avances en la separación cu - as por flotación - sergio castro consultor chileno

AVANCES EN LA SEPARACIÓN AVANCES EN LA SEPARACIÓN AVANCES EN LA SEPARACIÓN AVANCES EN LA SEPARACIÓN

CuCuCuCu----As POR FLOTACIÓN As POR FLOTACIÓN As POR FLOTACIÓN As POR FLOTACIÓN

Sergio CastroAsesor en Flotación de MineralesAsesor en Flotación de MineralesAsesor en Flotación de MineralesAsesor en Flotación de Minerales

Castro Ingeniería Ltda.Castro Ingeniería Ltda.Castro Ingeniería Ltda.Castro Ingeniería Ltda.

INTRODUCCIÓN

El arsénico es uno de los contaminantes inorgánicos más peligrosos, tanto para el medio ambiente como para la salud de las personas, y puede encontrarse en los concentrados finales de Cu, siendo un elemento penalizado, que convendría remover en las etapas tempranas del proceso, es decir, durante la flotación.

Especies minerales de Cu y As

Las especies minerales portadoras de As normalmente presentes en los mineralessulfurados de Cu en Chile son:

�Enargita (Cu3AsS4); o bien, (3Cu2S.As2S5)�Tenantita (Cu12As4S13) (frecuentemente asociado

con tetrahedrita (Cu12Sb4S13)

También podría encontrarse algo de arsenopirita(FeAsS)

La enargita

La enargita no es precisamente un sulfurode Cu y As, sino más bien una sulfosal.

Correspondería químicamente a un tetratioarsenato cuproso.

(Cu3AsS4)

Dificultad para la separación de As

Desafortunadamente, las especies minerales de As, como la enargita, tienen una respuesta de flotación similar a las especies valiosas de Cu con las cuales se encuentran asociadas (calcopirita, calcosina, covelina). De esta forma llega a los concentrados finales de Cu, materializando suefecto contaminante en las etapas posteriores del proceso.

Buena flotabilidad de la enargita

La enargita flota muy bien con colectorestiólicos, particularmente con tionocarbamatoy ditiofosfato

Flotación de enargita con distintoscolectores tiólicos

Castro, S.H. Baltierra, L. and Hernández, C. 2003. Redox Conditions in the Selective

Flotation of Enargite. In: Proc. Electrochemistry in Mineral and Metal Processing VI.,

The Electrochemical Society (F. M. Doyle, G. H. Kelsall, and R. Woods, Eds.). 27-36.

Hidrofobización de enargita con xantatos

Para el caso del xantato, el mecanismo de flotaciónde la enargita muestra que en su superficie se forma dixantógeno y este sería el principal responsible de su hidrofobización.

(Castro, S., Pagliero, J.A., and Quiroz, R.T. 1989. The Critical Eh of Dixanthogen Condensation in Copper Sulphide Flotation. In: Advances in Coal and Mineral Processing Using Flotation. Chander, S. and Klimpel, R.R., Eds. pp. 85-92).

La formación de xantato cuproso también es posible(Pauporte and Schuhmann, 1996).

Flotabilidad natural de la enargita

Aparentemente, la enargita no tendríaflotabilidad natural, sin embargo a pH ácido susuperficie se oxida formando azufre elemental dando lugar a un recubrimiento hidrofóbico, pero en medio alcalino se forma CuO hidrofílicoy tiende a perder algo de flotabilidad.

( C. Kantar. Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects 210

(2002) 23–31)

Flotabilidad de la enargita a pH 2 en medio oxidante

La oxidación a pH ácido promueve laformación de azufre elemental y la

enargita adquiere flotabilidad natural

Pre-tratamiento oxidante con H2O2

( C. Kantar. Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects 210

(2002) 23–31)

Química de la enargita

( C. Kantar. Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects 210

(2002) 23–31)

PROCESOS DE REMOCIÓN DE As POR FLOTACIÓN

La separación de Cu-As por flotación incluye varias opciones:

�PRE-OXIDACIÓN

�USO DE COLECTORES/DEPRESORES SELECTIVOS

�CONTROL DE Eh DURANTE LA FLOTACIÓN

PRE-OXIDACIÓN

Pre-oxidación de la enargita

Se ha reportado que la enargita resiste la oxidación tanto a pH ácido como alcalino, sin perder su flotabilidad; mientras que las especiesde cobre se oxidan fuertemente y pierdenflotabilidad, permitiendo una flotación selectivainversa. Se han estudiado:

�Hipoclorito de Na a pH 11.5 (Menacho et al., 1993)

�Peróxido de hidrógeno a pH 5.0 (Fornasiero et al., 2001) (Castro et al., 2003)

Efecto del pH y Eh sobre la flotaciónde enargita

Flotación a pH 10.5 después depre-tratamiento con H2O2 a pH 4.

Efecto del pH y Eh sobre la flotaciónde enargita y sulfuros de Cu y Fe

Flotación a pH 9.8 después depre-tratamiento con H2O2 a pH 9.8.

USO DE COLECTORES/DEPRESORES SELECTIVOS

USO DE COLECTORES/DEPRESORES SELECTIVOS

Depresión por mezcla amonio-magnesia (MAA)

En 1980, Abeidu and Almahdy reportaron un nuevométodo para la separación de calcopirita y arsenopiritadesde pirita. El mecanismo de depresión consistió encrear sitios arsenato sobre la superficie de calcopirita,similares a los de la arsenopirita y enseguida depresarambas por una mezcla de amonio-magnesia y producirla depresión por la formación de capas hidrofílicas deAsO4NH4Mg.6H2O. Posteriormente, Tapley and Yan(2003) confirmaron que la arsenopirita se depresa poruna mezcla de amonio y magnesia.

Depresión de enargita por MAA

La similitud superficial entre la calcopirita recubierta poriones arsenito/arsenato y la superficie de la enargita, condujeron a evaluar la mezcla amonio-magnesia comodepresante de la enargita. Yen and Tajadod (2000) investigaron la separación enargita-calcopirita con el usode una mezcla de cloruro de magnesio (MgCl2), cloruro de amonio (NH4Cl), e hidróxido de amonio (NH4OH) a razones molares de 0.5:2.0:1.0. Acondicionando unamezcla de energita-calcopirita con 250 mg/L de la mezclaMAA , y pre-aireación a pH 9.0, obtuvieron una reducciónen la ley de As desde 4.75% to 0.64%.

Limpieza de concentrados Cu-As pordepresión con el reactivo MAA

Sin embargo, los resultados obtenidos en nuestro grupo en la Universidad de Concepción, sin aplicar aireación previa, no fueron completamente satisfactorios.

Limpieza de concentrado Cu-As pordepresión con MAA

Recuperación de As desde un concentradoCu-As en una etapa re-cleaner

Castro, S., Baltierra, L. and Muñoz, P. 2003. Depression of Enargite by

Magnesium-Ammonium Mixtures. Proceedings of the 5th International Conference Copper 2003. pp. 257-270.

Sin etapa de aireación previa

CONTROL DE Eh DURANTE LA FLOTACIÓN

Depresión de enargita en medioreductor

Es claro que la enargita presenta buenaflotabilidad bajo condiciones oxidantes, particularmente a pH ácido. Sin embargo, puede ser depresada completamente bajocondiciones reductoras.

Efecto del Eh de la pulpa sobre la flotación de enargita

Flotación de enargita a pH 10.5con distintos colectores tiólicos

Reguladores de Eh: H2O2 y NaHS

Efecto del Eh sobre enargita y pirita

Flotación a pH 8 (20 g/t KEX)

Reguladores de Eh: hipoclorito de sodioy ditionito de sodio

Selectividad a potencial 0 a 400 mV SHE

Efecto del Eh sobre enargita y calcocita

Flotación enargita a pH 11 (20 g/t KEX)y calcocita pH 11 (40 g/t KEX)

Selectividad a potencial -125mV SHEtambién sobre 300 mV

Reguladores de Eh: hipoclorito de sodioy ditionito de sodio

Efecto del Eh sobre enargita y calcopirita

Flotación enargita a pH 8 (20 g/t KEX)y calcopirita pH 8 (40 g/t KEX)

Selectividad a un potencial de 0 mV SHE

Reguladores de Eh: hipoclorito de sodioy ditionito de sodio

Separación enargita-calcopirita porcontrol de Eh

Colector PAX 7.5 x 10-5, pH 10

Muestras sintéticas

Reguladores de Eh: sulfuro de sodioe hipoclorito de sodio

(Guo and Yen. Minerals Engineering, 18, 2005, 605-612)

CONCLUSIONES

�Actualmente no hay un proceso a nivel de planta industrial para llevar a cabo unaflotación selectiva Cu-As.

CONCLUSIONES

�Los avances en investigación muestran que la flotación bajo control de potencial redox ofreceuna buena opción para separar un concentradode alto y bajo contenido en As. Sin embargo, este proceso debe combinarse con otra etapaposterior (por ejemplo, lixiviación alcalina o tostación) para evitar las pérdidas de Cu asociadas a la enargita.

Muchas gracias