CONCEPTOS BSICOS

VARIABLES

OPERACIONALES

EVALUACIN DEL PROCESO DE

FLOTACIN

FLOTACIN

CARACTERSTICAS DE LA FLOTACIN

La flotacin es una tcnica de concentracin que aprovecha la diferencia entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral til y la ganga.

Se basa en la adhesin de algunos slidos a burbujas de aire, las cuales transportan los slidos a la superficie de la celda de flotacin, donde son recolectados y recuperados como concentrado. La fraccin que no se adhiere a las burbujas permanecen en la pulpa y constituyen las colas o relaves.

As, la condicin de flotabilidad es una fuerte adhesin entre las partculas tiles y burbujas, que deben ser capaces de soportar la agitacin y turbulencia de la celda. Estas partculas se dicen hidrofbicas, y las partculas del relave o colas son hidroflicas.

BURBUJAS DE AIRE MINERALIZADAS

VARIABLES DEL PROCESO DE FLOTACIN

Las variables que afectan el proceso de flotacin de minerales son las siguientes :

Granulometra de la mena

Tipo y dosificacin de reactivos de flotacin

Porcentaje de slidos de las etapas de flotacin

Tiempo de residencia del material en las celdas.

pH de la pulpa

Aireacin y acondicionamiento de la pulpa

Temperatura de la pulpa

Calidad del agua utilizada en el proceso

EVALUACIN DEL PROCESO DE FLOTACIN

Los ndices de evaluacin del proceso de flotacin son : recuperacin metalrgica, recuperacin en peso, razn de concentracin, razn de enriquecimiento.

Recuperacin metalrgica : Es la razn entre la masa del material til obtenido en el concentrado y la masa de material til de la alimentacin.

Recuperacin en peso : Es la razn entre la masa del concentrado y la masa de la alimentacin.

Razn de concentracin : Es la razn entre la masa de alimentacin y la masa de concentrado.

Razn de enriquecimiento : Es la razn entre la ley del componente deseado en el concentrado y la ley del mismo componente en la alimentacin.

EVALUACIN DEL PROCESO DE FLOTACIN

Consideremos una celda de flotacin de laboratorio donde : F, C, R pesos de alimentacin, concentrado y relave; f, c, r las leyes del componente til en la alimentacin, concentrado y relave.

Recuperacin metalrgica = Rm

Razn de concentracin = Rc

100xFf

CcRm

C

FRc

BALANCES EN EL PROCESO DE FLOTACIN

Balance de slidos

F = C + R

Balance de finos

Ff = Cc + Rr

Recuperacin metalrgica :

Rm = (Cc/Ff) x 100

Rm = (f-r/c-r)(c/f) x 100

REACTIVOS DE FLOTACIN

Los reactivos de flotacin se dividen en : colectores, espumantes y modificadores.

Colector : es un reactivo qumico orgnico del tipo surfactante, que tiene la propedad de adsorberse selectivamente en la superficie de un mineral y lo transforma en hidrofbico.

Espumante : Es un reactivo qumico orgnico del tipo surfactante, que se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma, en la cual se encuentra el mineral de inters.

REACTIVOS DE FLOTACIN

Modificadores : Estos reactivos pueden ser de tres tipos : modificadores de pH, activadores y depresores.

Modificadores de pH : cidos y bases (Ej.: HCl, NaOH, etc.).

Activadores : Son reactivos qumicos orgnicos o inorgnicos que ayudan al colector a adsorberse en la superficie del mineral a flotar.

Depresores : Son reactivos qumicos orgnicos o

inorgnicos que impiden la accin del colector en la superficie del mineral.

COLECTOR Y ESPUMANTE

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AMIL XANTATO DE POTASIO

TERMODINMICA DE LA FLOTACIN

En la flotacin para que ocurra la adhesin entre una burbuja y una partcula mineral, deben cumplirse condiciones termodinmicas e hidrodinmicas.

En primer lugar debe ocurrir un encuentro fsico entre la partcula y la burbuja (colisin). Para que dicha colisin sea exitosa se requiere que durante el corto tiempo que dura la colisin, tenga lugar un adelgazamiento y ruptura del film de lquido que los separa y se forme una nueva interfase mineral/aire. El hecho de que esta etapa ocurra espontneamente, as como, el que la adhesin sea estable en el tiempo, depende de la hidrofobicidad del mineral.

La flotacin es bsicamente la adhesin de una partcula mineral parcialmente hidrofbica a una burbuja de gas.

TERMODINMICA DE LA FLOTACIN

La propiedad que gobierna la hidrofobicidad es la tensin superficial. Termodinmicamente, la tensin superficial y la energa libre superficial, se definen como :

Donde, A es el rea interfacial, n el nmero de moles presentes en el sistema, p y T la presin y temperatura absoluta, respectivamente.

npT

sA

GG

,,

TERMODINMICA DE LA FLOTACIN

La flotacin se produce cuando el balance de las tensiones superficiales en el sistema trifsico mineral/gas/lquido son favorables.

Termodinmicamente esto queda dado por la expresin que define el cambio de energa libre superficial para la adhesin partcula/burbuja en medio acuoso

Donde, es la variacin de energa libre durante la adhesin partcula mineral/burbuja; y son las tensiones interfaciales slido/gas, slido/lquido y lquido/gas.

LGSLSG

o

adh

LGSLSG

o

adh

G

G

o

adhG

LGSLSG ,,

ECUACIN DE YOUNG

Para el anlisis de la espontaneidad de la adhesin y ante la falta de tcnicas adecuadas para medir experimentalmente y , se recurre a la ecuacin de Young, la cual define un parmetro medible vinculado a la hidrofobicidad, que es el ngulo de contacto, , en funcin de las mismas tensiones interfaciales.

Youg propuso tratar el ngulo de contacto de una gota de lquido colocada sobre una superficie slida plana, como un equilibrio mecnico de las tensiones interfaciales slido/lquido, slido/gas y lquido/gas. La ecuacin resultante es la siguiente :

SG

SL

SLSGLG cos

ANGULO DE CONTACTO

ANGULO DE CONTACTO

As, podemos definir el ngulo de contacto como el ngulo formado por el plano tangente a la interfase lquido/gas y el plano formado por el slido en un contacto trifsico slido/lquido/gas

Se tendr entonces que, cuando un lquido moja completamente a un slido, el ngulo de contacto ser igual a cero, por otra parte ngulos de contacto mayores a cero indicarn mojabilidad y consecuentemente mayor el grado de hidrofobicidad.

Se acepta ampliamente en la literatura que la flotacin de un mineral dado es posible slo si el ngulo de contacto es mayor que cero.

RELACIN ENTRE LA ENERGA LIBRE SUPERFICIAL DE LA ADHESIN PARTCULA BURBUJA Y EL ANGULO DE CONTACTO

Si tenemos que :

As, para y para

De aqu entonces, que minerales cuyo ngulo de contacto con el agua sea cero han sido definidos como hidroflicos y termodinmicamente no flotables. Lo contrario es aplicable a minerales con ngulo de contacto mayor a cero. Sin embargo, debe dejarse en claro que el ngulo de contacto es una condicin termodinmica o de equilibrio del sistema.

Hay minerales que presentan flotabilidad natural, tales como, grafito, talco, etc. La mayora de los minerales presentan un mojamiento completo por el agua y para flotar requieren de un colector que les confiera la hidrofobicidad necesaria para flotar.

1cos LGo

adhG

0,0 oadho G 0,0 oadh

o G

ANGULOS DE CONTACTO DE DIFERENTES MINERALES

TABLA - NGULOS DE CONTACTO DE XANTATOS EN SLFUROS. VALORES REPORTADOS POR KLASSEN AND MOKROUSOV (1963)

N TOMOS

DE CARBONO

EN EL

XANTATO

GALENA CALCOPIRITA BORNITA PIRITA

1 0 0 0 0

2 59 60 60 60

3 68 69 68 67

4 74 78 73 74

5 88 90 86 82

6 100 94 95 95