01 cien años de flotación de cobre en chile_ estado del arte, s. castro

7/28/2019 01 Cien aos de Flotacin de Cobre en Chile_ estado del arte, S. Castro

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CIEN AOS DE FLOTACINDE COBRE EN CHILE:ESTADO DEL ARTE

Sergio CastroDepartamento de Ingeniera Metalrgica

Universidad de Concepcin-Chile.

Seminario Cytec Flotacin 2010

(21-22 octubre-Antofagasta)


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Primer centenario de la flotacin deminerales de cobre.

El presente trabajo se ha preparado para conmemorar el

primer centenario del proceso de flotacin de minerales de cobre

en hile um

lirse ur n

e el 2011.


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Historia de la flotacinde minerales de cobre

En Chile, la primera aplicacin de la flotacin a minerales decobre se implement en la planta de El Teniente en 1911(Braden Copper Co., actualmente Codelco-Chile desde 1976),en reemplazo de la concentracin gravitacional.


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Historia de la flotacinde minerales de cobre

En Estados Unidos, se reconoce a James Hyde como elimpulsor de la primera planta de flotacin comercial de cobre enla mina Black Rocken Butte-Montanacon inicio de actividadesen 1911, que combin separacin gravitacional y flotacin.Posteriormente, la primera planta que us exclusivamenteo ac n en ue nge sen umas oun ry- a orn a, en

1914-1916 .

En Australia La primera aplicacin industrial en cobre, podraser alrededor de 1910-1911 en la planta de Kadina in South

Australia; Kyloe Copper Mining en New South Wales; o en laplanta Mount Morgan-Queensland.


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La investigacin detrs de latecnologa rol de los cientficos.DESARROLLO DE REACTIVOS DE FLOTACIN

Y AVANCES EN INVESTIGACIN BSICA

A.M. Gaudin, 1935 en Montana School of Mines,

Considerado el padre de la flotacin en USA.


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Reconocidos investigaron de los fundamentos de laflotacin

Nat Arbiter Ian Wark D.W. Fuerstenau


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Ao Reactivo qumico Funcin1901 cido sulfrico

Sales (NaHSO4)Aceites

Generador de burbujas de gasGenerador de burbujas de gasColector para minerals sulfurados

1905Sulfuro de sodio

Activador para minerals oxidados de metalespesados

1909 Cetonas, aldehidos Espumantes solubles1910 Alcalis Depresante de esfalerita1912 Dicromato de sodio Depresante de galena1913 Dixido de azufre

Sulfato de cobreDepresante de esfaleritaActivador de esfalerita

1921 Tiocarbanilida Colector levemente soluble1922 Cianuro Depresante de esfalerita y pirita1923 Sulfuros alcalinos Depresantes

Hitos en desarrollo dereactivos de flotacin

Jabones

Colector para minerals tipo xidos1925 Alquil xanthates Colector soluble para sulfuros metlicos1926 Ditiofosfatos Colector 1928 Silicato de sodio

Carbonato de sodioDepresanteRegulador de pH

1931 Almidn Depresante1934 Alquil sulfatos Colector de minerales No-metlicos

1935 Alquil aminas Colector catinico1952 Polipropilen glicoles Espumantes solubles (poli-teres)1954 Tionocarbamatos Colector para minerales sulfurados (cobre)1965 Hidroxamatos Colector quelante para xidos de Cu, Fe1985

Aductos alkoxicarbonilosColector/modificador para sulfuros y no-sulfuros

Sir Ian Wark, 1983


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Tcnicas experimentales Investigadores

Flotacin de laboratorio a mini-escala J.F. Gates and L.K. JacobsenA.M. GaudinM.C. Fuerstenau

Tubo de Hallimond A.F. HallimondE.W. EwersD.W. FuerstenauH.S. Choi and I. Iwasaki

Determinacin de ngulo de contactopor el mtodo de la burbuja cautiva

A.F. Taggart, T.C. Taylor and C.R. InceI.W. Wark and A.B. CoxR.H. OttewillJ.S. LaskowskiS. Chander and D.W. Fuerstenau

Densidad de adsorcin/isoterma A.M. GaudinP.L. deBruyn, I. Iwasaki and G.A.

ParksP. Somasundaran and D.W. FuerstenauJ.M. Cases

Hitos y avances entcnicas experimentales

Potencial zeta o electrocintico S.C. Sun and A.M. Gaudin

A.S. Buchanan and DJ. OConnorD.W. Fuerstenau

Espectroscopa infrarojaEx situIn situ

M.E. Wadsworth and A.S. PeckJ. Leja and G.W. PolingJ.D. MillerJ.A. MielczarskiJ.D. Miller

Electroqumica

Potencial de resposoPolarizacin: voltametraEspectroscopa de impedancia

I.W. Wark and A.B. Cox

J.C. Nixon and S.G. SalamyJ.T. Woodcock and M.H. JonesR.WoodsW.J. TraharS. Chander and D.W. FuerstenauP.A. Richardson

Arthur F. Taggart


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Fundamentos de la flotacin

Prof. Janusz Laskowski


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Principales colectores tilicos paraminerales de cobre

Frmula estructural Nombre Tipos frecuentes del radical R1 S

R1 O C

1 S- (Na +)

Xantatos

CH 3 CH 2 Etil

S

PR2 O

Ditiofosfatos

S

R1NHC O R2

Tionocarbamatos

S S

R1 O C S C O CH 2 CH 3

Xantoformiatos

CH 3CH

CH 3

CH 3

CH CH 2

CH 3

Isopropil

Isobutil

S- (Na +)


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Teora electroqumica de la flotacin

Dr. Ronald Woods


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Teora electroqumica de flotacin de sulfuros

La teora actual de flotacin de minerales sulfurados fue desarrolladaprincipalmente por R. Woods en Australia, y se conoce como la teora

electroqumica de la flotacin, o teora del potencial mixto.

Concepto de potencial mixto


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Mecanismos electroqumicos


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(Richarson and Walker, 1985)

Relacin entre el potencial de acondicionamiento y la flotabilidad de sulfuros de Cu y Fe


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AVANCES EN LA TECNOLOGA DE CELDAS


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Tipos y funciones de la celda deagitacin mecnica

Existen dos tipos de celdas de agitacin mecnica:

Celda auto-as irant . e ., Denver, Wemco-

SmartCell). El flujo de aire se controla por la presinde succin creada por el impulsor y depende de suvelocidad de giro.

Celda de aire forzado (p. ej., Outokumpu,Dorr-Oliver). El aire se introduce en la pulpamediante un compresor.


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Celda auto-aspirante vs. Celda de aire forzado

patrones de recirculacin de flujo de pulpa en celdas de flotacinmecnica:

Celda auto-aspirante (Wemco) Celda de aire forzado (Dorr-Oliver)


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Patrn de flujos de pulpa en celda Wemco

SmartCell

Transporte de mineral enuna celda convencional


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Celdas Wemco gran volumen

(130, 160, 250, 300 m3

)

Banco de celdas Wemco-SmartCell

instaladas en Per

Esquema de montaje y mecanismo de control

en cajn de descarga de colas

Primera celda Wemco-SmartCell de 8.830 pie3

instalada en Chile el 2004


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Celdas Dorr-Oliver

Celdas de flotacin Dorr-Oliver de gran volumen instaladas en planta


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Celda Dorr-Oliver

Esquema del rotor (a); y visin general de partes de una celda Dorr-Oliver (b)


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Celda Outokumpu

Planta de flotacin con

celdas industriales de 160 m3

Zona de espuma


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Celda Outokumpu(de aire forzado)

Esquema del impulsor/estabilizador Esquema celda TankCell


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Celda SkimAir de Outokumpu

Instalacin industrial celda SkimAir para partculas gruesas en underflowde ciclones


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Celdas METSO

Esquema de la celda METSO

Celdas METSO de gran volumenLnea de celdas METSO en arreglo 2x2


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DESARROLLO DE CELDAS


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Celda en columna

CONCENTRADO

ZONA LIMPIEZA

La columna de flotacin fue inventada en Canad en 1962 paraminerales de hierro, pero estuvo en desarrollo experimental hasta1978 cuando D. Wheeler logra los primeros resultados industrialespara Mo en la planta de Gasp-Canada.

ALIMENTACION

ZONA COLECCION

COLA

AIRE

Zonas de una columna de flotacin

Celda en columna industrial


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Columna de flotacin

zona de espuma en columna de flotacin Inyeccin de aire en columna de flotacin


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Control automtico en columnas

ConcentradoAlimentacin

Agua

LC

LT

SET LEVELFI

ConcentradoAlimentacin

AguaFI

LT

Aire

Cola

FDC

FT

FI

SET BIAS

Aire

Cola

FI

SET LEVEL LC

Control automtico de BIAS Control automtico de NIVEL


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Celda Microcel

La celda Microcel fue desarrollada en el

Virginia Centre for Coal and MineralProcessing, por Roe-Hoan Yoon; y patentadaen 1998 Yoon et al. USA atente nmero

5,814,210, 1998).


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Celda Microcel

Esquema de una celda Microcel Celdas Microcel industriales


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Celda Microcel

Sistema de generacin de burbujas

Mezclador esttico Microcel


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Celdas no-convencionales:diseo reactor-separador independiente

Concepto de celda donde el reactor y el tanque separador de espuma estn en

compartimentos separados


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Celda Jameson

Se conoce con este nombre a una celda

desarrollada por G. J. Jameson en laUniversidad de Newcastle en Australia en1986 en con unto con la em resa Mount Isa

Mines Ltd.


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Celda Jameson

Diagrama esquemtico celda Jameson


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Tubo downcomer


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Celda Imhoflot

La celda neumtica imhoflot se introdujo en

1988 y se atribuye al diseo delDr. Rainer Imhof de Alemania.


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Celdas neumticas

Imhoflot G-cell y V-cell

Celda V-Cell de flujo vertical Celda G-Cell de flujo tangencial


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Celdas Imhoflot

Celdas Imhoflot en operacin


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DIAGRAMAS DE FLUJOS


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Diagrama de flujo simplificado

ROUGHER

ALIMENTACIN

RELAVEROUGHER

ALIMENTACIN

RELAVE

CELDACOLUMNAR

SCAVENGER

Conc.final

CELDACOLUMNAR

SCAVENGER

Conc.final


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Diagrama de flujos con dos etapas delimpiezas

ROUGHER RELAVE

ALIMENTACIN

ROUGHER RELAVE

ALIMENTACIN

1 LIMPIEZA SCAVENGER

2LIMPIEZA

Conc.final

1 LIMPIEZA SCAVENGER

2LIMPIEZA

Conc.final


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Actual tecnologa de flotacin de cobre en la gran

minera: Uso de celdas de gran volumen y celdas gigantes, con

volmenes nominales entre 4.500 pie3 y 10.500 pie3.

Empleo de celdas en columna de 12-14 m de alto y grancapacidad.

Diversos avances en el control automtico de celdas, tales

como, control del nivel de la interfaz pulpa/espuma (espesor dela capa de espuma); control del flujo de aire; medicin detamao de burbuja, etc.


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