procesamiento_minerales_flotacion

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  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

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    Universidad Católica del Norte 

    Escuela de Negocios Mineros

    Magister en Gestión Minera

    Análisis de Procesos Mineros

    VI versión MGM

    Antofagasta, Abril de 2013

    VICTOR CONEJEROS

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    PROCESAMIENTO DE MINERALES:FLOTACIÓN

    Víctor Conejeros T.

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    TEMARIOCAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN:1.1. Conceptos Generales.1.2. Caracterización de las menas y su relación con los procesos deconcentración (química, física, mineralogía).

    CAPÍTULO II. VARIABLES DEL PROCESO:2.1. Clasificación.

    2.2. Análisis de las principales variables del proceso.2.3. Algunos aspectos relacionados con los reactivos de flotación, con preponderancia de los espumantes.

    CAPÍTULO III. EVALUACIÓN DEL PROCESO:3.1. Principales parámetros de evaluación del proceso de flotación

    (recuperación, ley).3.2. Límite de la concentración de minerales.3.3. Análisis de circuitos.3.4. Algunas consideraciones acerca de la separación.

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    TEMARIO

    CAPÍTULO IV. CINÉTICA DE FLOTACIÓN Y TECNOLOGÍA DEL PROCESO:4.1. Conceptos cinéticos, modelos y criterios de Agar.4.2. Equipos de flotación.4.3. Aplicaciones.

    CAPÍTULO V. ANÁLISIS DE LOS CIRCUITOS PRIMARIOS (ROUGHER):5.1. Conceptos generales.5.2. Análisis de circuitos de diferentes empresas.5.3. Análisis del circuito de Minera Esperanza.5.4. Discusión de las principales variables y parámetros de loscircuitos primarios.

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    1. Conceptos Generales en

    Flotación

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    Introducción

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    CONCENTRADO DECOBRE (Pulpa)

    RELAVES

    (Pulpa)

    FLOTACION

     ACCIONES MECANICAS- AGITACION

    - AIREACION INDUCIDA

    REACTIVOS- COLECTORES

    - ESPUMANTES

    PULPA MINERAL SULFUROS METALICOS

    (concentrado)

    GANGA MINERAL

    (relaves)

    OBJETIVO

    Concentración de mineral

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    El  procesamiento de minerales, consiste en tratar los minerales hastaobtener productos con rendimiento comercial, por métodos que nodestruyan las características físicas o químicas de los mismos. Estadefinición descarta a operaciones como refinación, tratamiento concalor, lixiviación y otros procedimientos químicos.

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    Un esquema, que representadicho proceso es el siguiente:

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    El proceso de flotación se puede definir como:“Método  de concentración,

    consiste en la separaciónselectiva de especiesminerales de acuerdo con sus

     propiedades superficiales deadhesión a burbujas de aire”.

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    El fenómeno de flotación es una combinación de probabilidades :-de adsorción química

    -de corto circuito-de colisión partícula burbuja-de adhesión partícula burbuja-de rompimiento de unión partícula burbuja-de arrastre con la ganga-de ingreso en la fase espuma-de ser colectada en la espuma

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    En general la flotación es un proceso complejo, por lo que

    en las figuras siguientes, se presentan diversos esquemasde representación del proceso de flotación.

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    Coexistencia de las distintas fases en el procesode flotación (M. Palominos, Cytec 2011)

    FLOTACIÓN

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      PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES 

    PROCESO QUÍMICO  PROCESO CINÉTICO 

    QU MICA DEREACTIVOS 

    CINÉTICAMACROCÓPICA 

    MINERAL YPROPIEDADES

    SUPERFICIALES 

    FLUIDO MICROSCÓPICOY CINÉTICA DE

    TRANSFERENCIA DEPARTÍCULAS 

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    PROCESO Aire ConcentradoDE FLOTACIÓN

     Atrapamiento Drenaje

     Transporte por lasBurbujas

     Adhesión

    Ruptura

     Aire Alimentación Relave

    ESPUMA 

    BURBUJAS PULPA 

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    15/207Figura: Transporte de masa en flotación  15

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      COMPONENTES QUÍMICOS

    - Colectores.- Espumantes.- Activadores.- Depresantes.- pH.

    COMPONENTES COMPONENTES

    DEL EQUIPO OPERACIONALES

    - Diseño de celda. - Flujo de alimentación.- Agitación. - Mineralogía.- Flujo de aire. - Tamaño de partícula.

    - Configuración del banco de celdas. - Densidad de pulpa.- Control del banco de celdas. - Temperatura.

    SISTEMA

    DEFLOTACIÓN

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    QU MICAORG NICAESTRUCTURAL

    MINERALOG A MEDIOAMBIENTEQUÍMICO

    MEDIOAMBIENTEFÍSICO

    ESTUDIOS IDEALIZADOSDE MICRO FLOTACIÓN

    FLOTACI N A ESCALADE LABORATORIO

    FÍSICO-QUÍMICA:CARACTERIZACIÓN DEINTERFACES

    FLOTACI N A ESCALA

    INDUSTRIAL

    DISE O DE EQUIPOSINCLUIDO EN LAINGENIERÍA A GRANESCALA

    OPTIMIZACI N DE LA

    PLANTA

    INTERACCIONES DELSISTEMA DE FLOTACIÓNENTRE ASPECTOSQUÍMICOS, EQUIPAMIENTOY PARÁMETROSOPERACIONALES

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    En los procesos de flotación,es necesario distinguir los términos siguientes:

    a) Flotación colectiva: se produce la separación devarios componentes en dos grupos, de los cuales

    el concentrado contiene por lo menos dos o máscomponentes.

    b) Flotación selectiva o diferencial: se realiza laseparación de compuestos complejos en productos que contiene no más de una especieindividualizada.

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    Planta flotación Cu-Mo

    CIRCUITO AGOTAMIENTO 16 CELDAS DORR-OLIVER

    DE 1550 ft3

    CONCENTRADO Cu-Mo

    CIRCUITO PRIMARIO 45 CELDAS WEMCO DE

    1500 ft3

    CIRCUITO LIMPIEZA 2 CELDAS

    COLUMNAS

    RELAVE

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    Esp. Relaves Esp. Relaves

    Esp. RelavesEsp. Relaves

    Concentrado Final

    H2O H2O H2O H2O

    Concentrado Remolido

    Concentrado Rougher

    Concentrado

    Scavenger

    CIRCUITO LIMPIEZA

    CIRCUITO REMOLIENDA

    CIRCUITO ROUGHER

    A Remolienda

    CIRCUITO SCAVENGER

    Figura 1.10 

    Cajón Centralizado 

    Productos de Molienda SAG

    Fila A1 Fila B 1

    Fila D1-C1 Fila D2-C2

    Columna 1 Columna 2 Columna 3 Columna 4

    Productos de Molienda Convencional Y Unitaria

    Fila A2 Fila B 2

    Remolienda 2Remolienda 1

    Circuito de flotación colectiva

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    CONCENTRADO MIXTO 

    Cu : 30,0 % Mo : 0,5 % 

    CONCENTRADO DE

    COBRE A FILTRACION

    CONCENTRADO MOLIBDENO

    Mo : 50 % Cu : 4,0 % 

    NaHS :10

    WEMCO selladas

    Barrido 8x500 Pié3 

    WEMCO selladas

    Rougher 6x500 Pié3 

    ESPESADOR Nº2

    WEMCO selladasRougher 10x300 Pié3 

    2da.

    LIMP

    .

    1ra.

    LIMP.

    3ra.LIMP.

    Espesador Nº1 

    Colas Rougher

    Acondicionador

    220 M3

    10 M2 

    O 6,2 M2 

    O 1,5 M2 

    POZO TRABAJO

    NaHS: 

    NaHS: 

    NaHS: 7

    NaHS: 2,5

    NaHS: 3

    NaHS : 3 y 3 

    HIGHT CAP

    Delkor 

    Espesador Nº2 

    EIMCO 12 pies

    EIMCO 16 pies4*8

    Fuera/Serv

    Gas 

    Fuera/serv 

    15 pies

    Cortadorautomático

    Esp 1 

    Circuito de flotación selectiva

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    Una componente importante de la flotación, son los reactivos de

     flotación:

    Colector: compuesto orgánico, cuyo papel es hidrofobizar las partículasde mineral útil; estos se adsorben en la superficie de la partículamineral en forma selectiva.

    Mineral

    Adsorbe colector que

    invierte orientación molecular 

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     Modificadores:  sirven para regular las condiciones de funcionamiento de los colectores y aumentar suselectividad, entre ellos se tienen: reguladores de pH,depresantes y activadores.

    Espumantes:  agentes tensoactivos, que mantienen las

     partículas minerales en la superficie de la pulpa y jueganun papel activo en la cinética de flotación.

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    El factor Sb es una propiedad de la fase gaseosa dispersa enuna celda de flotación, que combina los efectos delos parámetros de tamaño de burbuja y la velocidad superficialdel gas.

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    Se define el parámetro Sb como el flujo de área superficialde burbuja por unidad de tiempo por unidad de áreatransversal de la celda de flotación (m2 /s/m2 ), representada por la siguiente expresión (Finch y Dobby, 1990):

    27

    s

    1

     d 

     J * 6

     S B

    g

    b

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    28

    BP

    Los requerimientos para la adhesiónselectiva entre partículas y burbujas son: 

     Adecuada suspensión

    de partículas detamaño y densidadvariable. 

    Dispersión de aireen pequeñasburbujas. 

    Promover una zonade calma tal que se

     forme una interfase

     pulpa-espuma nítiday estable. 

    Descarga de laespuma de la celda

    después de separar laganga y las partículasmenos hidrófobas porel drenaje ycoalescencia deburbujas. 

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    Formación interfase pulpa-espuma (separación)

    Un aspecto clave para cumplir la tarea de separación es la formación de una interfase pulpa-espuma nítida.

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    De otra forma, la pérdida de interfase o condición deinundación fija el límite de contorno para el tamaño deburbuja y la velocidad superficial de gas, o la máximavelocidad superficial de área de burbuja, Sb.

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    Por otro lado, la máxima capacidad de transporte es otracondición de borde limitante para el transporte de mineraly  fija  la mínima velocidad superficial  de área de burbuja para una cierta operación.

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    Estas condiciones de contorno son válidas para cualquieroperación de flotación industrial tanto en celdasmecánicas, celdas neumáticas - columnas, independientedel mecanismo de dispersión de las burbujas.

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    Entonces, existe un estrecho compromiso, entre el tamañode burbuja y la velocidad superficial de gas, para crear lainterfase pulpa-espuma y para cumplir con el transporte demasa a través de la interfase.

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    El rango típico de tamaño medio de burbuja en celdasmecánicas y columnas es de 1-1,5 (mm),  mientras la

    velocidad superficial del gas es Jg = 1 – 1,6 [cm/s] en celdasmecánicas y 1,5 – 2,2 [cm/s] en columnas.

    32

    La figura siguiente, muestra los contornos teóricos para la flotación  de minerales sulfurados, que correspondenadecuadamente con las mediciones de velocidad superficial de gas y tamaño de burbuja realizadas en la industria.

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    Figura: Zona de interfase distintiva, sin límites de

    transporte y con espuma estable.

    Para tamaños de burbuja menores que 1,5(mm), el contorno superior, corresponde almáximo  flujo  de gas teórico que se puedeentregar con el  fin de construir una interfase pulpa-espuma distintiva.

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    Para velocidades superficiales de gas menores que 2,5(cm/s) el contorno inferior corresponde a la mínimavelocidad superficial de área de burbuja, Sb = 35 - 45 (s-1 ),reportado en celdas mecánicas, relacionadas principalmente con limitaciones en la capacidad de

    transporte y remoción de espuma a bajos flujos de gas.

    34

    La condición anterior, también es consistente con el mínimo

    Sb  = 43 (s-1 ) observado en columnas para la condición decapacidad máxima de transporte.

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    Por otra parte, un Sb máximo de alrededor de 130 - 180 (s-1

     ) ha sidoobservado antes de la inundación de la celda (pérdida de la interfase) para tamaños de burbuja de 0,8-1,2 (mm), lo cual significa  unavelocidad superficial de gas de 2,7 (cm/s).

    35

    Burguess (1997) reportó datos de una celda de 100 (m3 )  operada conaire forzado alcanzando una recuperación máxima a velocidadsuperficial de gas de 2 (cm/s) y tamaño de burbuja de 2,8 (mm), paravelocidades de gas superiores la recuperación disminuyó probablemente

    a causa del aumento en el tamaño de las burbujas y limitaciones en lacapacidad de transporte.

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    También, la figura muestra datos de celdas de  flotación sub-aireadas de 42,5 (m3 )  en El Salvador, y datos decolumnas de  flotación de El Teniente y Andina (Yianatos et

    al., 1999), la última operación mostró un muy alto Jg = 3(cm/s) (cerca de pérdida de interfase) considerando que seusó un exceso de agua de lavado para mantener la ley delconcentrado.

    36

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    b) Para tamaños de burbuja grandes d B > 3 (mm):•  Reducción de capacidad de transporte.•  Inestabilidad de la espuma.

    37

    a) Para tamaños de burbuja pequeños d B  < 0,5(mm):•  Pérdida de la interfase pulpa-espuma.•  Arrastre de burbujas a las colas. 

    En resumen, las condiciones limitantes son: 

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    2. Variables del proceso

    de flotación

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    Variables del proceso de flotación.

    La flotación puede considerarse como un proceso físico-químico complejo.

    Como en todo proceso de concentración, serequiere que las especies minerales útiles tenganun grado de liberación adecuado.

    39

    V i bl L i bl i

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    Figura: Variables del proceso de flotación 40

    Proceso de

     flotación

    Variablesintermedias

    Perturbaciones

     ManipuladasVariables de

    comportamiento

    Variablesdependientes

    Variablesindependientes

    Las variables que rigenel proceso de flotaciónse pueden clasificar en 4grupos, según se aprecia

    en le esquema siguiente:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

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    Reactivos de flotación.

    Definiciones, conceptos y clasificación de losreactivos

    41

    P d t í i d fl t ió

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    Productos químicos usados en flotación

    y en otros procesos

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    Con relación a los reactivos de flotación, existendos casos de adsorción  de interés: la interfasegas –  líquido (aire – agua) y la interfase sólido – líquido (mineral – agua).

    También ocurren fenómenos de interacción en la fase gas –  sólido (oxidación superficial deminerales).

    43

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    Interfase gas – líquido (G–L):

    Los compuestos que se adsorbenselectivamente en la interfase gas-líquidose llaman TENSOACTIVOS y hacen reducir latensión superficial.

    Los reactivos llamados ESPUMANTESgeneralmente alcoholes, cumplen con este

    rol.

    44

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    45

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    Interfase sólido – líquido (S–L):

    Los compuestos que se adsorben en la superficiede los minerales se llaman COLECTORES.

    Estos producen el fenómeno de hidrofobizaciónartificial de los minerales y en general, el cambiode sus propiedades de mojabilidad .

    46

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

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    Esto se logra regulando la química de la solucióny agregando reactivos que se adsorban

    selectivamente en dicha superficie entregándolecaracterísticas hidrófobas. Estos reactivos sedenominan colectores.

    47

    La mayoría de los minerales  son naturalmente

    hidrofílicos.

    Para lograr separarlos por flotación, lasuperficie  de algunos debe ser selectivamente

    transformada en hidrofóbica. 

    Los más comunes son iónicosS t

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    Los más comunes son iónicossiendo compuestosheteropolares solubles en agua.

    48

    COLECTORES

    Son compuestosorgánicos  cuya funciónes tornar hidrofóbicas las superficies  de los

    minerales. 

    Su grupo polar   es la parte activa que seadsorbe (física oquímicamente) en lasuperficie de un

    mineral.

    La  parte apolar   seorienta hacia la faselíquida, sin interactuarcon ésta. 

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    49

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    50

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    Clasificación de los colectores:

    51

    Estructuras de colectores

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    52

    Estructuras de colectores(M. Palominos, Cytec 2011)

    Colector aniónico:

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    Colector aniónico:

    etil xantato de sodio:

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    Colector catiónico:

     Aminas y sales cuaternarias de amonio; derivados delamoníaco, con hidrógenos reemplazados por radicales.

    Según el número de reemplazos se tiene aminas I, II y III.

    Las cuaternarias (IV), se obtienen al actuar cloruros sobreaminas terciarias.

    Los radicales con el nitrógeno forman el catión (+)mientras el anión es un hidroxilo.

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    Colector catiónico: amina cuaternaria:

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    Colector catiónico: amina cuaternaria:

    55

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    Colectores no iónicos:

     No poseen grupos polares.Por ejemplo: Hidrocarburos saturados o nosaturados, fuel oil, kerosén, aceite detransformadores. Tornan al mineral repelenteal agua al cubrir su superficie con una fina

     película.

    • Fuertemente hidrófobos, se utilizan en flotación

    de minerales pronunciadamente hidrófobos, talescomo carbón, grafito, azufre y molibdenita.

    56

    ó

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    Colector no iónico:

    57

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    Esta característica se relaciona con la capacidadcolectora expresada en el ángulo de contacto,como se ilustra para los xantatos:

    58

    Los colectores de una misma familia se

    distinguen entre si, entre otras cosas, por elnúmero de carbones de la cadena apolar(radical).

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    59

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    • Permiten la formación de una espuma estable yburbujas de tamaño apropiado para transportar losminerales al concentrado.

    Espumantes:

    60

    • Son reactivos orgánicos de carácter heteropolar. 

    •  Análogos a los colectores iónicos en su estructura, sudiferencia radica en el carácter del grupo polar que enlos colectores es activo para reaccionar con lasuperficie de los minerales, mientras que en losespumantes es un grupo con gran afinidad con el agua(OH - ). 

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    61

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     Ácidos, aminas y alcoholes son los espumantes másutilizados en la industria.

    De los tres, se prefiere a los alcoholes que al no tener propiedades colectoras facilitan una flotación selectiva.

    62

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    63

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    e) Generar burbujas pequeñas (1 a 2 [mm]).64

    Las características más importantes de un espumanteson: 

    a) En mínimas concentraciones debe generar espumasde suficiente volumen y estabilidad. 

    b) Debe tener bajas condiciones colectoras. 

    c) Aunque no sea necesariamente soluble, debedispersarse en el agua con facilidad. 

    d) Una vez que la espuma que retiene al mineral es

    retirada de la celda de flotación, debe romperse fácilmente. 

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    65/207

     Acción del colector y el espumante:

    Tras el contacto mineral-burbuja, las moléculasde espumante pueden penetrar la capa de

    colector sobre el mineral para formar una capamixta, estableciéndose una adsorción más fuerte(teoría de Leja y Schulman).

    65

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    66/207

    Si se agrega un exceso de espumante, provocauna alta disminución de la tensión superficiallíquido-gas disminuye, y ocurre una situación

    similar al exceso de colector.

    66

    Si se agrega un exceso de colector, las partículas

    son aparentemente incapaces de penetrar lainterfase líquido-gas y la flotación se inhibe. 

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    67/207

    67

    I t ió i l ti b b j

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    68/207

    68

    Interacción mineral-reactivos-burbuja(M. Palominos, Cytec 2011)

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    69/207

    3. Evaluación del proceso

    de concentración: flotación

    69

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    70/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    71/207

    En la evaluación del proceso los parámetros másimportantes son la recuperación  y la ley delconcentrado, en los cuales existe una relación dedependencia, generalmente un aumento de la leydel concentrado significa una menor recuperación.

    71

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    72/207

    i. Recuperación (R). 

    Se define como el porcentaje de materia útil del

    mineral que es transferido, por las operaciones deconcentración desde la alimentación del procesoal concentrado.

    72

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    73/207

    100*f *Fc*C%R  

      F = Masa de mineral alimentado al proceso.

     f = Ley de cabeza.

    C = Masa de concentrado.

    c = Ley del concentrado.

    t = Ley del relave73

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    74/207

    %100*)t-c(*f  )t-f (*c =R%

    En término de las leyes, se tiene:

    74

    ii R ó d t ió (K)

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    75/207

    ii. Razón de concentración (K). 

    Este término está estrechamente relacionado conla recuperación.

    C

    F =K 

    t-f 

    t-c =K 

    75

    Se refiere a las toneladas de mineral necesarias para obtener una tonelada de concentrado final.En este sentido, indica en forma indirecta laselectividad del proceso.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    76/207

    iii. Razón de enriquecimiento (RE).

    cabezalaencomponentemismodelLey

    oconcentradelendeseadocomponentedelLey RE

    c

     =RE

    76

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    77/207

    Se define como el porcentaje de la razón del peso del concentrado y el peso de laalimentación. 

    100*F

    C RP%  

    77

    iv. Recuperación en peso (RP). 

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    78/207

    v. Recuperación económica (REC).

    perfectaiónconcentracpormineraldelValor

    crudomineraldetoneladaporproductodelValorREC 

    Se entiende por concentración perfecta aquella enla cual se recupera el 100 % del mineral deseadocon una ley igual a la de la especie pura.

    78

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    79/207

    vi. Índice de selectividad (IS).

    Es una medida adecuada de una separación de dos productos mediante el cual se pueden comparar los

    resultados actuales con los ensayos en operacionesanteriores según:

    79

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    80/207

    AB

    BA

    t*C

     t*C IS

    Donde:

    C A = Ley del constituyente A en el concentrado.

    CB = Ley del constituyente B en el concentrado.

    t A = Ley del constituyente A en los relaves.

    tB = Ley del constituyente B en los relaves.

    80

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    81/207

    4.2. Límite de la concentración de minerales.

    Claro que para lograr estas concentraciones se

    deben realizar operaciones perfectas y de uncosto económico muy elevado.

    81

    Existe una ley máxima a la cual se puedeconcentrar un mineral.

    Esta ley corresponde a la de su especiemineralógica pura.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    82/207

    Lograr ésta ley en los concentrados no es muy beneficioso,

    ya que a medida que sube la ley de concentrado, baja larecuperación y viceversa.

     A mayor ley de concentrado mayor razón de

    concentración, esto significa que se necesita tratar mayortonelaje para obtener una tonelada de concentrado dealta ley.

    En algunos casos la exigencia de un producto de alta ley,

     particularmente de los que tienen que aplicarse en forma pura, se puede justificar por su alto precio.

    82

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    83/207

    En otros casos tan elevada concentración no tiene

    importancia substancial porque no contribuyemayormente al proceso tecnológico.

    Para decidir cual es el límite de unaconcentración óptima, se determina el valor deuna tonelada de mineral bruto de acuerdo a la

    ley del concentrado y la razón de concentración .

    83

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    84/207

     Análisis de gráfico. 

    Debido a que no existe un criterio únicoampliamente aceptado para la evaluación de los

    resultados de procesos de concentración, se usancomúnmente gráficas que relacionan dos o más

     factores. Algunas de las combinaciones más usadasson las siguientes:

    84

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    85/207

    - Porcentaje de recuperación en peso o razón deconcentración vs porcentaje de recuperación.- Ley de concentrado o razón de enriquecimiento vs porcentaje de recuperación.

    - Nivel de una variable del proceso vs porcentaje derecuperación, o ley del concentrado, o razón deenriquecimiento.

    Porcentaje de recuperación en peso o razón deconcentración vs leyde concentrado o razón de enriquecimiento.

    85

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    86/207

    % RecuperaciónFuertementehidrofóbico

    Débilmente hidrofóbico

    No hidrofóbico

    Tamaño de partícula

    Figura: Recuperación vs tamaño de partícula paramateriales con distinto carácter hidrofóbico.

    86

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    87/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    88/207

      Ley

    Densidad de pulpa

    Recuperación

    Figura: Ley vs recuperación en función de la densidad de pulpa.

    88

      % Recuperación

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    89/207

    Mineral

    Ganga

     Tiempo de retención

    Figura: Recuperación vs tiempo de retención para el

    mineral y la ganga.89

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    90/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    91/207

    RECUPERACION DE COBRE - GRANULOMETRIA ( % + 65 m )

    78,95

    86,72   87,13 88,76

    91,13 90,2   90,01 89,31   89,7

    85,07

    90,41

    83,25

    76

    81

    86

    91

    96

    1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    % Rec Cu % + 65 m

    Figura: Recuperación v/s grado de molienda y tiempo91

    9

    Pérdidas de Cu en relaves Rougher

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    92/207

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

       P   é  r   d   i   d  a  s   C  u ,

       % 

    65#150#325#CY 1 2 3CY 4 5CY - 5

    Clase de Tamaño

    Cu Total

    Cu Soluble

    92

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    93/207

     Análisis de circuitos de separación de minerales. 

    En la industria rara vez se usa una etapaindividual de separación, sino que se utilizan

    arreglos de dos o más etapas. En los procesos de flotación se usan arreglos R-C-S, es decir, primarios (rougher) –  limpieza (cleaner) – barrido(scavenger).

    93

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    94/207

    Considere la siguiente configuración de circuito.

    Esta figura se transforma en una configuración denodos, donde cada nodo representa una etapa de

    separación por flotación y las flechas con sentidoa la izquierda representan el flujo de concentradode cada etapa de separación y con sentido a laderecha los flujos de relave.

    94

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    95/207

    R S

    C

    F RF

    CF

    Figura: Circuito básico de flotación R-C-S; con F =alimentación fresca al circuito, CF = concentrado final y

    RF = relave final.95

    F

    1 2R (1 R)

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    96/207

     

    R

    CS

    1 2R (1-R)

    R

    (1-R)

    R2

    R (1-R)R (1-R)

    (1-R)2

    RF

    CF

    Figura: Esquema de nodos de un circuito R-C-S; con F =alimentación fresca al sistema, CF = concentrado final y

    RF = relave final.

    Cada nodo representa una unidad, equipo o banco

    de celdas96

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    97/207

    Se considera, el caso simple de tener la misma

    recuperación R en cada una de las etapas (nodos)y suponemos que la corriente de entrada a laetapa primaria es unitaria. La recuperación deuna etapa individual es R.

    La recuperación global del circuito R' es:

    R)-(1*R *2-1R  R 

    2'

    97

      Ley Recup.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    98/207

    óptimo

    xx multietapa x circuito R-C- S

    x una sola etapa

    x 1 etapa

    Recuperación Rendimiento 

    Figura: Esquema que presenta las ventajas de un circuitomultietapas frente al de una etapa.

    98

    Planta flotación Cu-Mo

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    99/207

    CIRCUITO AGOTAMIENTO 16 CELDAS DORR-

    OLIVER DE 1550 ft3 

    CONCENTRADO Cu-Mo

    CIRCUITO PRIMARIO 45 CELDAS WEMCO

    DE 1500 ft3 

    CIRCUITO LIMPIEZA 2 CELDAS

    COLUMNAS

    RELAVE

    99

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    100/207

     Algunas consideraciones sobre la separación.

    La separación de una materia prima en dos o máscomponentes, concentrado y relave, no es

     perfecta, por dos razones fundamentales:

    b) Equipo de separación: proceso de separación ycondiciones de operación.

    100

    a) Características de la materia prima:tratamiento previo, grado de liberación, etc.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    101/207

    Para visualizar físicamente las limitaciones de laseparación, consideremos la siguiente figura.

    i. Análisis desde el punto de vista de la materia prima:

    101

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    102/207

     

    Ganga liberada

    Ganga con mineral útil atrapado, asociado

    Mineral con ganga asociada, atrapada

    Mineral liberado

    Figura: Esquema de los diferentes tipos de partículas demineral y ganga presente en los procesos de

    concentración.  102

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    103/207

    Figura: Esquema de evolución de la separación con el

    tiempo en los procesos de concentración.103

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    104/207

    “No  se puede separar con

    ningún mecanismo físico al 100%”.

    104

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    105/207

     ¿Hasta donde interesa separar?

    Para observar en forma cuantitativa la evoluciónde un proceso de separación, se utilizan diversasrepresentaciones, tales como las figurassiguientes.

    105

    i) Curva de recuperación

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    106/207

    ii) acumulativa v/s tiempo.% R

    R MÁX.

    Tiem o (batch); N celdas (continuo)

    Figura: Curva de recuperación acumulativa vs. tiempo.106

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    107/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    108/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    109/207

    F,f T,t

    C,c

    Con: f o X  f  = ley de alimentación del mineral.

     X n  = ley del metal en el mineral.

    109

    Las curvas anteriores corresponden a un circuito que seesquematiza a continuación:

    Es importante notar que las curvas anteriores nodicen si el sistema está funcionando mejor queotro, depende del mineral.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    110/207

    4. Cinética de flotación 

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    111/207

    Conceptos básicos de cinética

    de flotación

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    112/207

    La cinética de flotación es el estudio de la

    variación en cantidad del producto que rebalsa enla espuma con el tiempo y la identificacióncuantitativa de todas las variables que controlanla velocidad.

    Ecuación de velocidad de flotación, se refiere a larelación algebraica entre la proporción deminerales que flota y el tiempo de flotación,

    manteniendo constante todas las variables del proceso.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    113/207

    La cinética de flotación contempla determinar la forma de la ecuación de velocidad y los efectoscuantitativos de las variables principales del

     proceso sobre la constante cinética (definicióndada por M. Arbiter y C. Harris).

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    114/207

    El enfoque cinético aplicado al proceso de flotación requiere de una definición de variablesdinámicas, especialmente respecto al tipo de flujoexistente en la celda o banco de celdas. Además,

    es necesario separar lo concerniente a pruebas delaboratorio (batch o semibatch) con la operaciónen continuo de un circuito industrial.

    Por esta razón las restricciones de los modelosaconsejan introducir la siguiente clasificación: 

    SISTEMA CARACTERÍSTICAS TIPO

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    115/207

     

    VARIACIÓN DECONCENTRACIONES RECIPIENTE CERRADO A) BATCH

    VARIACIÓN DECONCENTRACIONES

    B) SEMIBATCH

     ALIMENTACIÓN PRODUCTONO ALCANZA ESTADO

    ESTACIONARIO

    LA CONCENTRACIÓN ESCONSTANTE ENCUALQUIER PUNTO PEROVARÍA CON LAPOSICIÓN

     ALIMENTACIÓNCONSTANTE

    PRODUCTOCONSTANTE

    C) CONTÍNUO

    FLUJO TUBULAR

    CONCENTRACIÓNCONSTANTE

     ALIMENTACIÓNCONSTANTE

    PRODUCTOCONSTANTE

    FLUJO TANQUE ALCANZAESTADO ESTACIONARIO

    D) CONTÍNUO

    Según el enfoque elegido para elajuste de datos :

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    116/207

    EMPÍRICOS  Ajustando curvas a datos de recuperación-tiempo

    SEMIEMPÍRICOS

    Eligiendo ecuaciones diferenciales que seintegran entre límites adecuados (es el másusado) pero no entrega información acerca de la

     física del proceso

     ANÁLOGOS

     ANALÍTICOS

     Aplicación de las ideas sacadas de la cinéticaquímica, aquí se refiere al orden de la ecuación

     Aplicación de la hidrodinámica al encuentro partícula-burbuja para obtener ecuaciones de la probabilidad y frecuencia del encuentro, capturay velocidad de remoción de la masa de sólidosdesde la celda (es la más compleja por queinvolucra muchas variables

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    117/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    118/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    119/207

    . . . Como sabría amarte, mujer, como sabríaamarte, amarte como nadie supo jamás. Morir y todavía

    amarte más.Y todavíaamarte más

    y más.

    Crepusculario, 1919, Amor

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    120/207

    Flotación a escala banco-

    laboratorio (batch o semi-batch)

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    121/207

    La alimentación y la descarga de colas o relaveses discontinua y sólo el concentrado se remuevedesde la celda durante el tiempo que dura la

     flotación.

    Se considera una celda de flotación como un

    comportamiento aislado que no tieneentremezcla o intercambio de pulpa concompartimentos adyacentes.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    122/207

     Al realizar una prueba de flotación a escalabanco (semi–batch) y si se retira concentrados

     parciales a distintos tiempos de flotación, se

    observa que la cantidad y la calidad delconcentrado cambia con el tiempo.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    123/207

    En un gráfico de recuperación acumulativa vstiempo, muestra que la recuperación crece muyrápidamente en los primeros minutos de flotacióny que después la curva se hace asintótica con el

    tiempo sin alcanzar una recuperación completa.

    La forma de esta curva se aprecia con claridad en

    la figura siguiente. 

    100,0

    % RECUPERACIÓN

    C D

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    124/207

    Figura: Gráfico recuperación acumulada v.s. tiempo

    0,0

    10,0

    20,0

    30,0

    40,0

    50,0

    60,0

    70,0

    80,0

    90,0

    0 2 4 6 8 10 12 14 16

    TIEMPO (min)

    t2t1

    R2

    R1

     A 

    B

    C D

    La recuperación al tiempo t1 está dada por la pendiente de la tangente A - B y asísucesivamente. Se aprecia claramente que la

    velocidad de recuperación decrece con el tiempo.

    U d l i t b j b i éti d

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    125/207

    Uno de los primeros trabajos sobre cinética de flotación en que se destacó, que en una flotacióna escala de laboratorio (semi–batch) la fracciónde sólidos no flotables remanentes en una celdade flotación, decae con el tiempo fue publicado

     por García-Zúñiga en 1935.García-Zúñiga hace una descripción matemática yreconoce la analogía algebraica con las

    ecuaciones de reacción de cinética de química de primer orden.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    126/207

    De estos y otros trabajos surgen el enfoqueanalógico a la cinética química que lleva al

    desarrollo de ecuaciones como las siguientes:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    127/207

    inii C*k -dtdC

    Ci = representa la concentración de un constituyente particular en lacelda (especie flotable, especie de ganga, aire, etc)

    C = representa la concentración del material flotable.

    ni = representa el orden de la reacción.

    ki = constante específica de velocidad de flotación.

    t = tiempo de flotación.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    128/207

    Si en un experimento controlado, se mantienenconstantes todas las variables (flujo de aire,velocidad de agitación, tipo y dosificación dereactivos, etc.), entonces la ecuación anterior se

    simplifica considerablemente; obteniéndose laexpresión usual, en donde la única variable es laconcentración de material flotable:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    129/207

    nn C*k -

    dtdC

     

    kn : es la constante cinética de la velocidad de flotación.

    n : es el orden del proceso, (n = 1, para la cinética de primerorden).

    (-dC/dt): representa la velocidad de recuperación instantánea desdeun recipiente o estanque semi - batch.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    130/207

    Se considera que todas las partículas tienen

    idéntica flotabilidad, y no se contempla ladistribución de tamaños de partículas y burbujasexistentes normalmente en una celda de flotación.

     Así, el valor de k está relacionado con lascondiciones de flotación, tales comoconcentración del colector, velocidad de flujo deaire, etc., y que se suponen constantes a lo largode la prueba.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    131/207

    Para cualquier condición dada, k es una medida cuantitativa de la probabilidad de que las partículas de una especie sean recuperadas en

    el concentrado.

    Las dimensiones de k en una cinética de primer orden son (min-1 ).

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    132/207

      t*k -exp-1*R e-1*R R

    t*k -

     

     

    R = recuperación acumulativa al tiempo t.

    = es la recuperación de equilibrio a tiempo prolongado.

    k = constante de velocidad de primer orden.

    Esta es una ecuación básica de la cinética de flotación y fue sugerida por primera vez porGarcía-Zúñiga y posteriormente validada por

     Arbiter y Harris.

    En la práctica la ecuación:

    )e1(RR t*k-

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    133/207

     por lo general no se cumple exactamente debido ala dificultad de fijar el tiempo cero en forma

     precisa. Para obviar este problema se introduce

    una corrección en el tiempo y entonces la ecuaciónde velocidad se expresa como:

    )e-1(R =R tk 

     )+t(k-exp-1R =R     θ = factor de corrección para el tiempo igual a cero.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    134/207

    En la ecuación cinética de 1er  orden, obtenida por

    García-Zúñiga, se tiene que:

    )e-1(R =R(t) t*k -

    •  R∞  = Es la recuperación máxima alcanzable para un tiempo de flotación infinitamentegrande (t→ ∞). 

    •  R(t) = Representa la recuperación de material flotable hasta el instante t. 

    - R∞ y K:* Son valores característicos de cada

    componente flotable (ejemplo: Cu Mo Fe e

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    135/207

    componente flotable (ejemplo: Cu, Mo, Fe eInsolubles).

    * Sus valores dependen de:+ La etapa de flotación considerada: primaria(rougher), limpieza (cleaner), barrido(scavenger).

    + Las características propias del mineral:granulometría, grado de liberación, etc.+ Las condiciones de operación y diseño de lacelda: pH de flotación, tipo y dosificación de

    reactivos, velocidad de agitación, diseño de lacelda, etc.

    Por lo tanto, se deben determinar para cada situaciónen particular y para cada componente de la mena. 

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    136/207

    Otra ecuación cinética, a escala banco, es considerar la de orden dos.En este caso “n” asume el valor 2:

    t*k*R 1

    t*k*R  R 

    2

     

    t R *k

    1 R 

    t2

    o

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    137/207

    Otras expresiones alternativas para modelar la flotación a escala banco (batch), que a veces proporcionan un mejor grado de ajuste a losdatos experimentales, son los siguientes:

    Ecuación de García Zúñiga modificada:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    138/207

    • Ecuación de García-Zúñiga modificada:

    nt*k -exp-1*R R(t)

    Donde:

    - n es un parámetro empírico dependiente

    del componente flotable y de la etapa de flotación considerada.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    139/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    140/207

      * La abundancia relativa inicial (para t=0) de cadaespecie es la misma e igual a 1/k.

    * La distribución inicial (t=0), de las velocidadesespecíficas de flotación es de tipo rectangular.

    - k: corresponde a la máxima velocidad específica de

     flotación (1/t) de un conjunto de especies con velocidadesespecíficas comprendidas entre 0 y k, de modo que:

    - R∞: representa la recuperación máximaalcanzable para t→ ∞.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    141/207

      Modelo a escala banco semidistribuido, Kelsall1961:

    tk -exp-1φ-1tk -exp-1φR r 21    

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    142/207

    Tiempo de residencia óptimo a

    escala banco (semi-batch)

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    143/207

    Es fundamental poder relacionar pruebas de

    laboratorio (batch) con la conducta de unaoperación continua. Una aplicación directa esobtener datos a partir de pruebas de laboratorioque sirvan de base para el diseño de una planta.

    De los diversos factores involucrados en el diseñoy operación de un circuito de flotación, el tiempode residencia es probablemente el más crítico.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    144/207

     Al respecto, Agar y colaboradores, han planteadoy analizado la aplicación de los siguientes

    criterios para determinar el tiempo de residenciaóptimo:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    145/207

    1) No agregar al concentrado materialde ley menor a la alimentación de la

    etapa de separación.

    15

    Ley parcial vs tiempo

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    146/207

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

        L   e   y   c   o   n   c .

       p   a   r   c    i   a    l    (    %    C   u    )

    Tiempo (min)

    Ley conc. Parcial (% Cu)

    Ley alim. (% Cu)

    t1

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    147/207

    147

    Ley de alimentaciónal circuito

    P l d li t i lt l

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    148/207

    Para el caso de alimentaciones muy altas, al

    aplicar este criterio a un circuito primario(rougher) se obtendrán leyes de relaves tambiénaltas. Por esta razón, a menudo se emplea una omas etapas de barrido (scavenger) a continuación

    del circuito primario. 

    Por lo tanto, la aplicación de este criterio se

    refiere a cada etapa en particular.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    149/207

    2) Maximizar la diferencia enrecuperación entre el mineral deseado(útil) y la ganga.

    El máximo se obtiene cuando:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    150/207

    El máximo se obtiene cuando: 

    0t

    Δ

    gu t

    Δ 

    t

    Δ 

      

     

     

      

     

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    151/207

    “La  máxima diferencia enrecuperación de las dos especiesque se pretende separar

    corresponde al tiempo al cual lasdos velocidades de flotación sehacen iguales”.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    152/207

    3) Maximizar la eficiencia de

    separación.

    Definición de eficiencia de separación ES dada

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    153/207

    Definición de eficiencia de separación, ES, dada

     por Schulz:ES = Ru - Rg 

    La eficiencia de separación será máxima cuando:

    a) La diferencia en recuperación entre la especie

    útil y la ganga sea máxima.b) Las velocidades de flotación de la especie útil yla ganga sean iguales.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    154/207

    Esto significa que, “la eficiencia deseparación es máxima cuando la leyinstantánea del concentrado es igual ala ley de alimentación”.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    155/207

     Modelos cinéticos continuos de

     flotación

    Para pasar de un modelo a escala banco (batch) al

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    156/207

    Para pasar de un modelo a escala banco (batch) al

    caso continuo, se requiere incorporar al modelouna función matemática que describa eltransporte del material a través de las celdas de

     flotación.

    Esta función corresponde a la distribución detiempos de residencia de las partículas en el

    banco de flotación (curva DTR).

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    157/207

    Por lo tanto, si se define E(t)dt como la fracciónmásica de partículas con tiempos de residencia enla celda comprendidos en el intervalo de tiempoinfinitesimal (t, t+dt; la recuperación delelemento valioso (r c ) en la celda de flotacióncontinua, operando en estado estacionario,estará dada por:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    158/207

    0

    c dtE(t)r(t)r

    El problema de la modelación continua consistiráen identificar la DTR (Distribución de Tiempos deResidencia, E(t) y el modelo de flotación a escala

    banco r(t)), que mejores se adapten a losresultados experimentales obtenidos.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    159/207

    1N

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    160/207

      !1- N

    t N-exp

    t  N

     E(t)

    1- N

     N

     

     

    - N: representa el número de reactores en serie perfectamente mezclados e idénticos.

    - Si N = 1: se obtiene el modelo de mezcla perfecta (un solomezclador perfecto).

    - Si N → ∞: se obtiene el otro caso extremo de flujo pistón(que supone ausencia de mezcla en cualquier dirección delreactor).

    τ: representa el tiempo promedio de residencia

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    161/207

    - τ : representa el tiempo promedio de residencia

    de las partículas en la celda, que se define como:

    0 Q

     V  dtE(t)t

      * Q : es el flujo volumétrico de alimentación.

    * V: es el volumen efectivo de la celda.

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    162/207

     

     Aplicación a un caso industrial

    Cinética de Flotación Rougher División El Salvador

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    163/207

    División R∞, % (*)  K, 1/min(*)

    El Salvador 74.51 0.18

    Codelco Norte 89.37 0.11

    (*): Ajuste de recuperación acumulada segúnmodelo cinético de García Zúñiga

    Cinética de Flotación Rougher 

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    0 10 20 30 40

    Tiempo, min

       R  e  c  u  p  e  r  a  c   i   ó  n ,

       %

    Peso Cu Mo Fe

    Cinética de Flotación Rougher 

    Leyes de Concentrado

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    0 5 10 15 20 25 30 35 40

    Tiempo, min

       C  o  n   t  e  n   i   d  o   d  e   C  u   T  y

       C  u   S  u   l   f ,   %

    0,1

    0,12

    0,14

       C  o  n   t  e  n   i   d  o   d  e   M  o ,

       %

    Cu T Cu Sulf Mo

    R ∞ = 74.51% 

    Criterio de Obtención de Tiempo Óptimo de Flotación

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    164/207

    Maximización de la diferencia de recuperación entre el elemento deseado (Cu) y la ganga(Insoluble)

    Se define la recuperación de cobre e insolubles de la siguiente forma:R Cu = R ∞Cu (1-Exp(-k Cu t))R Ins = R ∞Ins (1-Exp(-k Ins t))

     Δ = R Cu  – R ins (Diferencia de recuperación)Para determinar el tiempo óptimo de flotación, se debe maximizar estadiferencia de recuperación. El óptimo corresponde al tiempo en que las dosvelocidades de flotación se hacen iguales.

    Para maximizar la diferencia, se debe obtener la diferencial con respecto al

    tiempo e igualar a cero.

    0

    dt 

    )(

    )ln(

     InsCu

     Ins Ins

    Cucu

    k k 

     Rk 

     Rk 

     

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    165/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    166/207

    5. Tecnología de flotación

    166

    Introducción:

    Q é á t h d é lid d l

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    167/207

    No podemos responder como metalurgistas, perosí se tiene conocimiento de que existen reservas

    y recursos: cantidad y leyes; tipo de mineralsegún su geología.

    167

     ¿Qué, cuánto hay y de qué calidad, en el

    yacimiento? 

     Aspectos relevantes de los procesos:

    Có á t d d l t d i t é ?

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    168/207

    •  ¿Cómo y cuánto se puede recuperar de sus elementos de interés?• ¿Qué tipo y calidad de producto comercial se puede lograr?

    - Pruebas metalúrgicas a nivel laboratorio y piloto Caracterización mineralógica Pruebas de reducción de tamaños de partículas Pruebas de concentración o lixiviación

     Pruebas de espesamiento Pruebas de filtrado Pruebas de reología de pulpas Pruebas para sistemas de manejo de minerales y productossecos

    - Simulación de los procesos Optimización del proceso  Dimensionamiento del proceso para diseñar instalación yestimar costos de capital y operación.

    168

    Caracterización mineralógica

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    169/207

    169

    Caracterización mineralógica

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    170/207

    170 Análisis microscópico

     Análisis microscópico Análisis microscópico

    Caracterización metalúrgicaa escala laboratorio

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    171/207

    171

    Test SMC JK

    Test de TorqueTest de abrasión ATWAL

    Test de Bond (WI) - Bolas

    Caracterización metalúrgica a escala laboratorio - piloto

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    172/207

    172

     Molino SAG - Piloto

    FiltraciónPlanta Piloto flotaciónconvencional

    Celdas convencionales de

     flotación a escala laboratorio

    Resultados pruebasmetalúrgicas/Resultados:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    173/207

    - Consumos de suministros: energía eléctrica, agua.

    173

    - Diagrama de procesos o diagramas de flujos (flowsheet) factibles de aplicar. 

    - Tasa de procesamiento factible. 

    - Recuperación metalúrgica de elementos de interés eimpurezas no deseables. 

    - Calidad de productos intermedio y finales. 

    - Consumos de insumos: reactivos, medios para reducciónde tamaño del mineral. 

     Aspectos relevantes de los procesos/ ¿Dónde empezar:

    Pruebas metalúrgicas mineral de exploración

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    174/207

     Consultores expertos en procesos y enevaluación de proyectos mineros: Firmas deingeniería nacionales e internacionales,consultores independientes.

    174

     Pruebas metalúrgicas mineral de exploración. 

     Laboratorios metalúrgicos: Universidades,institutos tecnológicos, empresas de serviciosdedicadas.

     Dimensionamiento a nivel perfil de procesos ycostos de capital y operación. 

     ¿Dónde empezar? (cont.) 

    Estudio de la industria

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    175/207

    175

     Estudio de la industria. 

     Benchmark: Procesos, instalaciones y prácticas operativas.

     Usos del producto. Metales bases (commodity) y cómo se transa.

     Actores del mercado.

     Riesgos del mercado.

     Aspectos relevantes de los procesos/ ¿Qué costo de operación:

    Nivel de tratamiento y producción

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    176/207

    Proceso Costo operaciónUS$/t mineral

    Lixiviación 3,2 – 4,4

    Concentración 3,8 – 6,0176

     Nivel de tratamiento y producción. 

     Proceso de concentración o extracción(tecnología). 

     Condiciones del sitio e infraestructurarequerida. 

     Precio de recursos (estado de la industria). 

     Aspectos relevantes de los procesos/ ¿Qué nivel de ingresos?

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    177/207

    177

     Ley del mineral a tratar. 

     Ritmo de tratamiento de mineral. 

     Recuperación de los elementos de interés

    (produto, co producto y/o sub producto).   Calidad de los productos (concentrados o

    elemento metálico). 

     Precio según mercado respectivo ycondiciones de contratos con compradores. 

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    178/207

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    179/207

    Pruebas a escala de laboratorio

    (batch).

    179

    Las pruebas a escala de laboratorio o banco(batch) se reali an en celdas de flotación de

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    180/207

    (batch), se realizan en celdas de flotación de

    laboratorio de capacidad nominal de 50 a 2.000gramos.

    Se tienen diversos tipos de máquinas de

    laboratorios, a saber:

    • Wemco.

    180

    • Denver D-12.

    • 

     Agitair L-500.

      Máquina deagitación

    Tacómetro

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    181/207

    agitaciónDENVER delaboratorio

    Flujómetro para aire

    Celda flotación de1L de capacidadBandeja recepción

    deconcentrado

    Paleta para recolecciónde concentrado

    181

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    182/207

    El material a evaluación a escala de laboratoriodebe seguir el siguiente procedimiento:

     

    Granulometría: 100 % -10 # Tyler. Homogeneización de la muestra.

    182

     Caracterización de la muestra:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    183/207

    - Caracterización química, por ejemplo: CuT ;CuS.- Caracterización mineralógica: identificación deespecies útiles y de ganga, asociaciones, y

    tamaño de liberación.- Caracterización física: gravedad específica, %de humedad, índice de trabajo, etc.

    - Caracterización granulométrica.

    183

     Granulometría a flotación – test de molienda:Especificar el volumen de la celda

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    184/207

    - Especificar el volumen de la celda.

    - Especificar el % de sólidos en peso de flotación.

    - Especificar el % de sólidos en peso demolienda: 67 %.

    - Realizar la molienda a distintos tiempos, a

     fin de determinar el tiempo de molienda, quese visualiza en el siguiente gráfico.

    184

    Log (F3(x))

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    185/207

    - 65 # Tyler

    - 200 # Tyler

    Log (t)

    Figura: Para determinar el tiempo de molienda aescala de laboratorio.

    185

     Las variables factibles de evaluar a escala de laboratorio:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    186/207

    • Tipo y dosificación de reactivos.• Densidad de pulpa (% sólidos en peso).• Tiempo de acondicionamiento.• Tiempo de flotación.• Flujo de gas (aire).• pH.• Granulometría de flotación.•

     Temperatura.• Envejecimiento de la pulpa.

    186

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    187/207

    Pruebas en continuo y de planta

     piloto

    187

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    188/207

    La filosofía y práctica de los ensayos de planta piloto ha sido discutida por varios autores. Algunos ingenieros de flotación creen que con un

    adecuado trabajo de laboratorio y de cálculos deingeniería, la planta piloto puede ser eliminado.Otros consideran que la planta piloto es esencial.

    188

    M h i d fl t ió it f

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    189/207

     Muchas operaciones de flotación exitosas fuerondiseñadas sobre la base de pruebas a escala delaboratorio sin usar test de ciclo o de planta

     piloto. Sin embargo, los nuevos procesos de

     flotación que presentan problemas esenciales oque no tienen estrecha contrapartida en plantasya existentes, necesitan pasar por la escala

     piloto.

    189

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    190/207

    Las razones más generalizadas para correr una planta piloto o test continuos está en confirmarla factibilidad técnica y económica del proceso,

    sobre bases continuas y facilitar datos de diseño para la escala industrial.

    190

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    191/207

     Además, las operaciones pilotos pueden hacerse para obtener una cantidad de producto adecuada para experimento de procesamiento subsecuenteo para estudios de mercado. Pueden también

    correrse para demostrar costos de operaciones yevaluar equipos.

    191

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    192/207

    Circuitos de flotación

    192

    Un circuito de flotación representa una solución

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    193/207

    f p

    económica al problema de tratamiento de unamena particular.

    La flotación comercial es un proceso continuo, en

    el que las celdas están arregladas en serie formando un banco y estos en circuitos.

    Los circuitos de flotación se dividen en dos grupos

    de acuerdo a su objetivo dentro del proceso, sedefinen como:

    193

    i. Circuitos recuperadores:

    E t ti d i it ti bj ti

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    194/207

    Este tipo de circuito tiene por objetivo recuperarla mayor cantidad de especie mineral útil. Seencuentran dos tipos de circuitos que tengan esta

     finalidad:

    a) Circuito primario (rougher).

    b) Circuito de barrido (scavenger): en laactualidad están asociados a los circuitos de

    limpieza que emplean celdas columnares,anteriormente este circuito era alimentado porel relave de la etapa primaria.

    194

    ii. Circuitos Limpiadores:

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    195/207

    El principal objetivo de estos circuitos es limpiarlos concentrados, provenientes de la etapa primaria, para elevar la ley del metal útilcontenido en el mineral.

    Pueden existir dos tipos de circuitos limpiadores:

    a. Limpieza (cleaner).

    b. Relimpieza (recleaner).

    195

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    196/207

    En cada uno de los circuitos de flotación, el nivelde pulpa se puede manejar, a través de loscajones. El espesor de la capa de espuma seregula y cuando es menor, da una mayor

    velocidad de flotación aunque la ley pueda bajar.En cambio si el espesor es mayor, la leyaumentaría.

    196

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    197/207

    Para aprovechar mejor el circuito primario se flota hasta obtener una ley en la última celdaigual a la ley de alimentación.

    El circuito de barrido trabaja con los mas pequeños espesores de espuma, que concuerdacon los mayores flujos de aire a estos circuitos.

    197

     Ejemplos de circuitosde flotación.

    PRIMARIA BARRIDOColasAlimentación

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    198/207

    Figura: Circuito básico de flotación, que incluye lasetapas primaria y de barrido.

    PRIMARIA BARRIDO Alimentación

    Concentrado

    198

    PRIMARIA BARRIDO Colas Alimentación

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    199/207

    LIMPIEZA

    ConcentradoFigura: Circuito básico de flotación, que incluye las

    etapas primaria y de barrido, y de limpieza.199

    PRIMARIA Colas Alimentación

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    200/207

    Figura: Circuito de flotación, que incluye las etapas primaria, limpieza y de barrido limpieza

    Concentrado

    LIMPIEZA BARRIDOLIMPIEZA

    200

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    201/207

    201

     Máquinas de flotación

    Má i d fl t ió

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    202/207

    202

     Máquinas de flotación

     Mecánicas Neumáticas

    Celdas mecánicas/uso de cono deespuma (froth crowder)

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    203/207

    203

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    204/207

    Celdas columnares/contra-corriente

  • 8/17/2019 Procesamiento_Minerales_Flotacion

    205/207

    205

    Celdas neumáticas/co-corriente

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    206/207

    206

    Universidad Católica del Norte 

    Escuela de Negocios Mineros

    Magister en Gestión Minera

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    207/207

    Análisis de Procesos Mineros

    VI versión MGM

    Antofagasta, Abril de 2013