). Mezcla di etil y di butil ditiofosfato de sodio. (AF-208) Di cresil ditiofosfato de sodio + cido creslico + tiocarbanilida(6%) (AF-242 y AF-31). cido creslico + 15% di amil ditiofosfato de sodio. (AF-15) cido creslico + 25% di amil ditiofosfato de sodio. (AF-25) 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G24 ESPUMANTES Losespumantessonsustanciasorgnicastensoactivas(superficiesactivas)heteropolaresque pueden adsorberse en la superficie de la interfase aire-agua. Su funcin principal es proporcionar una adecuadaresistenciamecnicadelasburbujasdeaire,mantenindolasdispersasypreviniendosu coalescenciaounin,demodoquepuedanpresentarsuperficiesdeadherenciaadecuadadelas partculas de mineral flotante, y por consiguiente logra la estabilidad de la espuma de flotacin, la cual areducidosuenergalibresuperficialylatensinsuperficialdelagua.Deestemodolaestructura polar de la molcula del espumante se adsorbe en la superficie de interfase agua-aire con su grupo no polarorientadohaciaelaireylosgrupospolareshaciaelagua,debidoaqueestosgruposlioflicos tienen gran afinidad por el agua. La eficiencia del empleo de los espumantes depende en gran medida del pH de la pulpa, donde su capacidad para la formacin de la espuma es mxima cuando el reactivo se halla en forma molecular. En la figura se muestra la adsorcin de un espumante

Parte polar Parte no polar Aqu se muestra la adsorcin del espumante en la interfase lquido/gas y el colector en la interfase slido/lquido. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G25 CLASIFICACIN DE LOS ESPUMANTES

Se clasifican de la siguiente manera:

Espumantes cidos Alquilarilsulfonatos. Fenoles.

Espumantes neutros. Alcoholes alifticos. Sustancias con enlaces ter Polialcoxialcanos. Monoteres poligliclicos. Dialquilftalatos. Alcoholes aromticos y alicclicos.

Bsicos.

Modificadores de espuma o antiespumantes. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G26 Reactivos espumantes ms usados 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez27 FUNCIN DE LOS ESPUMANTES La funcin ms importante de un espumante es formar una espuma estable, que permite extraer el concentrado, por ende, tiene tambin valiosos efectos en un circuito de flotacin tales como:

Estabilizar la espuma Disminuir la tensin superficial del agua Mejorar la cintica de interaccin burbuja - partcula Disminuir el fenmeno de unin de dos o ms burbujas (coalescencia) Origina la formacin de burbujas ms finas, es decir, mejora la dispersin del aire en la celda de flotacin. Regula la velocidad a la cual las burbujas suben hacia la superficie de la pulpa. Afectan la accin del colector. Incrementa la resistencia de la pelcula de la burbuja mineralizada de la espuma formada. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G28 SELECCIN DE LOS ESPUMANTES Debe actuar a bajas concentraciones y producir una espuma de volumen y estabilidad adecuada. Las espumas deben destruirse fcilmente al salir de la celda. Las espumas deben permitir el drenaje o desaguado o lavado de las partculas finas arrastradas pero no colectadas. El espumante debe ser de bajo precio y efectivo. De nulo poder colector. El espumante debe ser poco sensible a las variaciones del pH y a las sales disueltas en la pulpa. La cantidad utilizada debe oscilar entre 5 y 150 g/t. Para seleccionar un espumante se debe tener en cuenta ciertas condiciones tales como: 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G29 MODIFICADORES O REGULADORES Los reactivos modificadores son utilizados en flotacin para modificar y controlar la accin del colector, ya sea intensificando o reduciendo el efecto repelente al agua sobre la superficie mineral, haciendo de este modo ms selectiva la accin del colector hacia ciertos minerales, asegurando una mejor precisin en la separacin eficiente, razonable y econmica de ellos.

La funcin del modificador implica tanto la reaccin con el mineral, como con los iones presentes en la pulpa, siendo en muchos casos esta reaccin de naturaleza qumica. Los modificadores o regulares segn su accin y uso en flotacin, es variada, reciben este nombre porque no tienen tareas especficas de coleccin o espumacin.

Estos se clasifican como siguen:

Activadores. Modificadores de pH. Depresores. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G30 ACTIVADORES Son sales solubles cuyos iones alteran la naturaleza qumica de las superficies de los minerales valiosos, de tal modo que mejoran o ayudan a la adsorcin de un colector, hacindolos hidrofbicos y flotables, es decir, hacen la accin del colector ms selectiva.

Entre los principales activadores tenemos los siguientes:

Sales solubles de metales pesados no ferrosos, que activan al esfalerita (Cu,Pb), pirita (Cu), cuarzo (Cu, Ca, etc) y ciertos no sulfuros. El sulfuro de sodio y otros sulfuros solubles en agua, se utilizan en la activacin de minerales metlicos no ferrosos oxidados tales como la cerusita, malaquita, etc.. El oxgeno atmosfrico, que activa la flotacin de sulfuros y a algunos minerales no sulfuros. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G31 DEPRESORES Son reactivos que inhiben o evitan la adsorcin de un colector por un mineral volvindolo hidroflico, por tanto, no flotable. Esto permite una flotacin diferencial o selectiva. Una forma de depresin natural es por las lamas presentes en la pulpa que recubren a los minerales hacindolos hidroflicos.

Entre los reactivos que podemos utilizar en flotacin de minerales son:

El sulfuro de sodio (Na2S) y otros sulfuros solubles en agua, se utiliza para deprimir los sulfuros. El cianuro (Na+ o K+) se usa en la flotacin selectiva de sulfuros, utilizado para deprimir la esfalerita, minerales de cobre y pirita. Los sulfitos, bisulfitos, hiposulfitos y ciertos sulfatos (Zn, Fe), se emplean para la flotacin selectiva de menas sulfurosas, deprimiendo principalmente a la esfalerita. El silicato de sodio, se le emplea para deprimir el cuarzo, calcita y otras gangas y para la separacin selectiva de no sulfuros. El cromato y el dicromato de potasio (K2CrO4, K2Cr2O7), para deprimir la galena. Reguladores orgnicos no ionizantes tales como el almidn, dextrina, cido tnico, quebracho, etc., para minerales no sulfuros. La cal (CaO o Ca(OH)2) se le emplea como depresor especial para los iones unidos a los sulfuros en la flotacin de menas sulfurosas. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G32 DEPRESORES El complejo cianuro-zinc deprime a sulfuros de cobre (calcosita) El ferrocianuro y reactivos Nokes - hidrxido de sodio ms pentasulfuro de fsforo- deprime sulfuros de cobre. El Fluorosilicato y ion fluoruro para deprimir cuarzo y silicatos.

Los depresores orgnicos son comnmente empleados en la flotacin de minerales no metlicos y pueden ser categorizados como poliglicol ter, polisacaridos (almidn, carboxilmetilcelulosa, dextrina y goma) y polifenoles (tanino, quebracho, mimosa y extracto de zarzo). La mayor aplicacin est en la depresin de calcita, dolomita, talco y pirofilita, aunque el almidn y la dextrina son usados para deprimir galena, pirita y molibdenita.

El proceso principal de adsorcin es de enlace hidrgeno aunque los polisacridos parecen reaccionar especialmente con los minerales de hierro, favoreciendo as su uso para floculacin y depresin de estos minerales. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G33 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G34 Agente ActivoAdicionado comoUso ComnColector Catinico Cu++CuSO4Activador de sulfuros de Zn, Fe, Co, Ni.Xantato Pb++Acetato de plomoActivador de la EstibinitaXantato Pb++Acetato de plomoActivador de la halitaAcido graso Ca++CaO o Ca(OH)2Depresor de la piritaXantato Activador de la slicaAcido graso Zn++ZnSO4Depresor de la esfalerita y marmatitaXantato Aninico O--AireDepresor de la pirrotitaXantato SO3--Na2SO3Depresor de esfaleritaXantato S--Na2SActivador de mineral oxidado de Pb y Cu.Xantato Depresor de todos los sulfurosXantato CN-NaCNDepresor de sulfuros de Cu, Zn y Fe.Xantato SiO3--Silicato de sodioDepresor de gangas limosasXantato Activador de silicatosCatinico CO3--Na2CO3Activador de sulfuro de plomoXantato Depresor de gangacido graso Coloide orgnico Dextrina, almidnDepresores de ganga limosaXantato Sulfonato de ligninaDepresor de limos carbonceoscido graso MODIFICADORES DE pH La efectividad de todos los reactivos o agentes de flotacin dependen grandemente del grado de alcalinidad (OH-) o acidez (H+) de la pulpa. Por lo tanto, un objetivo primario de una prueba de flotacin es encontrar el valor ptimo del pH para una combinacin dada de reactivos y mena. El pH es uno de los pocos factores que se pueden medir fcilmente en una pulpa de flotacin.

La mayora de Plantas Concentradoras que tratan sulfuros operan con una pulpa alcalina, debido a que produce resultados metalrgicos ptimos y previene la corrosin de los equipos metlicos. Pocas Plantas usan todava pulpas cidas, localizadas donde la mena es muy cida y la cal es difcil de conseguir o donde los minerales son flotados despus de haber lixiviado la pulpa con cido. Los reguladores de alcalinidad ms comnmente utilizados en flotacin son la cal (CaO o Ca(OH)2) y el hidrxido de sodio (NaOH), siendo la cal la ms econmica, pero cuando el ion calcio causa problemas se utiliza el hidrxido. El control del pH cido es generalmente con cido sulfrico (H2SO4) por ser de ms bajo costo. Moderadamente concentrado el cido sulfrico es tambin utilizado para destruir los colectores adsorbidos, principalmente xantatos y cidos grasos, con el fin de hacer hidroflicos a los minerales flotados. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G35 ESPUMAS DE FLOTACIN Las espumas de flotacin deben contar con las siguientes condiciones: Las partculas de mineral a flotarse deben adherirse fuertemente en las espumas. La separacin suplementaria mxima posible, debido a la separacin selectiva de las partculas de ganga, deben producirse en las espumas. Las espumas no deben ser excesivamente estables y deben romperse rpidamente despus de salir de la celda de flotacin, de no ser as, causarn dificultades en las canaletas de recepcin, en el espesamiento y en el filtrado. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G36 PROPIEDADES DE LAS ESPUMAS Las propiedades de las espumas de flotacin son de muy fcil control, si las condiciones fsicas y fsico-qumicas del medio se alteran conjuntamente.

Los factores fsicos que determinan las propiedades de las espumas son:

El espesor del lecho (colchn) de espumas. La velocidad y mtodo de la eliminacin de las espumas. La cantidad de burbujas y partculas minerales presentes. La dispersin de las espumas. La intensidad del movimiento de la pulpa en la capa inmediata inferior de la espuma.

Los factores fsico-qumicos incluyen los cambios en la alimentacin de reactivos que afectan la estabilidad del lecho lquido que separa la burbuja. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G37 ESTRUCTURA DE LAS ESPUMAS DE FLOTACIN Las estructuras de flotacin consisten de burbujas de aire separadas por lechos de agua, que pueden dividirse en tres tipos bsicos, a saber:

Estructura columnar. Agregados de espuma. Pelculas de espuma.

Las espumas de tipo de estructura columnar son muy frecuentes en flotacin de minerales, generalmente en la concentracin de partculas con tamaos normales. Sus caractersticas son: Las burbujas de aire de la capa superior son ms grandes que las de las capas inferiores. Los lechos de agua que separan a las burbujas de aire en las espumas disminuyen en espesor conforme se aproximan a la superficie superior de las espumas. El colchn de espumas es relativamente grueso y vara de 5 a 20 cm. Las burbujas ms grandes generalmente son deformadas. Las espumas de este tipo contienen relativamente ms agua que las espumas de los otros tipos, particularmente en las capas ms inferiores, su estabilidad vara en un rango muy amplio y son extremadamente mviles. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G38 Los agregados de espumas consisten de espumas relativamente grandes que se adhieren entre ellas por las numerosas burbujas de aire. Son ms pequeas que las anteriores aunque la distribucin de las burbujas de diversos tamaos a diferentes niveles en las espumas es similar.

Entre las principales caractersticas de este tipo de espumas son:

Contienen relativamente poca agua. Son completamente estables. Se rompen rpidamente al salir de la celda.

Las espumas peliculares de flotacin son muy similares a los agregados de espumas pero son ms delgadas. Las partculas minerales que suben en las espumas de este tipo son muy grandes, tienen una baja gravedad especfica y generalmente son fuertemente repelentes al agua.

17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G39 ESTABILIDAD DE LAS ESPUMAS La estabilidad de las espumas de flotacin determina una propiedad bsica que es el tiempo de retencin, donde tambin el factor bsico en la ruptura de las espumas es la coalescencia de las burbujas, que tiene lugar cuando es considerable la reduccin del espesor del lecho de agua que separa a las burbujas, cuando no hay suficiente estabilidad de dichas burbujas.

Este lecho de agua se hace ms delgado por las siguientes razones: El agua que separa a las burbujas corre hacia abajo por accin de la gravedad. El agua de los lechos se evapora de la superficie de las espumas. La presin de capilaridad P se produce cuando la reduccin del lecho de agua a alcanzado un cierto punto y el agua pasa al "tringulo de Gibbs", tiende a tirar la cubierta de la burbuja hacia adentro y est dada por la ecuacin Donde: r=Es el radio de curvatura de la superficie de la burbuja. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G40 rPwa 2= Flujo de agua en una seccin plana del lecho de espumas dentro del tringulo de Gibbs 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G41 EFECTO DE LOS REACTIVOS EN LA ESTABILIDAD DE LAS ESPUMAS Los reactivos de flotacin afectan la estabilidad de las espumas de flotacin por alteracin de: La estructura y composicin del lecho de adsorcin sobre la superficie de la burbuja. La naturaleza de la cubierta del mineral sobre estas superficies.

De acuerdo a P.A. Rebinder, todos los estabilizadores del lecho de agua pueden dividirse en tres grupos principales: Sustancias de superficie activa que forman soluciones coloidales o semi-coloidales en el agua, estas sustancias se concentran en el lecho de adsorcin y forman una estructura semejante a la gelatina. Sustancias solubles en agua formando una solucin real (molculas dispersas). Sustancias no polares que son prcticamente insolubles en agua (kerosene).

17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G42 CONSUMO Y DOSIFICACIN DE REACTIVOS PARA FLOTACIN17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G43 Los clculos de consumo de reactivos se realizan para dos circunstancias de empleo y son: -Consumo a nivel industrial (piloto y a gran escala). -Consumo a nivel experimental (laboratorio). A. Consumo de reactivos a nivel industrial. +Para reactivos lquidos (en solucin) lbtonccminGS PQ=* *%, * 317

Donde:GS. = Es la gravedad especfica de la solucin. % P = Es la potencia o la concentracin de la solucin P/V. Q = Son las toneladas de mineral tratadas por da. Para expresar en kg/t , solo se multiplica por 0,5; as: Kgtlbton= * , 0 5 +Para reactivos slidos o lquidos puros: lbtongminQ=0 317 , * CONSUMO Y DOSIFICACIN DE REACTIVOS PARA FLOTACIN 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G44 B. Consumo de reactivos a nivel experimental (laboratorio). Se puede determinar utilizando las siguientes frmulas: +Gramos de reactivos por 1 t de mineral. gtccPS=* **1000 1000100 +Kilogramos de reactivos por 1 t de mineral kgtcc SP=10* *

+Libras de reactivos por 1 ton de mineral lbtoncc SP=19 958 , * * Donde: P=Peso de la prueba en gramos. S=Porcentaje de concentracin de la solucin. cc =N de centmetros cbicos utilizados en la prueba. 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G45 TipoClasificacin y ComposicinForma usual de adicin Aplicaciones tpicas y algunas propiedades Colector Espumantes Reguladores Xantato 1.Etil Na Etil K 2.Isopropil sodio Isopropil K 3.Secundario amil K Amil-K Ditiofosfatos, Aerofloats 1.Dietil-Na 2.Dicresil, 15 % P2S5Dicresil, 25 % P2S5 Dicresil, 31 % P2S5 3.Di-sec-butil-Na Tionocarbamato,etilisopropil(Z-200) Mercaptobenzotiasol cido grasos 1.Talloil(principalmente cido oleico) 2.cido oleico refinado 3.Jabn Na de cido graso Alquil sulfatos y C12 C14 (dodecil a cetil) sulfonatos Reactivos catinicos 1.Aminasprimariasy secundarias. 2.Acetato amina 3.Salesamonio cuaternarias Aceite de pino (o - terpinol) cido Creslico (cresoles) Polipropilen glicoles MW ~ 200 (D-200). MW ~ 250 (D-250) MW ~ 450 (D-450) Polioxietileno (nonil fenol). Alcoholesalifticos:p.e.,MIBC,2-etyil hexanol steres (TEB, etc.) Cal(CaO)olechadadecal (Ca(OH)2). Soda ash, Na2CO3. Soda custica cido sulfrico, H2SO4 Cu++ (CuSO4 . 5H2O) Pb2+(acetato o nitrato de Pb) Zn2+ (ZnSO4)S2- o HS- (Na2S o NaHS) CN- (NaCN o Ca(CN)2) Solucin al 10% Solucin al 10% Solucin al 10 % Solucin al 10 % Solucin al 10 % Solucin al 10 % Solucin al 5 10% Sin diluir Sin diluir Sin diluir Solucin al 5 10% Emulsin lquida Slido Emulsin lquida Emulsin lquida Solucin al 5 10 % Solucin al 5 10 % En kerosn Solucin al 5 10 % Solucin al 5 10 % Sin diluir Sin diluir Soluciones en agua Soluciones en agua Soluciones en agua Si diluir Sin diluir Sin diluir Pulpa Seco Solucin al 5 10 % Solucin al 10% Solucin al 10 % Solucin al 5 10 % Solucin al 10 % Solucin al 5 % Solucin al 5 % Solucin al 10 % Paraflotacinselectivademenassulfurode Cu-Zn, Cu-Pb-Zn Colectormspotentequeeletilparamenas de Cu, Pb y Zn, Au, Co, Ni, y FeS2. Colectivomsactivoperonomuyselectivo; utilizadoparasulfurosactivados(conNa2S), sulfuros Co-Ni. ParamenassulfurodeCuyZn(peronopara Pb); es selectivo, no espumante. SulfurosdeAg-Cu-Pb-Zn,selectivo, espumante SulfurosdeAg-Cu-Pb-Zn,selectivo, espumante Utilizado principalmente para menas de PbS y Ag2S Sulfuros Ag(Au)-Cu-Zn; no es bueno para Pb. Colector selectivopara sulfurosdeCu(opara ZnS activada con Cu) en presencia de FeS2. Para flotar FeS2 en circuito cido (pH 4-5). Colector para fluorita, mena de hierro, Cromita, Cheelita,CaCO3,MgCO3,Apatita,Ilmenita, precipitados de aguas duras (Ca++ y Mg++) ColectoresparamenasdeFe,granate, cromita,barita,carbonatodecobre,CaCO3, CaF2, BaSO4, CaWO4. UsadoparaseparaKCldelNaClyparaflotar SiO3. Usado para flotar cuarzo, silicatos, calcopirita. Iden Proporciona espuma ms viscosa y estable. Espumasmenosbiscosasperoestables; alguna accin colectora. Espuma fina, frgil; inerte al plstico. Espumasligeramentemsestablesquecon D-200. Espumasligeramentemsestablesquecon D-450. Usado como dispersante de calcita en flotacin de apatita. Espuma de textura fina; usado frecuentemente con menas conteniendo lamas. Regulador de pH, depresor de pirita y pirrotita. ReguladordepHdispersordegangas lamosas. ReguladordepH;dispersordegangas lamosas. Reg Activador de ZnS, Feas, Fe1-xS, Sb2S3 Activador de Sb2S3 Depresor del ZnS. Ensulfidizacinactivadordexidosy carbonatos,depresordetodoslossulfurosa mayor conc. Potencia usual de los reactivos de flotacin Reactivos para minerales ms explotados en nuestro pas 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez46 LUGAR DE ADICIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACIN Los reactivos de flotacin para ser adicionados a la pulpa que contiene el o los minerales valiosos a separar deben necesariamente un orden y es: 1. Los modificadores de pH o de superficie segn convenga. 2. Los colectores que por su accin se los denomina primarios o principales y secundarios. 3. Los espumantes. Los lugares de adicin generalmente se determinan experimentalmente en el Laboratorio Metalrgico en funcin de las caractersticas mineralgicas de la mena y la caracterstica de si es o no soluble en agua el reactivo, es decir, en funcin del tiempo que necesita para adsorberse en el mineral valioso. Generalmente la adicin de los modificadores y colectores empieza en la molienda 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez47 Depresory colectorDepresorcolectorespumanteColectorespumanteDepresorConcentradoRelaveAcondionadorRougher ScavengerCleanerRecleanerTanque depreparaci nTanque dealmacenami entoTanque deAl imentaci nA seccin dedistribucin Puntos de adicin de reactivos en el circuito de Pb 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez48 Puntos de adicin de reactivos en el circuito de Zn 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez49 17/05/2012Ing. MSc. N. Linares G50 IMPACTO AMBIENTAL La flotacin, no se caracteriza por ser un contaminante, pero si contaminan sus gangas y desechos del proceso. Los desechos obtenidos del proceso corresponden a slidos (colas) y lquidos (agua con agentes colectores). Los desechos eliminados sin ningn tratamiento qumico de flotacin, pueden contaminar fuentes de agua como ros, esteros y el ocano. La tecnologa actual y la permanente innovacin de los ingenieros metalurgistas han logrado minimizar estos impactos ambientales an por debajo de los lmites permisibles por ley. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez51 SEGURIDAD Y MANEJO DE REACTIVOS PELIGROSOS DE FLOTACIN Qu es una Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS)? Una Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS) es un documento que da informacin detallada sobre la naturaleza de una sustancia qumica, tal como sus propiedades fsicas y qumicas, informacin sobre salud, seguridad, fuego y riesgos de medio ambiente que la sustancia qumica pueda causar 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez52 Cmo lo puede proteger a Ud. la Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS)? Aparte de dar informacin sobre la naturaleza de una sustancia qumica, una MSDS tambin provee informacin sobre cmo trabajar con una sustancia qumica de una manera segura, y qu hacer si hay un derrame accidental. Quin es responsable de preparar la Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS)? Los fabricantes y distribuidores de productos qumicos deben preparar y remitir la Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS) con el primer envo (venta) de cualquier producto qumico peligroso, y el empleador es responsable de poner estas Hojas Informativas al alcance de los trabajadores 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez53 Qu informacin debe contener una Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS)? Las Hojas Informativas sobre Sustancias Peligrosas (MSDS) deben contener informacin bsica similar, talcomo: * Identificacin qumica: Nombre del producto. * Informacin sobre el productor: Nombre, direccin nmero de telfono y telfono de emergencia del fabricante * Ingredientes Peligrosos/Informacin de Identificacin: Lista de sustancias qumicas peligrosas, la lista puede contener todos los componentes qumicos, incluso aquellos que no son peligrosos * Caractersticas Fsicas/Qumicas: Punto de combustin, presin y densidad de vapor, punto de ebullicin, tasa de evaporacin, etc. * Informacin sobre riesgos de fuego y explosin: Punto de combustin, lmites de combustin, mtodos de extincin, procedimientos especiales contra el fuego, peligros especiales de explosin o fuego. * Informacin sobre Reactividad: Cmo reaccionan ciertos materiales cuando se mezclan o se almacenan junto con otros. * Informacin sobre Riesgos para la Salud: Efectos que las sustancias qumicas pueden causar (agudos = inmediatos; crnicos = a largo plazo), vas por las que la sustancia qumica puede entrar al cuerpo (pulmones, piel o boca), sntomas, procedimientos de emergencia y primeros auxilios. * Precauciones para un manejo y uso seguros: Qu hacer en caso que el material qumico se derrame o fugue, cmo deshacerse de los desperdicios del material qumico de una manera segura, cmo manipular y almacenar materiales de manera segura. * Medidas de Control: Ventilacin (local, general, etc.), tipo de respirador/filtro que debe usarse, guantes protectores, ropa y equipo adecuados, etc. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez54 Ejemplo de seguridad de manejo del reactivo NP 107 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez55 SIMBOLOGA UTILIZADA EN SEGURIDAD Y MANEJO DE REACTIVOS 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez56 CLASIFICACION DE RIESGOS Ligeramente peligroso, presenta riesgos de inflamabilidad a una temperatura > 65C. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez57 MUCHAS GRACIAS MSc. ING. CARLOS VILLACHICA LEN, PRECLARO INVESTIGADOR PERUANO QUE TODO METALURGISTA DEBE EMULAR POR SU GRANDEZA PERSONAL, SU PERSEVERANTE TRABAJO DE INVESTIGADOR-INNOVADOR Y DIGNO MAESTRO QUE TODO EL PER DEBE RECONOCER. 17/05/2012MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez58