min250-laboratorio n° 3

7/26/2019 MIN250-Laboratorio N 3

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MIN250-PROCESAMIENTO DE MINERALES I

INGENIERA CIVIL DE MINAS

GUA DE LABORATORIO N 3

FLOTACIN DE MINERALES: ECUACIN DE REACTIVOS

1. OBJETIVOS

1.1. Objetivo general.

Determinar las condiciones ptimas para la flotacin de un mineral.

1.2. Objetivos especficos.

Determinar la ecuacin ptima de reactivos (colector y espumante). Determinar las condiciones ptimas de pH, flujo de aire, entre otras.

2. INTRODUCCIN

Al disear un programa de experimentos de flotacin, la experiencia juega un

papel muy importante para minimizar el nmero de variables y el rango en que

estas variables necesitan ser probadas. Saber la forma en que otras plantas

estn tratando minerales similares es una herramienta valiosa.

En un programa de experimentos de flotacin se deben evaluar variosfactores:

2.1.Granulometra de la molienda: el rango de molienda a evaluar se verinfluenciado por el examen microscpico de varias fracciones de tamices,

a las que se hizo referencia en el Laboratorio N 2. Debido a los costos de

operacin asociados con la molienda, una prctica comn en la planta es

moler lo ms grueso posible sin sacrificar la recuperacin rougher. El

concentrado rougher requiere una remolienda para la liberacin adecuada

del mineral previo a la flotacin de limpieza. La adecuada seleccin de las

combinaciones de colectores podra permitir la utilizacin de una moliendams gruesa sin prdida de recuperacin rougher. En el caso minerales

complejos donde se busca la recuperacin de dos o ms valores minerales

en dos concentrados separados, una molienda primaria gruesa puede no

ser muy prctica. Debido a los complejos circuitos de remolienda y

limpieza resultantes, con cargas circulantes grandes e inestables, el

control del circuito a una escala de planta podra no ser manejable. En

tales casos, sera preferible una molienda ms fina para la adecuada


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liberacin del mineral antes de la etapa rougher, simplificando de ese

modo el diseo y el control del circuito.

2.2.Tiempo de acondicionamiento y puntos de adicin de reactivos:normalmente tiene una gran influencia en la metalurgia, especialmente

bajo condiciones de operacin de la planta. Las plantas que se encuentran

actualmente en operaciones, se deben regir por los puntos de adicin del

reactivo y los tiempos de acondicionamiento para las pruebas estndar o

de control, pero el cambio en el punto de adicin del reactivo podra

producir una mejor metalurgia y debera ser parte de cualquier programa

de pruebas. El efecto de la adicin de colector por etapas y el uso de

distintos colectores en diversos puntos del circuito propuesto tambin se

debe evaluar. Los colectores no acuosos son adicionados generalmente,

aunque no siempre, en el circuito de molienda y los colectores solubles en

agua pueden agregarse a la pulpa normalmente despus de la molienda.

Los puntos de adicin de espumantes, activadores y depresores pueden

variar ampliamente, dependiendo de las asociaciones del mineral, la

calidad del agua y los tipos de colectores que estn siendo evaluados. Los

puntos de adicin ptimos para estos reactivos se hacen ms evidentes

despus de realizar algunas pruebas y evaluar los resultados

metalrgicos.

2.3.Alcalinidad-pH: La prctica comn es flotar a pH natural o en un circuitoalcalino ajustado con cal o lechada de cal. En algunos casos, el uso de

carbonato de sodio, hidrxido de sodio o amonaco, puede tener una

ventaja. Los circuitos cidos se utilizan si las ventajas metalrgicas son

ms importantes que los equipos requeridos y los costos operacionales. El

ajuste de pH se realiza mejor en la etapa de molienda con ajustes

menores en las celdas de flotacin. La cantidad de modificador de pH que

se agrega normalmente se basa en el mtodo de ensayo y error, y una

vez establecida debera permanecer constante para todas las pruebas, a

menos que sea una variable que se est investigando. La recuperacin

versus el pH de ciertos minerales se encuentra documentada en la

literatura.

2.4.Calidad del agua: la calidad del agua entre una planta y otra, puedevariar significativamente. Por ejemplo, en Papa Nueva Guinea, la lluvia

tropical produce agua con bajo contenido de sales disueltas (TDS: 100 a

500 ppm), mientras que por otro lado en regiones ridas de Australia se

usa agua de pozo con un contenido de sales disueltas de ms 300.000


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ppm. La calidad del agua puede tener un efecto significativo en la

metalurgia. Las sales solubles pueden causar una activacin o una

depresin indeseada de varios metales, afectando significativamente la

estructura de la espuma y el consumo de espumante, as como el

consumo de otros reactivos. Las sales de magnesio, hierro y cobre son

especialmente problemticas. Es preferible, por lo tanto, realizar estudios

de flotacin usando el agua de proceso del circuito de flotacin de la

planta como una forma de simular de manera ms cercana las

condiciones reales de la planta. En los casos en donde esto no sea muy

prctico, se puede fabricar agua de proceso simulada, despus de analizar

el agua de la planta y agregar la correcta cantidad de minerales o sales.

Las pruebas rutinarias de laboratorio para analizar la flotacin se pueden

realizar usando agua de la llave, pero los resultados se deben confirmar

in-situ usando agua de proceso de la planta y pulpa fresca.

2.5.Densidad de la pulpa: la densidad de la pulpa que afecta su viscosidad,es un factor significativo que influye en los resultados de la flotacin. Las

altas viscosidades de la pulpa inhiben la dispersin del aire y no permiten

la formacin de una buena burbuja, afectando negativamente las

recuperaciones. Los diferentes mecanismos de las mquinas de flotacin

estn sujetos a este efecto en diversos grados. Es una prctica comn en

pruebas de laboratorio, realizar la flotacin rougher en pulpas de 25 a

40% de slidos. La flotacin de limpieza normalmente se realiza a

densidad de pulpa ms bajas comparadas con la flotacin rougher. La

menor densidad de la pulpa tiende a producir leyes ms altas de

concentrado, estimulando un mejor drenaje de la espuma. Las densidades

de pulpas ms altas son normalmente aceptables para los minerales de

gravedad especfica mayor.

2.6.Potencial de la pulpa: el potencial de la pulpa puede jugar un papelclave en la flotacin de un sulfuro. Para un valor de pH dado, se puede

determinar el rango de potencial para la ptima flotacin de un mineral

especfico. Se han publicado dichos rangos de potencial redox, tanto para

los sistemas que usan xantatos como para los que no lo hacen. Los

potenciales se pueden modificar electrnica o qumicamente, siendo esta

ltima ms prctica, especialmente para los sulfuros minerales. Para este

propsito se utiliza normalmente sulfuro sdico (Na2S), sulfhidrato de

sodio (NaHS), dixido de azufre (SO2), nitrgeno y aire. La adicin del in

del sulfuro requiere un cuidadoso control, para asegurar el xito de la


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flotacin o depresin controlada por el potencial redox. Las mediciones de

potencial se pueden tomar con un electrodo de in de sulfuro (SIE) o un

electrodo Ag2S (vs Ag/AgCl) cuando se usen iones de sulfuro para ajustar

el potencial de la pulpa. Se recomienda un electrodo de Pt o Au para las

mediciones de potencial en todos los otros sistemas.

2.7.Temperatura de la pulpa: normalmente, la temperatura de flotacin nose estudia en la separacin de sulfuros de metales base, no obstante

debiera mantenerse tan constante como sea posible. Sin embargo, el

efecto de la temperatura sobre la separacin de minerales complejos no

debiera ignorarse. Se recomienda el uso de agua de proceso a

temperatura ambiente, almacenada en grandes estanques. La

temperatura juega un rol clave en la separacin de sulfuros y no sulfuros

metlicos.

2.8.Colectores: establecer la mejor combinacin de colectores esgeneralmente considerado como uno de los aspectos ms importantes de

la investigacin metalrgica. Aunque existen muchos colectores

individuales para sulfuros minerales, los productos qumicos que se usan

ms ampliamente pertenecen a las familias tales como: monotiofosfatos,

ditiofosfatos, tionocarbamatos, tioreas, steres alil xantato,

xantoformiatos, mercaptobenzotiazol y xantatos. Dentro de cada una de

estas familias existen muchas variaciones de grupos alquilo y arilo que

especialmente en el caso de los ditiofosfatos, pueden mostrar diferencias

significativas en el rendimiento metalrgico de un mineral. Se deben

probar al menos unas pocas variaciones dentro de una clasificacin

qumica en particular, antes de emitir un juicio sobre su efectividad. Del

mismo modo, el juicio sobre el comportamiento de un colector no se

debera hacer precipitadamente basndose solamente en su uso. Las

combinaciones de distintos tipos de colectores tales como

tionocarbamatos con ditiofosfatos, pueden mostrar un mejor

comportamiento metalrgico (sinergismo) que cualquiera de los

colectores usados individualmente.

2.9.Espumantes: La eleccin de un espumante apropiado para la operacinde la planta mediante las pruebas de laboratorio, es ms difcil que para

otros reactivos que se van a usar en la planta. Resulta de especial inters

la capacidad del espumante para mejorar la cintica de flotacin, la

recuperacin y la selectividad. El espumante o la combinacin de


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espumantes seleccionado debera producir condiciones de espumacin

adecuadas para el transporte de mineral a la fase de espuma y el

siguiente rebose de la celda mientras permite tambin el drenaje de las

partculas arrastradas en la ganga. El tipo de celda de flotacin que se usa

en la planta, la granulometra del mineral, los minerales presentes y sus

asociaciones, y la presencia de lamas van a influir en las condiciones de la

espumacin y el carcter de la espuma. Es una prctica comn hacer la

eleccin final del espumante mediante la prueba real en la planta. Para

las pruebas en laboratorio de flotacin por lote se considera adecuada una

altura de espuma de 1,5 a 3,0 cm. Donde la selectividad de la flotacin es

esencial, la primera opcin debera ser un espumante tipo alcohol (es

decir, espumantes AEROFROTH 70, 76, 88 u OREPREP 501). Donde se

requieren condiciones de espumacin ms fuerte, se recomienda el uso

de un espumante tipo polipropilenglicol, tal como AEROFROTH 65,

OREPREP 507, y OREPREP 786.

2.10.Depresantes: la presencia de minerales de ganga de fcil flotacin,tales como talco, clorita, sericita y pirofilita, puede requerir depresores

como AERO 633, CYQUEST 3223, AERO 8842, AERO 8860 y varios

polisacridos naturales. La materia carboncea puede usar el depresor

AERO 633 o el reactivo S-7107.

3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL.

3.1. MATERIALES Y EQUIPOS

Celda de flotacin de minerales

Un cronmetro.

Una pizeta

Recipientes (bandejas de aluminio o acero inoxidable).

3.2. PROCEDIMIENTO

Cada variable de optimizacin de la flotacin rougher batch considera larespuesta en tres puntos para encontrar una curva de tendencia. Los anlisis

qumicos se realizan por duplicado para minimizar el error de la determinacin.


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Caracterizacin del mineral alimentado al proceso de flotacin:

Determinar el contenido de cobre y hierro total por espectrofotometra de

absorcin atmica (EAA), la distribucin granulomtrica (P80) del mineral

alimentado a la flotacin, pH natural y densidad del mineral.

Optimizacin de variables de flotacin: Se considera un tiempo de

flotacin de 10 min. El valor de pH se ajusta con una lechada de cal viva (CaO)

y se corrige con una solucin acuosa acidulada con H2SO4 (normalmente al

20%).

pH: valor de pH natural y dos puntos adicionales por encima de este

valor. Se recomienda incluir el pH= 9 (favorable para la flotacin de

metales preciosos) y pH=11 (favorable para la depresin de la pirita).

P80: como recibido. Normalmente la granulometra de alimentacin demineral molido hacia la flotacin rougher se encuentra en el rango de

160 a 250 m.

Porcentaje de slidos: Tradicionalmente 20, 30, 40%. La mayora de las

concentradoras utiliza en la etapa rougher o bien en la colectiva un valor

en torno a 30%.

Concentracin de colector y espumante: de acuerdo a las indicaciones

del proveedor del reactivo (normalmente en g de reactivo por tonelada

de mineral). Se debe conocer la densidad del reactivo, cuando es

lquido.

Acondicionamiento de reactivos: 5, 10, 20 min. Normalmente 5 minsuele ser suficiente.

Flujo de aire: emplear tres valores (L/min) de acuerdo a la escala del

flujmetro.

Velocidad de agitacin: 800, 900 rpm.

El punto ptimo se determina a travs de grficas de recuperacin metalrgica

de cobre y de hierro versus los tres puntos de la variable en estudio,

considerando el resto de las variables bajo condiciones ceteris paribus o

constantes.

Caracterizacin de concentrado y cola. El concentrado y cola, se sometera un anlisis por cobre y hierro total mediante EAA.

Los experimentos descritos en el punto anterior se realizarn en una celda de

flotacin convencional EDEMET sub aireada modelo CFLE-3.3 como la que se

muestra en la Figura 1.


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Los datos y procedimientos se deben llevar en una bitcora. Cualquier

modificacin de variables, condiciones experimentales o fallos se deben

registrar en esta para respaldar los resultados. Se recomienda tener en Excel

una tabla como la mostrada a continuacin en la Tabla 1.

Tabla 1:Registro de datos en excel.

Variables experimentales Experimento 1 Experimento 2 Experimento n

Volumen efectivo de celda (m3)

F80

Porcentaje en slidos (%)

Peso alimentacin (g)

pH

Colector (g/ton)

Espumante (g/ton)

Activador (g/ton)

Flujo de aire (L/min)

Velocidad de agitacin (rpm)Resultados experimentales

Peso de concentrado (g)

Peso de cola (g)

Resultados instrumentales

Ley de hierro cabeza (%)

Ley de hierro concentrado (%)

Ley de hierro cola (%)

Observaciones

Indicar cualquier deteccin fuera de lonormal en relacin con espumacin,fluidez del concentrado, color, etc.

Figura 1. Identificacin de los componentes de la celda.A) regulador de flujo de aire, B) rotmetro


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El nivel de la pulpa se debe marcar en la celda como se indica en la Figura 2,

de acuerdo a las dimensiones de la celda utilizada: AxBxCxD.

Se debe disponer de un pH-meter debidamente calibrado en el rango bsico(solucin buffer bsico). El uso fundamental de soluciones de calibracin y

limpieza es para mantener y producir lecturas adecuadas y reproducibles.

Considerando el volumen efectivo de la celda y el valor de porcentaje de

slidos que se va a emplear, mediante las ecuaciones del anexo I, se debe

determinar la cantidad de masa de material que se debe alimentar a la celda

para formar la pulpa mineral. El agua utilizada en los experimentos debe ser

destilada (libre de impurezas, en particular evitar el agua potable por sus

contenidos de cloro).

Figura 2. Nivel de la pulpa en la celda de flotacin.


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La paleta espumadora debe ser de la forma y dimensiones mostrada en la

Figura 3.

Figura 3. Posicin de la paleta espumadora para evitar el arrastre de pulpa enel concentrado.

Es relevante que el operador de la mquina, realice un paleteo constante ysuave. Se recomienda inicialmente controlar el paleteo cada cierto intervalo de

tiempo, controlado por cronmetro, hasta que se adquiera la experiencia (cada

10 segundos aproximadamente).

Accionar la mquina con la vlvula del aire cerrada y agitar por un minuto y

luego medir el pH. El valor del pH se debe ajustar a los valores indicados

segn Tabla 2. La pirita flota mejor a pH ligeramente cidos (valores entre 6 y

7) y se deprime mayormente a pH cercano a 11; en la industria se procura

trabajar con pulpas de pH alcalinas, para evitar la corrosin del metal de los

equipos.

Agregar gotas de colectos y luego espumante usando micropipeta y agitar

(acondicionar) manteniendo la vlvula de aire cerrada.

Para la flotacin, abrir la vlvula del aire, hasta que se observe la formacin de

una cama de espuma compuesta por burbujas de aire cargadas con los

minerales que se quieren recuperar (concentrado de sulfuros metlicos).

Espuma y altura de espuma

mecanismo

Paleta espumadora

A: 10 mm bajo el labio de

descarga

B: 15 a 25 mm bajo el labio de

descarga.

Labio de descarga

Nivel de espuma


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Recoger el concentrado en una bandeja y observar la calidad del concentrado

(se recomienda tomar fotografa colocando como referencia en un borde de la

bandeja una tapa de lpiz). Se debe tomar el tiempo desde que se inicia hasta

que se agote o termine la flotacin (10 minutos).

Filtrado y secado de productos: los productos obtenidos de la flotacin

(concentrado y cola) son filtrados por gravedad en un embudo analtico. Si los

productos presentan una difcil sedimentacin, es conveniente utilizar

floculante y decantar el lquido claro antes de filtrar. Si no se dispone de un

filtro, se debe dejar sedimentar la muestra y enseguida vaciar el agua clara.

Los productos despus de filtrados (concentrado y cola) se colocan en

bandejas de aluminio y se introducen al secador a una temperatura mxima de

105C. Una vez secados se obtiene su peso por diferencia de peso entre elpeso de la bandeja ms producto menos el peso de la bandeja.

La suma de estos pesos referenciados al peso de material alimentado a la

celda (balance de masa global), ser un indicador de la precisin del

experimento.

Peso de productos y preparacin para anlisis qumicos: se pesan los

productos, se disgregan y se colocan en bolsas debidamente identificadas

(rotulo indicando tipo de muestra, fecha y anlisis requerido), para enviarlas a

un laboratorio de anlisis qumico. Obtener dos muestras representativas por

producto (concentrado y cola) de 50 g cada una, debidamente rotuladas. Unamuestra es para anlisis qumico y otra constituye el respaldo por si se

requiere un anlisis posterior equivalente o de otra naturaleza.


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La actividad a desarrollar por cada grupo se indica en la Tabla 2.

Tabla 2: Distribucin de variables por grupo.

GRUPO pH %S

Dosiscolector

(ditiofosfato)g/ton

Dosisespumante

(aerofroth 70)g/ton

Velocidadde

rotacin(rpm)

Tiempoacondicionamiento

(min)

Flujo degas

(L/min)

Tiempoflotacin

(min)

1 natural 25 20 30 900 5 10 102 natural 25 20 30 900 5 15 103 9 15 20 30 900 5 10 104 9 25 20 20 900 5 10 105 9 25 20 30 900 5 10 106 9 25 10 30 900 5 10 107 9 30 20 40 900 5 10 108 9 25 30 30 900 5 10 109 9 25 20 30 900 5 15 1010 9 25 20 30 800 5 10 1011 9 25 20 40 800 5 10 1012 11 25 20 40 800 5 10 1013 11 25 20 30 900 5 10 10

4. RESULTADOS

El informe debe ser regido estrictamente por la pauta de elaboracin entregada

por el profesor del curso. Adems, en la seccin de resultados, el informe debe

contener:

Ecuaciones y clculos empleados para determinar la adicin de

reactivos, porcentaje de slidos, recuperacin de metales entre otros.

Anlisis estadstico de los datos: promedio, desviacin estndar,

covarianza y coeficiente de variacin. Cabe mencionar, que las

discusiones y conclusiones son en base a los resultados obtenidos

experimentalmente.

Se recomienda usar las siguientes frmulas para el anlisis de los datos

experimentales.


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5. ANEXOS

a) Indicadores de la flotacin

Recuperacin en peso:

= 100

Recuperacin metalrgica:

=

100


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JIA/Abril de 2016

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