Propuesta para la inhibición de esfalerita en el proceso de

flotación

• Alumno :Daniel Ruiz Puebla

Propósito del proyecto

Inhibir la actividad indeseada de esfalerita de un 0,0005% a apróx 0,0000001% en el proceso de flotación de cobre y de esta forma evitar su presencia en el concentrado final, permitirá evitar problemas posteriores en la fundición por la formación de acreciones en los hornos, según lo reportado por planta. Adicionalmente se espera obtener una mejora en la recuperación de cobre del proceso.

En la flotación existe transporte de partículas muy finas a la espuma, las cuales son transportadas o “arrastradas” de forma coloidal entre las burbujas. Esto representa en muchos casos un problema para la operación, ya que se transportan partículas sin interés económico al concentrado. En nuestro caso puede resultar beneficioso disminuir el flujo de aire del proceso para disminuir el arrastre de partículas finas de esfalerita al concentrado.

Factores Relevantes del Proceso

• Granulometría: La recuperación y eficiencia del proceso de flotación es dependiente del tamaño. Esto pues las partículas finas son mayormente afectadas por las líneas de flujo alrededor de la burbuja, lo que se traduce en una baja probabilidad de colisión partícula-burbuja. Mientras que las más gruesas no flotan, debido a que se hunden por causa de la fuerza de gravedad.

Potencial Z • La partícula mineral tiene una carga eléctrica

superficial a la cual se absorben iones de carga opuesta . Cuando no existe movimiento relativo de iones entre sólido y líquido se genera un plano de cizalle , la diferencia de potencial entre el seno del fluido y este plano se denomina Potencial Z. Este potencial es muy relevante en el proceso de unión mineral-colector y requiere especial atención para garantizar la selectividad a mineral de interés.

• Colectores Para aumentar la eficiencia en la flotación se utilizan colectores cuya principal función es la de aumentar de forma selectiva propiedades hidrofóbicas al mineral de interés, los más comúnmente usados en el caso del cobre son los colectores del tipo xantato.

• Angulo de contacto Según se favorece o no la adhesión de una de las fases sobre las otras existe mayor o menor mojabilidad, siendo el ángulo de contacto representativo de este concepto . Un ángulo de contacto de 0°corresponde a nula afinidad por el gas (hidrofílico) y uno de 180° corresponde a máxima afinidad por el gas (hidrofóbico).

• Estudios recientes han demostrado que en presencia simultánea de iones de calcio , sulfato y de partículas de yeso de 10 (mg/L) se logra una disminución en el ángulo de contacto de 65% con respecto al ángulo de contacto de la esfalerita activada

Mecanismo de activación de la esfalerita

La esfalerita corresponde un mineral compuesto por sulfuro de zinc (ZnS), ésta se activa en flotación, debido a que el cobre disuelto en solución para PH alto y alta superficie de la esfalerita, se incrusta en sitios activos de ésta en forma de coloide (Cu(OH)2),mientras que para PH más bajo éste se adsorbe uniformemente a lo largo de toda la superficie de ésta, en ambos casos produciéndose un reemplazo de iones Zn(II) por los de Cu(II), los cuales son entonces reducido in-situ a Cu(I).

Lo cual ante la presencia de colectores selectivos para el cobre, hace que la superficie de la esfalerita adsorba estos colectores, los cuales provocan que ésta adquiera propiedades hidrofóbicas, ante lo que flota y se acumula en la espuma.

• Agua de proceso Las especies químicas presentes en el agua recirculada usada en flotación tienen efecto en la recuperación de minerales sulfurados . Por ejemplo, precipitados como yeso de iones de sulfato y calcio disminuyen la flotabilidad de la esfalerita . Aguas de proceso típicas tienen concentraciones de calcio del orden de 700 mg/L, mientras que la concentración de sulfato puede estar al punto de saturación (aprox. 1700 mg/L) o mayores.

Propuesta y Metodología Se propone depresión de la esfalerita activada por la precipitación de sulfato de calcio di hidratado (CaSO4*2H2O) en su superficie. Se sabe que inicialmente tanto la esfalerita como el yeso se encuentran cargados negativamente (rango de ph 5-10)por lo que no existiría adhesión, pero la presencia de iones de Cobre cambia la carga superficial de la esfalerita favoreciendo su unión con el Yeso. Esto disminuiría su actividad y en consecuencia disminuye su afinidad con el colector, evitando que llegue al concentrado final.

Se realizarán 8 acondicionamientos a cada muestra de alimentación a flotación, para el estudio del efecto en la hidrofobicidad de la esfalerita de las siguientes variables : • Concentraciones de partículas de yeso en

solución saturada: 5 y 10 mg/L .• Granulometría de las partículas de yeso:

d80= 5 micrones y d80=7,5 micrones .• Tiempo para adhesión del yeso a la

superficie de la esfalerita activada de: 3 minutos y 5 minutos .

Se realizarán ajustes en el requerimiento de yeso, por aporte de iones de calcio y sulfato presentes en el agua de proceso, de acuerdo a los análisis del agua de proceso considerados en este estudio.

Etapa 1: Muestreo Las muestras se tomarán con la planta funcionando en régimen, una cada día en el mismo turno (mañana o tarde). El muestreo se realizará en un punto previo a la adición del reactivo colector • Alimentación a Flotación. Se tomarán 6 muestras de 5

kg c/u. • Concentrado: Se tomarán 2 muestras de 3 kg c/u. • Agua de proceso: Se tomará una muestra de agua de 10

litros.

Etapa 2: Análisis preliminares

Muestras de alimentación a Flotación:

• Análisis Elemental: A cada muestra se le realizará un proceso de digestión y se les determinará el contenido de cobre, zinc, calcio, mediante espectroscopia de absorción atómica.

• Mineralogía: A cada muestra previamente secada, se les realizará un análisis QEMSCAN para la determinación de las especies minerales presentes .Se espera identificar la presencia de especies que inciden en la hidrofobicidad de la esfalerita tales como minerales de calcio, sulfatos y carbonatos.

• Distribución de Tamaño: Se realizará un análisis granulométrico con el fin de verificar el tamaño de partículas presentes, mediante análisis de difracción láser. Se espera encontrar importante presencia de finos los cuales corresponderían a esfalerita.

• Ángulo de Contacto: A cada muestra previamente secada, se realizará separación magnética de la esfalerita del resto de los componentes de la muestra. Luego se procederá con un análisis de mojabilidad de capas delgadas en laboratorio para la obtención del ángulo de contacto de la esfalerita y su grado de hidrofobicidad. Se espera encontrar esfalerita activada.

Potencial Z: Se mide el potencial Z a la esfalerita separada del resto de los componentes de la muestra a las condiciones de pH y dosificación de reactivo colector de planta, para obtener una medida alternativa a la del ángulo de contacto.

Muestras de concentrado • Mineralogía: A las muestras previamente

secadas, se les realizará un análisis QEMSCAN para la determinación de las especies minerales presentes . Se espera identificar esfalerita entre las especies presentes en el concentrado.

Muestras de agua de proceso • Análisis de metales presentes, mediante

espectrometría de plasma inducido (ICP) • Análisis de todos los precipitados, mediante

espectroscopia de absorción atómica • Análisis de sulfatos, mediante análisis

gravimétrico

Etapa 3: Análisis de las muestras acondicionadas • Análisis superficial por microscopía

electrónica de barrido. Se espera lograr el recubrimiento de la esfalerita con sulfato de calcio di hidratado.

• Ángulo de contacto por mojabilidad de capas delgadas. Se espera lograr una significativa disminución en la hidrofobicidad de la esfalerita.

• Potencial Z: Se mide el potencial Z de la muestra acondicionada en el laboratorio para contrastar los resultados con las mediciones de ángulo de contacto.

• Prueba de flotación para cada muestra acondicionada, utilizando condiciones de planta en cuanto a pH, agua de proceso y reactivo colector.

• Análisis QEMSCAN al concentrado y relave obtenido de las pruebas de flotación para determinar contenidos de cobre y esfalerita.

COSTOS

•

Se utilizó 2 UF/HH

Costos

• Costo total(UF) : 642,6• Valor UF (22/09/2015) : 25.299,78• Costo Total(Pesos) : 16,257,638.63

Rentabilidad del proyecto

• Se sabe que el concentrado tiene un ley de 30% , por lo tanto en el caso del proyecto tendrá 9 kg de Cu, con un 100% de efectividad pero por la esfalerita tiene ley de concentrado 0,0005% tendrá el concentrado 0,00015 kg de esfalerita, por lo tanto nuestra recuperación baja de un 30% a un 29,9995% .

• Radomiro Tomic tiene una producción de mineral de 150.000(t) por día y el concentrado aproximado sería de 45.000(t/d) teniendo una perdida de 0,75(t/d) por culpa de la esfarelita por lo tanto el concentrado disminuye a 44999,25(t/d). Por lo tanto las perdidas en pesos chilenos por día serían 2.5 millones (pesos).

• Por lo tanto como el proyecto salía 16,257,638.63 y nuestra estación de ganacia 2.5 millones, no es rentable el proyecto .

Referencias [1] Washburn, E. W. Physical Review, 1921.

• [2] Effect of calcium, sulphate and gypsum on copper-activated and non-activated sphalerite surface properties;G.I. Dávila-Pulido, A. Uribe-Salas. 2013

• [3] Rao and Finch, 1989; • [4] Pascoe, R., Power, M., and Simpson, B. (2007). Qemscan analysis as a tool for

improved Understanding of gravity separator performance. Minerals engineering, 20(5):487{495.

• [5] Grano, S.R., Wong, P.L.M., Skinner, W., Johnson, N.W., Ralston, J., 1995. Detection and control of calcium sulfate precipitation in the lead circuit of the Hilton Concentrator of Mount Isa Mines Limited. Australia. In: Proc. XIX International Mineral Processing Congress, vol. 3, San Francisco, USA, pp. 171–179.

• [6] Van Oss, C. J., "Interfacial Forces in Aqueous Media", Marcel Decker Inc., New York, 1994.

• [7]Sui, C., Rashchi, F., Xu, Z., Kim, J., Nesset, J.E., Finch, J.A., 1998. Interaction in the Sphalerite–Ca–SO4–CO3 systems. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 137, 69–77.

• [8]Levay, G., Smart, R.St.C., Skinner, W.M., 2001. The impact of wáter quality on Flotation performance. The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy (March–April), 69–75.

• [9]Deng, M., Liu, Q., Xu, Z., 2013. Impact of gypsum supersaturated solution on surface Properties of silica and sphalerite minerals. Minerals Engineering 46–47, 6–15.