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INSTITUTO TECNOLOGICO DE SALTILLO VARIOS PROCESOS DE FLOTACION SELECTIVA JORGE TORRES ESQUIVEL PROCESOS DE FABRICACION DE METALES NO FERROSOS

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE SALTILLO

VARIOS PROCESOS DE FLOTACION SELECTIVA

JORGE TORRES ESQUIVEL

PROCESOS DE FABRICACION DE METALES NO

FERROSOS

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Sulfuro de sodio

Sulfuro de sodio

Los reactivos que se usan para sulfurizar son: 

Sulfuro de Sodio Na2S 

Sulfuro Ácido de Sodio (Hidrosulfuro) NaHS 

Sulfuro de Bario  BaS 

El reactivo más usado es el sulfuro de sodio, en contacto con el agua se hidroliza por ser una sal queproviene de una base fuerte y ácido fuerte: 

Na2S + H2O ®  2NaOH + H2S 

NaOH ®  Na + OH- 

H2S  ®  H+

+ SH- 

SH-  ®  H+

+ S-2

Como se puede ver, la reacción de disociación del Na2S introduce iones OH- produciendo alcalinidad, porotro lado los iones hidrosulfito SH- y sulfuro S-2 son los agentes activos que actúan sobre los mineralesoxidados(11).

Si la concentración del sulfuro de sodio es suficiente, se formará, rápidamente un lecho grueso sobre elóxido, produciendo las siguientes reacciones para el caso de la cerusita: 

El cambio de color claro de la cerusita que se ennegrece conforme se forman los sulfuros de plomo, es muymarcado, también se ha comprobado que para flotar cerusita no tiene que estar totalmente sulfurizada y decolor negro(4),siendo suficiente una sulfurización parcial que se manifiesta por el color café, además elsulfurizante debe agregarse significativamente al inicio y el resto hacerlo por etapas en los diferentes puntosdel circuito de flotación.

Como explicamos al inicio, los sulfuros no adsorben xantatos si es que no hay oxígeno en su superficie poresta razón los minerales oxidados y sulfurizados no pueden reaccionar con los xantatos luego de lasulfurización; por lo tanto, no flotan mientras los iones S-2 y S están libres, los cuales deben oxidarse y

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desaparecer de la pulpa, produciéndose la flotación cuando el oxígeno desplaza a los iones sulfurizantes dela solución. 

Estudios recientes sobre sulfidización indican que la presencia de sales de metales alcalinotérreos sonperjudiciales para la flotación, porque reacciona con los productos provenientes de la sulfurización,pasivando los sulfuros o minerales sulfurizados con una capa de carbonato de calcio de acuerdo a lasiguiente reacción:

El uso de hidrosulfuro de sodio: NaHS o ácido sulfihídrico: H2S en vez del sulfuro de sodio es recomendablepara evitar este efecto, formando bicarbonato de calcio soluble en vez de carbonato de calcio insoluble deacuerdo a las siguientes reacciones en medio ácido o ligeramente ácido. 

Celda de flotación ó Celda-columna

Los mismos principios de físicoquímica de superficie que se aplica a flotación en celdasconvencionales son válidos para la flotación en celda-columna, siendo la cinética de flotaciónmucho más rápida en esta última; de esa manera las partículas hidrofóbicas son adheridas a lasburbujas, las cuales ascienden y son removidas como concentrado. A diferencia de las celdas

convencionales, no usan agitadores mecánicos, la pulpa entra a unas 2/3 partes de la zona inferiorde la celda y encuentra una corriente de aire ascendente, el concentrado rebosa por la partesuperior, y simultáneamente un spray de agua colocado en la parte superior lava las espumasremoviendo la ganga o estéril, que se descarga por la parte inferior.

El aire a presión es introducido mediante generadores internos o externos de burbujas y son losinyectores de aire los que reciben mayor atención en toda instalación antigua o nueva; se puedeafirmar que los generadores de burbujas son el "corazón" de la celda-columna.

Aquí algunos conceptos básicos importantes:

1. Holdup.- Se define como el % de volumen en la columna usada por el aire en cualquiermomento, el límite del holdup es 16%. Para fines prácticos se puede usar la siguiente fórmula:Holdup = ( H espuma/ H columna) x 100

2. Impending holdup.- Deficiencia para trasladar el concentrado al labio del overflow.

3. Bías.- Es la relación que hay entre el flujo del relave y el flujo de alimentación; este valor es igualo mayor que la unidad por adición de agua de lavado.

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 4. Spargers.- Son generadores de burbujas en forma tubular con pequeños agujeros a través de loscuales se inyecta aire.

5. Coalescencia.- Periodo en el que no puede extenderse el holdup en una columna; en este puntolas burbujas colapsan y se crea una caída en la recuperación.

Variables más importantes en su operación son:

1. Flujo de alimentación2. Flujo de aire3. Flujo de agua de lavado4. Nivel de pulpa y espuma5. % de sólidos6. Dosificación de reactivos

2.1.1. Zonas de la celda-columna

Se distinguen dos zonas básicas en la celda (figura N.° 1): zona de recuperación o colección y zonade limpieza; sin embargo, cuando se trata de realizar trabajos de investigación (figura N.° 2) sedebe estudiar la celda de acuerdo con lo que a continuación se indica:

1. Zona de limpieza: fase espuma, región que se extiende hacia arriba desde la interfaz pulpa-espuma hasta el rebalse de la columna.

2. Zona de limpieza: interfaz pulpa-espuma, región de longitud arbitraria en la interfase pulpa-

espuma; a esta región se le asigna el espacio entre 0.15 m sobre la interfaz 0.15 m por debajo de lainterfaz.

3. Zona de limpieza: fase pulpa; región que se extiende hacia abajo desde la interfaz pulpa-espumahasta la tobera de inyección del material de alimentación.

4. Zona de colección, región que se extiende hacia abajo desde la tobera de inyección oalimentación hasta los difusores.

Figura N.° 1. Celda-columna (22)

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Figura N.° 2. Zonas de la celda-columna (8)

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2.1.2. Forma de la celda-columna

Se caracteriza por su forma rectangular, cuadrada o redonda con poco diámetro y una gran altura.Prevalece la forma redonda; las formas cuadradas y rectangulares requieren fierro extra, lo querepresenta un gasto adicional.

2.1.3. Aireación de la celda

El sistema de inyección de aire es la parte fundamental de la celda y se realiza mediante inyectoresinternos o externos que buscan mejorar la producción del enjambre de burbujas y el tamaño delas mismas; así, por ejemplo, se han usado inyectores cerámicos, tubos perforados, cubiertos conlonas de filtro y últimamente el generador de burbujas desarrollado por el Bureau de Minas deEstados Unidos. El sistema consiste en la disolución de aire en agua alimentadosconvenientemente a una cámara pequeña que contiene gravas, de preferencia de canto rodado, apresiones que fluctúan entre 60 a 70 PSI. También es importante el burbujeador microcel deProcess Engineering Resources, Inc., que es un mezclador estático para disponerse fuera de lacolumna formando microburbujas que van desde 1000 a 600 micras. Finalmente, podemos

mencionar los slam jet sparger de Canadian Process Technologies de regulación automática degas, que trabajan fuera de la columna y son diseñadas para fácil instalación y mantenimiento enlínea.El control de aire en la celda se hace midiendo el tiempo de éste en el interior de la misma, lo queen inglés se llama holdup, que se define como la fracción de aire presente en la pulpa de cualquiercelda de flotación expresada en porcentaje y se determina fácilmente implementando dos visores:uno en la parte inferior y otro en la parte superior de la columna (figura N.° 3), deduciendo que ladiferencia de niveles a través de dichos visores debe ser proporcional al aire contenido dentro dela celda.

Figura N.° 3. Medida de la presión del gas y dirección de flujo en celda-columna (22)

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2.1.4. Agua de lavado

En la figura N.° 4, podemos apreciar el perfil de la espuma en la celda-columna, zona muyimportante del proceso de flotación; la forma y calidad de espuma serán factores importantes enla eficiencia del proceso.

En la celda-columna el agua de lavado tiene funciones muy importantes:

1. Formar el bías.2. Mantener el nivel de pulpa y espuma3. Limpiar el concentrado.4. Lubricante de las partículas minerales.

Figura N.° 4. Perfil de la zona de la espuma yianatos 1985 (6)

2.1.5. Instrumentación y control

La celda-columna es muy versátil; su control se puede hacer en forma manual, medianteinstrumentación básica (figura N.° 5) o automatizada y conectada a un computador desde dondese puede efectuar el control del proceso.

Figura N.° 5. Celda-columna con instrumentación básica (23)

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2.1.6. Instalación

La instalación de la celda-columna se puede realizar para trabajar en serie (figura N.° 6) o enparalelo (figura N.° 7); en el primer caso se hace con el objeto de realizar todo el proceso enceldas-columna y la instalación en paralelo generalmente trabajará con un circuito adicional deceldas convencionales donde se flotará un scaverger para lograr resultados aceptables en grado yrecuperación.

Figura N.° 6. Instalación en serie (18)

Figura N.° 7. Instalación en paralelo (18)

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TANQUE DE ACONDICIONAMIENTO

En el proceso de óxido-reducción se forma el Xantato de Plomo en la superficie del mineral, dando

como resultado un carácter hidrofilico a la partícula, promoviendo una flotación selectiva más

eficiente, mientras que los minerales de hierro se deprimen.

Varias investigaciones han comprobado que la cantidad de Oxígeno Disuelto en la pulpa y el pHson los parámetros que controlan el proceso, por lo que es muy importante mantener altos nivelesde Oxígeno Disuelto en la pulpa para favorecer el potencial de óxido-reducción y obtener así unaseparación más efectiva del mineral.

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Fig. 1. Tanque de Acondicionamiento

Ventajas

y  Incremento en la disolución de Oxígeno en la pulpa

y  Obtención de un concentrado de mayor calidad

y  Ahorro en reactivos como aerofina y cianuro hasta

un 25%

y  Incremento de recuperación de Ag, Pb y Cu hasta

3%, 6% y 5% respectivamente

y  Reducción en el número de celdas de flotación

y  Mejora en el control del proceso

y  La implementación de la aplicación se realiza en un corto tiempo