Universidad de Santiago de Chile Departamento de ingeniera en MinasMtodos de Explotacin

Etapa de extraccin mineralFlotacin

Carlos Pea Vega 1Samuel Vsquez Caro2, Ingeniera Ejecucin Minas1, 2Profesor: Juan VargasAyudante: Flavia Leiva Lpez

Hoy en da la extraccin de mineral es un proceso elemental para el desarrollo de nuestra sociedad, ya que otorgan una importante fuente de ingreso econmica y de trabajo en el pas, adems los empleamos para construir edificaciones, herramientas de trabajo, utensilios, transporte de energa elctrica y muchas ms aplicaciones que ayudan a mejorar nuestra calidad de vida de forma sustancial. Todos los metales que observamos da a da, no se encuentran en la naturaleza de esas formas o colores, estos tiene un proceso de tratamiento para poder lucir como los observamos.Toda clase de aleaciones que creamos parten teniendo una gnesis, con todos sus componentes disgregados en la corteza terrestre. Esta fuente de recurso mineralgica se encuentra muchas veces en yacimientos bajo la superficie, para aprovecharlos primero que todo deben ser localizados, extrados mediante tcnicas de excavacin, para luego ser cargada en maquinarias de transporte y llevada a una faena de tratamiento.El proceso de tratamiento que entraremos a profundizar es llamado flotacin, que tiene por cualidad ser un proceso fisico-quimico y claro que se sita posterior a la extraccin del material y su respectiva disminucin de volumen, gracias a maquinarias especializadas en el rubro (las cuales no especificaremos).

FlotacinLa flotacin se clasifica como un proceso fsico-qumico de tensin superficial que separa los minerales sulfurados del metal de los otros minerales y especies que componen la mayor parte de la roca original o tambin conocida como mena.Paralelo a este proceso, el mineral molido se adhiere a burbujas de aire previamente insufladas, lo que se evidencia a simple vista el mineral de inters.La adhesin del mineral a estas burbujas de aire depender de las propiedades hidrofilias y aerofilicas de cada especie mineral que se requiera separar de las que carecen de valor comercial y que se denominan ganga.En la etapa previa a esta (molienda), se obtiene una roca finamente dividida y se le incorporan los reactivos para la flotacin. El propsito de darle el tiempo necesario de resistencia a cada uno de los reactivos para conseguir una pulpa homognea antes de ser utilizada en la flotacin. Con la pulpa (o producto de la molienda) se alimentan las celdas de flotacin.Al ingresar la pulpa, se hace burbujear aire del interior y se agita con un aspa rotatoria para mantenerla en constante movimiento, lo que facilita y mejora el contacto de las partculas de mineral dispersas en la pulpa con los reactivos, el agua y el aire, haciendo que este proceso se lleve a cabo en forma eficiente.

Esquema de adhesin selectiva Esquema de celdas de flotacin

Pocas partculas de especies minerales tienen flotabilidad natural. Es decir, no forman una unin estable burbuja-partcula. Esto dificulta el proceso de flotacin y hace necesario invertir las propiedades superficiales de las partculas minerales. Para ello deben mutar su condicin hidrofilia a propiedades hidrofobias mediante el uso de un reactivo colector. Adems, es necesario que posea el tamao adecuado para asegurar una buena liberacin de las especies minerales.ReactivosLos reactivos son fundamentales en el proceso de Flotacin, estos son valiosos en la separacin de la mena, entre ganga y mena mineral. La aplicacin de estos reactivos debe ser minuciosa ya que las variadas composiciones y constituciones mineralgicas de los minerales requieren de una cantidad especfica para que esta sea favorable.-Reactivos espumantes: Su estructura les permite agruparse hasta formar otra fase distinta del resto del fluido, formando una espuma que separa el mineral del resto de la ganga, su objetivo es producir burbujas resistentes de modo que adhiera el mineral de inters.-Reactivos colectores: Favorecen la condicin hidrofobica y aerofilica de las partculas de sulfuros de los metales que se quiere recuperar, para que se separen del agua y se adhieran a las burbujas de aire. Deben utilizarse seleccionando el mineral de inters para impedir la recuperacin de otros minerales.-Reactivos Depresantes: En esta categora se ubican aquellos reactivos que generan un efecto contrario al de los reactivos colectores, pues, estos permiten la concentracin de otras especies minerales que no sean los sulfuros, este tipo de reactivos crean un proceso llamado deflotacion, que es utilizado principalmente en depsitos minerales de una baja concentracin y tambin en los residuos de algunas plantas mineras. Como ejemplo el la extraccin del cobre se utiliza para no recolectar la pirita, sulfuro que no contiene Cu.-Reactivos Modificadores: Estos reactivos sern los encargados de cambiar o modificar las condiciones de la pulpa, y as favorecer o impedir que los reactivos colectores acten sobre los minerales.Dentro de esta categora encontraremos diversos tipos de reactivos que se diferenciaran por su funcin especfica.Reactivadores o activadores (CuSO4), estos reactivos permiten la flotabilidad de ciertos minerales, mejorando la absorcin de un colector. Los reactivadores se encargaran de rectivar la flotabilidad de un mineral oxidado o que ha sido deprimido. Los activadores son aquellos que se encargaran de aumentar la accin de los colectores en la superficie de los minerales .Luego de un circuito Bulk donde se deprime la flotacin de zinc, la aplicacin de sulfato de cobre permitir la reactivacin de los sulfuros de zinc.Reguladores de pH (CaO), sern los encargados de estabilizar el pH de de la pulpa, permitiendo que el proceso se desarrolle de una forma adecuada. Cuando nos encontramos con una pulpa de un pH alto nos encontraremos con un alto grado de flotabilidad.Estados en la FlotacinDurante el Proceso de Flotacin lograremos identificar tres Fases por las cuales nuestro mineral ser trabajado, Estas son: Fase Gaseosa: Representa el aire (en algunos casos otro gas) que se aplica a las celdas de Flotacin, estas burbujas reaccionan con la pulpa del mineral y permiten la adherencia de las partculas hidrofobicas, que se acumularan en la superficie como espuma.

Fase Solida: Es el material rocoso desde donde extraeremos la mena mineral, mediante la flotacin, dentro de esta mena encontraremos metales nativos (plata, oro, etc.) y no ferrosos, sulfuros o especies como el grafito, carbn bituminoso, talco, etc. El tamao ptimo del mineral para el proceso de Flotacin ser entre los 100 a 20 mm aproximadamente.

Fase Liquida: hace alusin a la base donde se depositara el material rocoso, esta base estar formada principalmente por agua que ser la encargada de hidratar los minerales, por los aditivos necesarios para la reaccin qumica de los minerales (modificadores de pH y reactivos modificadores) y tambin por los reactivos que permitirn la mejora de las condiciones hidrofbica y hidoflica de los minerales. Celdas de FlotacionesLas principales caractersticas que determinan si una celda es adecuada para el proceso de Flotacin o no, debern responder a los siguientes puntos:1. Mantener las partculas en suspensin dentro de las pulpas de una forma efectiva, principalmente para que estas no se sedimenten.2. Entregar una buena aireacin, que permita el paso ptimo de burbujas por la pulpa.3. Debe promover las adhesiones burbuja-mineral y tambin las colisiones de estas.4. Debe mantener quieta la pulpa bajo la capa espumosa de mineral concentrado.5. Proveer un transporte ptimo de la pulpa a las celdas.6. Debe entregas un grado de agitacin y aireacin necesaria para el control de la altura de la pulpa y espuma.Su eficacia estar dada por la calidad de los productos obtenidos (forma espumosa), sus bajos consumos de energa, reactivos y espumantes, el tonelaje que esta pueda almacenar y finalmente los gastos de operacin y mantencin del material a tratar.

-Flotacin baja calidad -Flotacin alta calidad

Nos encontraremos con diversos tipos de celdas que se diferenciaran por su capacidad o por los mecanismos que estas emplean. Columnas, gracias a su menor costo de operacin, menor costo de capital, la entrega de un mineral de mayor ley, el mejor control del proceso y su espacio reducido. La celda columnar ha logrado una amplia aceptacin para el proceso de minerales. Mecnicas, son de las ms comunes en el uso industrial su principal caracterstica est dada por un impulsor mecnico que agita y dispersa la pulpa, condiciones que permiten una eficiente adhesin burbuja-partcula, que es lo fundamental en el proceso de Flotacin. Neumticas, estas celdas son carentes de un impulsor propio, lo que obliga a que estas deban utilizar aire comprimido para agitar y airear la pulpa.

Entre las partes fundamentales de una celda tendremos:El Motor, encargado de dar el impulso mecnico a la celda, el cual nos permite la agitacin y dispersin de la pulpa, generando la colisin excesiva entre las burbujas y minerales. El ingreso del Aire ya sea por un medio interno o externo de la celda, ser fundamental para la diferenciacin de los minerales hidrofbicos (ira a la superficie) y los hidroflicos (decantaran).

La primera flotacin es denominada colectiva donde el concentrado contiene dos o ms componentes, y la segunda corresponde a la flotacin selectiva donde se efecta una separacin de compuestos complejos en productos que contengan no ms de una especie individual. Por ejemplo la flotacin del cobre y la molibdenita.

Durante el tratamiento obtendremos tres tipos de resultados. El concentrado, que se almacenara como una espuma en la superficie, este material pasara posteriormente por un proceso de filtracin y espesamiento. Los mixtos sern aquellos minerales que no pudieron llegar a la superficie, estos minerales sern pasados por un proceso de remolienda y clasificacin, una vez obtenido el material se vuelve a aplicar en el proceso de Flotacin. Las colas sern los residuos del proceso estas sern enviadas al espesador de colas y luego al depsito de estas.

Esquema.- proceso contemporneo de flotacin.

ConclusionesLa flotacin como proceso de tratamiento de minerales, ha cumplido un rol fundamental en el desarrollo de la minera chilena y mundial. Luego de sus primeros estudios en 1898 por Francis Emore y su posterior aplicacin industrial en 1905 en Australia a sido un plus para el desarrollo mundial.

En chile, ya sea en explotacin rajo abierto o subterrneo, la aplicacin del tratamiento permiti un aumento significativo en la produccin de cobre, esta nueva tecnologa permiti dejar en desuso parcialmente el mtodo de concentracin gravitacional aumentando la recuperacin de metales desde un 64% a un 90% aproximadamente.

Adems fue de gran ayuda la aparicin de este mtodo, ya que chile junto a Estados Unidos eran los grandes productores de cobre en la dcada de los 30 (repartindose ms del 65% de la produccin mundial de cobre), la aplicacin de est le permiti a chile extraer metales de una mejor ley y a un bajo costo operativo.El modelo de Flotacin a parte de entregarnos grandes beneficios en mbitos econmicos, permiti a la minera chilena el adentrarse en temas ambientales ya que el proceso tambin le permiti la recuperacin de metales contenidos en relaves y escriales, y que estos fueran aprovechados en su totalidad, tambin los adentro en la limpieza de aguas (que poseen un carcter fundamental en la minera) contaminadas con aceites y grasas.En la actualidad el decrecimiento de las leyes de los yacimientos de cobre, ha permitido la utilizacin indiscutida del proceso de flotacin llegando en algunos casos como en la Planta divisin el Teniente a aportar ms de 10.000 ton por ao siendo aplicado solamente en las escorias y los botaderos.

Referencias https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_flotacion.asp http://www.monografias.com/trabajos-pdf5/manual-flotacion-minerales/manual-flotacion-minerales.shtml