FLOTACIÓN

La flotación es una Operación Unitaria que consiste en separar el material sólido valioso selectivamente de una mezcla sólido-liquido-gas.

La flotación es un proceso de separación de materias y se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas aprovechando sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas.

El producto valioso se denomina “concentrado” y el material estéril ganga.

Las operaciones estudiadas de:

Trituración, Tamizado,Molienda y Clasificación

Se realiza como preparación adecuada del mineral para la concentración de partículas valiosas y eliminación del material estéril.

En la mayoría de minerales, el grado de liberación se obtiene a tamaños cercanos a 100 micrones (0,1 mm).

El proceso de flotación implica la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa.

La fase sólida está representada por las materias a separar. La fase líquida es el agua y la fase gas el aire.

Los sólidos finos liberados y el agua se prepara como pulpa con porcentajes de sólidos variables no superior al 40% de sólidos, antes de la aplicación en el proceso.

Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta una corriente de aire que forma burbujas, provocando centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas.

En realidad es un método físico-químico usado para concentrar minerales de alto valor agregado y se basa en las propiedades de las partículas tales como la afinidad o repulsión por el agua.

Se trata de un proceso que separa el material sólido de distinto origen contenido en pulpas acuosas por medio de burbujas de aire y basado en sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas.Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa.La fase sólida está representada por material sólido a separar, la fase líquida es agua y la fase gas es aire.

El carácter hidrofóbido o repulsión del agua, evita el mojado de las partículas.Permite adhier las burbujas de aire y ascender a la superficie del líquido. El objeto de la flotación es enriquecer el material valioso del mineral produciendo concentrados de óptima ley por medio de:a)Flotación de la mena: Flotación directa.b)Flotación de la ganga: Flotación inversaLa flotación se efectúa con producción de espumas de aire y se aplica a los siguientes minerales:a) Sulfuros como: Sulfuro de cobre Sulfuro Zinc, Sulfuro hierro, Sulfuro molibdeno, Sulfuro cobalto, Sulfuro níquel, Sulfuro arsénico.

Las partículas flotan por la adherencia de burbuja de aire que reduce la gravedad específica. Reactivos de flotación.Productos químicos que se agrega a la suspensión y asegura que el proceso de flotación sea selectivo y eficiente. Los reactivos se clasifican a)promotoresb)Espumantesc)ModificadoresAlgunos reactivos cumplen varias funciones.Los promotores: Son compuestos químicos orgánicos que promueven la flotación de ciertos minerales y dan un carácter hidrofóbico a las partículas minerales que va flotar y se clasifican en:•No ionizantes: no se disocian en el agua.•Aniónicos: propiedades de repulsión por el agua.

b) No sulfurados como:Fosfatos, Óxidos de hierro, BaritinaPiedra caliza, Feldespato, Fluorita.

Cromita, Tungstatos, Sílice. Carbón, rodocrosita.

c) Grupo solidophílico carboxílico.d) Grupo solidophílico Sulfoácidos.

CELDAS DE FLOTACIÓNUna celda de flotación es un equipo donde se efectúa la flotación del mineral que separa de las colas residuales o gangas.Esta formado de un depósito que tiene un canal lateral de alimentación, un rebose en la parte superior para las espumas y un ducto para salida de la cola(residuo).Así como, un ducto diseñado adecuadamente para la introducción de una corriente de aire necesario para la formación de espumas y la agitación respectiva.La celdas neumáticas utilizan aire comprimido para la agitación, esta proporciona una agitación suave y forma espuma limpia y relativamente libre de ganga.

Las celdas neumáticas requieren tiempo de contacto mayor al 50%, siempre que la pulpa esté perfectamente acondicionada antes de la flotación. Las celdas mecánicas poseen un agitador mecánico que incorpora aire y amasa la pulpa. Debido a la agitación violenta que se consigue con las celdas mecánicas se logra una flotación mejor que en celdas neumáticas.

Cola gruesaAire

Suspensión

Cola fina

Burbujas de aire

Descarga de burbujas

CALCULO DE UN PROCESO DE FLOTACIÓN.CALCULO DE UN PROCESO DE FLOTACIÓN.

La determinación de los factores que intervienen y regulan el proceso de flotación es complejo y no es fácil el cálculo.

Los ensayos normalizado a nivel de laboratorio proporcionan información que sirve de base para los cálculos.

Las condiciones optimas de operación en un proceso de flotación deberá considerar los factores siguientes:1.Densidad de los minerales que se separa.2.Densidad de la pulpa en la celda de flotación, expresada como fracción en volumen o por relación en peso, L/S, entre agua y material sólido.3.La composición en peso en la alimentación y de los productos.4. Reactivo y cantidades de los mismos a utilizarse, según información de datos experimentales.

5. Tiempo de contacto expresado como tiempo medio que la pulpa debe permanecer en la celda de flotación.6. Tipo de celda de flotación, mecánica o neumática, en la que se realizó la prueba de flotación en laboratorio.A estos datos debe agregarse:1.Capacidad de producción , expresada comúnmente en toneladas métricas por hora o 24 horas.2.Dependiendo del tipo de celda de flotación se puede calcular lo siguiente:

•Capacidad y número necesario de celdas.•Si la celda de flotación es neumática, calcular la cantidad necesaria de aire comprimido y la potencia de los compresores.•Si es celda de flotación mecánica calcular la potencia necesaria para la agitación.

PROBLEMA APLICATIVO

Un mineral contiene 10 % de galena (SPb) se desea separar del resto y suponer que el mineral es sílice.

La instalación trata 500Tm/día del mineral.

Se admite que el concentrado producido en una celda sencilla posee una pureza aceptable, pero que las colas de la misma debe tratarse de nuevo en celdas recuperadoras, donde el concentrado recuperado es devuelto a la celda devastadora.

Los datos proporcionados por el laboratorio indican que si la relación de agua a sólido L/S = 2 con tiempo de contacto de 8 minutos en el debastador y para L/S = 4 con tiempo de contacto 15 minutos en el recuperador en equipos tipo Denver de agitación mecánica se obtiene diversos productos con composiciones siguientes:

MATERIAL SPb SiO2

Alimentación, (a) 10% 90%

Concentrado, (b) 80% 20%

Colas de la desbastadora, ( c ) 2% 98%

Concentrado de la recuperadora, (d) 11% 89%

Colas finales, ( e) 0.5% 99.5%Las densidades de SPb y SiO2 son 7500 y 2650 kg/m3,

respectivamente.Determine las corrientes (a), (b), (c), (d) y (e)

SOLUCION DE PROBLEMASOLUCION DE PROBLEMAA) Cálculo: densidad mezcla sólida: base de cálculo 100gramos mezcla sólida. En la alimentación Corriente (a)

Volumen de SPb de 10g:3

10 3

7.51.33g

cm

gbSP cm

Volumen de SiO2 de 90 g:3

90 32 2.65

34.00g

cm

gSO cm

Volumen total de la mezcla: 31 .3 3 3 4 .0 0 3 5 .3 3c m Luego la densidad a de la mezcla sólida es

3 33

1002.83 2830

35.33g Kg

a cm m

g

cm

Corriente (b)Corriente (b)en forma similar se puede calcular para las otras corrientes:

Volumen de SPb de 80g:3

80 3

7.510.67g

cm

gbSP cm

Volumen de SiO2 de 20 g:3

20 32 2.65

7.55g

cm

gSO cm

Volumen total de la mezcla: 31 0 .6 7 7 .5 5 1 8 .2 2 c m Luego la densidad b de la mezcla sólida es

3 33

1005.50 5500

18.22g Kg

b cm m

g

cm

Corriente (c)Volumen de SPb de 2g:

3

2 3

7.50.27g

cm

gbSP cm

Volumen de SiO2 de 98g:3

98 32 2.65

36.98g

cm

gSO cm

Volumen total de la mezcla: 30 .2 7 3 6 .9 8 3 7 .2 5 c m Luego la densidad c de la mezcla sólida es

3 33

1002.682 2682

37.25g Kg

c cm m

g

cm

Corriente (d)Corriente (d)Volumen de SPb de 11g:

3

11 3

7.51.47g

cm

gbSP cm

Volumen de SiO2 de 89g:3

89 32 2.65

33.58g

cm

gSiO cm

Volumen total de la mezcla: 31 .4 7 3 3 .5 8 3 5 .0 5 c m Luego la densidad d de la mezcla sólida es

3 33

1002.855 2855

35.05g Kg

d cm m

g

cm

Corriente (e)Corriente (e)

Volumen de SPb de 0.5g:3

0.5 3

7.50.07g

cm

gbSP cm

Volumen de SiO2 de 99.5g:3

99.5 32 2.65

37.55g

cm

gSiO cm

Volumen total de la mezcla: 30 .0 7 3 7 .5 5 3 7 .6 2 c m Luego la densidad e de la mezcla sólida es

3 33

1002.679 2679

37.62g Kg

e cm m

g

cm

Calculo de los productos mediante balance de materia Base para el balance global:

100 Kg de alimentación neta.

100a b e 100b e

100a e e Balance global por componente para SPb

0.1 100 0.8 100 0.005e e

700.795

10 80 0.8 0.005

0.800 0.005 80 10

0.795 70 88.0

e e

e e

e e kg

Balance por componente para SPb en el recuperador

c d e 0.02 88.0 0.11 0.005 88.0d d

1.320.09

0.02 1.76 0.11 0.44

0.11 0.02 1.76 0.44

0.09 1.32 14.67

d d

d d

d d kg

1 4 .6 7 8 8 .0 1 0 2 .6 7c k g

8 8 .0c d e d 1 0 0 1 0 0 8 8 .0 2 2 .0b e k g

100 100 88 88 100a e e kg Corriente valor

a(kg) 100.00b(kg) 22.00c(kg) 102.67d(kg) 14,67e(kg) 88.00