PROCESO DE FLOC-FLOTACIÓN PARA MEJORAR LA RECUPERACIÓNDE ORO, PLATA Y SULFUROS METÁLICOS DE TAMAÑO FINO.

A. López Valdivieso, S. Song, S. Castro Larragoitia, P. Torres Salinas

Instituto de Metalur ga, Universidad Autónoma de San Luis PotosíAv. Sierra Leona 550, San Luis Potosí, S.L.P. 78210

Tel: 444-825 5004,

Refinería Electrolítica de Zinc, Industrial Minera México, S.A. de C.V.Grupo México, Fracción Morales, Domicilio Conocido, San Luis Potosí, S.L.P.

í

email: alopez@uaslp.mx

RESUMEN

El proceso de Floc-flotación, que se ha desarrollado en el Instituto de Metalurgia de la UniversidadAutónoma de SanLuis Potosí, a partir de estudios fundamentales, ha demostrado que es muy eficaz para la recuperación de valoresmetálicos de tamaño fino y ultrafino. En este trabajo se presentan los fundamentos del proceso, así como losresultados que se han obtenido de la aplicación a nivel laboratorio del proceso Floc-flotación a mineralespolimetálicos y minerales de plata; además, de su primera aplicación a nivel industrial para la recuperación de oro yplata finamente diseminados en lodos residuales.

ACTA DE SESIONES R. CORONA-ESQUIVEL Y J.A. G MEZ-CABALLERO, EDS.Ó

L PEZÓ -VALDIVIEZSO, SONG, CASTRO-LARRAGOITIA Y TORRES-SALINAS

INTRODUCCIÓLa recuperación por flotación de partículas finas y

ultrafinas denominadas lamas, con tamaños menores a 10 m,es muy limitada, debido a la baja probabilidad de adherenciade las burbujas de aire con la partícula, así como por laadherencia de partículas finas de valor con partículas deganga (heterocoagulación). Para mejorar la recuperación deesta clase de partículas, se requiere de un tiempo de flotaciónmuy alto, con lo cual desafortunadamente se obtienenconcentrados de baja calidad, dado al alto nivel derecuperación de agua y de ganga en la espuma de flotación.

Con base a estudios a nivel laboratorio, varios han sido losesquemas que se han propuesto para procesar partículas finas,buscando mejorar la recuperación de valores y la calidad deconcentrados. Todos estos esquemas, se fundamentan en elaumento de la cinética de flotación de las partículas de valorcon respecto a la velocidad de flotación de la ganga.Así, se hapropuesto el uso de burbujas de tamaño fino, la aglomeraciónselectiva del mineral valor, la floculación selectiva delmineral valor, la nucleación de burbujas de aire sobre lapartícula de mineral valor. Hasta ahora la aplicación de estastécnicas a nivel industrial no ha sido exitoso.

En el Instituto de Metalurgia de la UASLP, desde la últimadécada del siglo pasado, se ha estado desarrollando el procesodenominado Floc-Flotación, para procesar minerales detamaño fino y ultrafino. Se han estudiado los fundamentos delproceso y se ha realizado un gran número de pruebas a nivellaboratorio para definir los parámetros requeridos para suimplementación a nivel industrial. Al igual que los otrosprocesos propuestos para el procesamiento de partículasfinas, el de Floc-flotación, se basa en el aumento de la cinéticade flotación de las partículas finas de valor. Este trabajopresenta los sistemas minerales que se han estudiado, losresultados obtenidos a nivel laboratorio y la primeraaplicación del proceso a nivel planta en México, para larecuperación de oro y plata de tamaño ultrafino.

BASES DEL PROCESO DE FLOC-FLOTACIÓN

AGREGACI N DE PART CULAS FINAS DESULFUROS

El proceso de Floc-Flotación está basado primero en unadispersión completa de las partículas minerales de la pulpa,seguido de la agregación selectiva de las partículas de valory su posterior flotación en celdas convencionales tipocolumna ó de agitación.

La dispersión de las partículas se logra con la adición dereactivos inorgánicos como el silicato de sodio, pirofosfato desodio ó hexametafosfato de sodio; también, se puedenemplear macromoléculas de compuestos orgánicos como elalmidón o la carboximetilcelulosa (CMC). Con los reactivosinorgánicos, la dispersión se da por un aumento de la cargaeléctrica en la interfase mineral/agua; mientras que con losreactivos orgánicos, esta dispersión llamada estérica, se lograporque las macromoléculas orgánicas adsorbidas en lainterfase mineral/agua, no permiten la interacción entre laspartículas.

La agregación selectiva es a través del uso de colectoresespecíficos con la superficie del mineral, la cual es asistidacon aditivos aglomerantes y el acondicionamiento de la pulpaa una alta velocidad. El aditivo aglomerante se adhiere sobrela superficie hidrofóbica del mineral y la alta velocidad deagitación promueve la adherencia de los aditivos sobre lasuperficie hidrofobizada y la agregación entre las partículashidrofobizadas para la formación de coágulos, que alcanzanun tamaño varias veces mayor que el de la partícula mineral.De esta manera, la cinética de flotación de las partículas finasaumenta notablemente; consecuentemente, se mejora surecuperación y la calidad del concentrado producido por lasceldas de flotación ( Song et al., 2001; Song y LópezValdivieso, 2002; Laskowski y López Valdivieso, 2004).

La Figura 1 presenta la distribución de tamaño del

Ó Í

261

agregado que se forma con partículas finas de esfalerita conun tamaño menor de 2 m, las cuales se hidrofobizaron adistintos valores de ángulo de contacto empleando xantatoamílico (Song et al., 2001)

La agregación de las partículas finas de esfalerita sepromovió con una agitación de 700 rpm. Los resultadosmuestran que los agregados alcanzan un tamaño 10 vecesmayor que el de las partículas finas; además, indican que lahidrofobicidad de la superficie de la partícula, expresada porel valor de ángulo de contacto, tiene un efecto muy importanteen el tamaño del agregado, de tal manera que a mayorhidrofobicidad, el tamaño del agregado es mayor.

Además de la hidrofobicidad de la superficie, la velocidadde agitación es determinante para el tamaño del agregado, talcomo se muestra en la Figura 2. Este tamaño aumenta con lavelocidad de agitación hasta alcanzar un valor máximo, apartir de cual disminuye, debido a un rompimiento delagregado por la fuerza cortante de la agitación, que rebasa lafuerza de adhesión entre las partículas. Engel et al. (1997) yHu et al. (2003) han demostrado que el estado de laturbulencia de la pulpa, las condiciones hidrodinámicas en eltanque de agitación y la forma del impulsor del agitador sonparámetros muy importantes para el control del tamaño de losagregados

Figura 1. Efecto de la hidrofobicidad de la superficie de esfalerita en ladistribución de tamaños de agregados de partículas finas de esfalerita de

<2 m, hidrofobizadas con xantato amílico (Song et al., 2001).

El aditivo aglomerante promueve la formación deagregados; así, la flotabilidad de las partículas finas, tal comose presenta en la Figura 3, donde se muestra que la flotabilidadde partículas finas de galena y esfalerita, hidrofobizadas conxantato amílico, mejora significativamente con la adición delaglomerante queroseno.

Aplicación del proceso de Floc-flotación a nivellaboratorio

El proceso de Floc-Flotación se ha aplicado a un mineralpolimetálico que contiene 340 g/ton Ag, 2.5% Pb, 0.5% Cu y10% Zn. Este proceso se ha comparado con el de flotaciónconvencional. El mineral se ha molido a 80% -37 m. Elesquema químico de reactivos se presenta en la Tabla I; la

MINERAL DE PLATA-PLOMO-COBRE-ZINC

Tabla II contiene los resultados obtenidos con el proceso deFloc-flotación y la flotación convencional del mineral.

Figura 2. Efecto de la velocidad de agitación en la tamañopromedio de agregados de partículas finas de esfalerita <2

m (Song et al., 2001).

Figura 3. Efecto de la adición de queroseno en la flotabilidad departículas finas <10 m de galena y esfalerita hidrofobizadas con xantato

amílico (XA).

Tabla I. Acondicionamiento y esquema químico de flotación secuencialplomo-zinc para flotación convencional y Floc-flotación. La molienda serealizó con 1,300 g/t ZnSO4 y 130 g/t NaCN a un 88% -37 m. La flotaciónprimaria de plomo fue con 6 g/t espumante y el concentrado primario selimpio 2 veces sin reactivos. La flotación primaria de zinc fue con 35 g/tespumante y el concentrado primario se limpio 2 veces a pH 11. El valor depH en la pulpa fue ajustado con cal.

10

15

20

25

30

35

40

200 400 600 800 1000 1200 1400

VELOCIDAD DE AGITACION, rev/min

DIA

ME

TR

OM

ED

IOV

OLU

ME

TR

ICO

DE

AG

RE

GA

DO

S,

mic

rone

s

Esfalerita:<2 micrones,pH 8, 10-3 M XA

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300 350

ADICION DE QUEROSENO, mg/l

FL

OT

AB

ILID

AD

,p

orc

ien

to

Galena: pH8,1x10-4 MXA,900 rpm

Esfalerita: pH7,5x10-4 MXA,750 rpm

PROCESO DE FLOC-FLOTACI N PARA MEJORAR LA RECUPERACI N DE AU, Y SULFUROS MET LICOS DE TAMA O FINOÓ Ó Á Ñ

AIMMGM XXVI CONVENCI N INTERNACIONAL DE MINER A, VERACRUZ, VER., OCTUBRE 12-15, 2005Ó Í

262

Flotación convencional Adición de reactivos, g/tTiempo

minQueroseno pH AF

241AP

3418CuSO4 X-350

Acondicionamiento Pb 2 8.5 6 9Acondicionamiento Zn 15 10.5 700 22

Floc-FlotaciónEl acondicionamiento de mineral de plomo y zinc se realizó a 900 rpmAcondicionamiento Pb 15 200 8.5 6 9Acondicionamiento Zn 15 200 10.5 700 22

Tabla II. Grado de plata, plomo, cobre y zinc en concentradosde plomo y zinc; recuperación de estos metales en flotaciónconvencional y Floc-flotación. En la tabla no se reportan losmedios de las pruebas de flotación

El proceso de Floc-flotación mejora notablemente larecuperación de valores; se obtiene una mayor recuperaciónde plata, plomo y cobre en el concentrado de plomo, así comouna mayor recuperación de zinc en el concentrado de zinc.

Concentrado agotativo de plataEn un circuito de flotación se tiene comúnmente una etapa

de flotación agotativa, donde se obtiene un producto que serecircula a la etapa primaria de flotación, con el fin de mejorarla recuperación de valores. En algunos circuitos estosconcentrados se remuelen antes de ser procesados porflotación, con la consecuente producción de finos.

El proceso de Floc-flotación se ha aplicado a unconcentrado agotativo de plata de un circuito de flotación, conun grado de 6.4 g/t Au, 3556 g/t Ag, 1.45% Pb y 8.05% Zn.Este concentrado es recirculado directamente a la etapaprimaria de flotación. Los productos del proceso de Floc-flotación son comparados con los obtenidos con la simplerecirculación del concentrado y con la remolienda delconcentrado y con y sin el empleo de dispersantes parapartículas finas.

La figura 4 presenta las curvas de grado-recuperación deplata para el concentrado agotativo, que se obtuvieron a travésde: a) flotación convencional sin remolienda, b) flotaciónconvencional sin remolienda y dispersante, c) flotaciónconvencional con remolienda y sin dispersante, d) flotaciónconvencional con remolienda y con dispersante, e) Floc-flotación sin remolienda y sin dispersante, f) Floc-flotaciónsin remolienda y con dispersante, y g) Floc-flotación conremolienda y con dispersante.

Claramente, se nota que con la simple recirculación delconcentrado agotativo al primario, no se obtiene un productode calidad de plata, dado que el grado de Ag aumentasolamente de 3.5 a 6 kg/t. Es necesario remoler el concentradoagotativo y aplicar Floc-flotación, para obtener un productode alta calidad y una alta recuperación de plata. Con elproceso de Floc-flotación, se producen concentrados de laprimera etapa de flotación hasta con 25 kg/t Ag con unarecuperación de plata de 75%.

Figura 4. Curvas grado-recuperación de Ag en productos delprocesamiento de un concentrado agotatativo de Ag por flotación

convencional, flotación convencional con remolienda y con y sin el uso dedispersantes, floc-flotación con y sin remolienda con y sin el uso de

dispersantes. Concentrado agotativo: 6.4 g/t Au, 3556 g/t Ag, 1.5% Pb,8.1% Zn.

La Figura 5 es un esquema que muestra el procesamientodel concentrado agotativo, que considera una etapa deremolienda, el acondicionamiento a alta velocidad delconcentrado remolido con el colector específico para plata,aditivo aglomerante, seguido de flotación en celdasconvencionales. El concentrado de la primera flotación, se haprocesado en dos limpias; así, se ha obtenido un concentradocon 32 kg/t Ag y 52 g/t Au, a una recuperación de 80% para laplata y 62% para el oro. Estos valores de recuperación y gradode oro y plata en concentrado es imposible de obtener con lasimple recirculación del concentrado agotativo a la etapa deflotación primaria.

Aplicación del proceso de Floc-flotación a nivel industrialEn la planta electrolítica de zinc de Industrial Minera

México en San Luis Potosí, se procesan por flotación unoslodos con valores de 2 g/t Au y 1,800 g/t Ag. El tamaño de laspartículas en los lodos es muy fino, el 80% de las partículasestán a un tamaño <10 m. La recuperación de oro y plata en elcircuito de flotación convencional es 37 y 58%,respectivamente, en un concentrado con 6,500 g/tAg y 3.8 g/tAu.

Con estos lodos, se ha realizado un estudio muy detalladoque ha incluido la caracterización mineralógica, pormicroscopía electrónica de barrido, de la especies en loslodos, el tamaño de las partículas y la asociación entreespecies. Estos estudios indicaron que las especies de oro yplata están a un tamaño <5 m; además, que las partículasminerales están muy adheridas entre unas y otras. Estosestudios revelaron las razones de la baja eficiencia enrecuperación de oro y plata del proceso convencional deflotación y de la producción de concentrados de baja calidaden plata y oro. Este proceso convencional de flotación no eseficiente para la recuperación de partículas finas y ultrafinas.

Por tanto, el proceso de Floc-flotación, se ha aplicado a

Ensayes Recuperación, %Proceso ProductosAg,g/t

Pb%

Zn%

Cu%

Ag Pb Zn Cu

Cabeza 342 2.5 9.9 0.55Conc Pb 3960 37.3 12.6 6.10 50.0 65.3 5.5 48.0Con Zn 385 2.2 58.3 0.63 13.1 10.2 68.5 13.4

Floc-flotación

Colas Finales 69 0.3 0.6 0.09 12.1 7.0 3.6 2.3

Cabeza 332 2.5 10.2 0.49Conc Pb 3647 38.9 6.7 3.53 35.2 50.5 2.1 23.1Conc Zn 408 2.1 57.9 1.2 5.9 4.0 27.2 11.6

Flotaciónconvencional

Colas Finales 84 0.4 1.5 0.11 15.5 8.6 8.7 14.30

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

RECUPERACIÓNDE PLATA, porciento

GR

AD

OD

EP

LATA

,Kg/

ton

Flot. convencional sin remolerFlot. convencional sin remolienda con dispersanteFloc-Flot s in rem olerFloc-Flot s in rem olienda con dispersanteFlot. Convencional con remolienda s in dispersanteFlot. Convencional con remolienda y dispersanteFloc-Flot con rem olienda ydispersante

ACTA DE SESIONES

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estos lodos. Ha consistido primero en la dispersión de laspartículas, seguido de la agregación selectiva de laspartículas finas de oro y plata empleando colectoresespecíficos, el aditivo aglomerante y un acondicionamiento aalta velocidad. Para ello, se desarrolló el esquema deprocesamiento a nivel laboratorio. Luego, se diseñó laingeniería para la implementación del proceso en el circuitode flotación de la planta electrolítica de zinc, que consistió enla instalación de tanques acondicionadores para el agentedispersante, colector y aditivo aglomerante, así como de untanque para acondicionar la pulpa a una alta velocidad.Después de este acondicionamiento, el lodo se proceso en elcircuito de flotación existente. Los resultados de laaplicación, se presentan en la Tabla III. Como se nota, larecuperación de oro y plata, así como la calidad delconcentrado mejoró notablemente con la implementación delproceso de Floc-flotación.

El proceso de floc-flotación es muy eficaz para larecuperación de partículas finas y ultrafinas de valor que sepierden en el proceso convencional de flotación, dado queeste proceso es muy ineficaz para este tipo de partículas. Losexcelentes resultados de su aplicación a nivel laboratorio paradistintos tipos de minerales, han llevado a la aplicación anivel industrial con bastante éxito de este proceso de Floc-flotación, para mejorar la recuperación de oro y platafinamente diseminados en lodos residuales y el concentradoque se obtiene de estos lodos,

Los autores agradecen al Sistema de Investigación Miguel

Tabla III. Resultados sin y con la implementación de Floc-flotación en larecuperación de partículas finas de oro y plata en circuito de flotación queprocesa lodos de planta electrolítica de zinc, Industrial Minera México, SanLuis Potosí.

CONCLUSIONES

AGRADECIMIENTOS

(ver figura 5).

Hidalgo del CONACyT convenio 2002-02501, FondoSectorial SEP-CONACyT convenio 2002-C01-39536, asícomo a la Refinería Electrolítica de Zinc, Industrial MineraMéxico, S. A., por la autorización de la publicación de losresultados del proyecto de recuperación de oro y platafinamente diseminados en lodos; en particular al Ing. ArturoBermea Castro e Ing. Sergio Ortiz Wiarco.

BIBLIOGRAFÍA

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Figura 5. Esquema para el procesamiento de concentrados agotativos deplata con etapas de remolienda, acondicionamiento para floc-flotación yflotación con dos etapa de limpia.

Reactivos Prueba N3 Prueba H + K4

Hexametafosfato de sodio kg/t 0 2Colector AP-7291 G/t 45 45Queroseno G/t 0 300

Resultados

Ag en Concentrado Final G/t 8,991 15,950Au en Concentrado Final G/t 4.59 7.66Recuperación Ag % 81.2 95.7Recuperación Au % 37.9 69.0

AIMMGM XXVI CONVENCI N INTERNACIONAL DE MINER A, VERACRUZ, VER., OCTUBRE 12-15, 2005Ó Í

PROCESO DE FLOC-FLOTACI N PARA MEJORAR LA RECUPERACI N DE AU, Y SULFUROS MET LICOS DE TAMA O FINOÓ Ó Á Ñ264

Muestra

Remolienda

Floculaciónhidrofóbica

Flotaciónprimariade flóculos

Colas deflotación

Primera limpia

Segunda limpia

Concentrado

Medios 1

Medios 2

RecuperaciónAu, %

GradoAu, g/ton

Peso, %

RecuperaciónAg, %

GradoAg,kg/ton

1006.37100

1003.55

7.6415.243.20

2.082.08

62.7951.207.81

79.7932.70

81.6423.6022.03

84.9012.34

11.26.4611.02

3.030.88

18.361.577.97

15.100.62

Dispersante5kg/ton

100g/tondeNaCN

1kg/tonde ZnSO4

K80=82 m

Tiempode flotación(TF)= 5 min

TF=3 min

TF=2 min

80g/tonAerofina 3418-A

100g/tonqueroseno 10minutos a920rpm

5mina 360rpm, P80=40 m

Muestra

Remolienda

Floculaciónhidrofóbica

Flotaciónprimariade flóculos

Colas deflotación

Primera limpia

Segunda limpia

Concentrado

Medios 1

Medios 2

RecuperaciónAu, %

GradoAu, g/ton

Peso, %

RecuperaciónAg, %

GradoAg,kg/ton

1006.37100

1003.55

7.6415.243.20

2.082.08

62.7951.207.81

79.7932.70

81.6423.6022.03

84.9012.34

11.26.4611.02

3.030.88

18.361.577.97

15.100.62

Dispersante5kg/ton

100g/tondeNaCN

1kg/tonde ZnSO4

K80=82 m

Tiempode flotación(TF)= 5 min

TF=3 min

TF=2 min

80g/tonAerofina 3418-A

100g/tonqueroseno 10minutos a920rpm

5mina 360rpm, P80=40 m