Uso de la Floculación en Minería

Los floculantes se utilizan en el tratamiento de minerales para lograr sedimentación rápida y deshidratación mecánica. La sedimentación y deshidratación pueden incluir concentrados de minerales o gangas de la planta de procesamiento por medio de procesos de espesamiento, filtración y la centrifugación.

Se puede utilizar la floculación selectiva cuando se pretende eliminar o concentrar un determinado compuesto de los que forman la pulpa mineral.

Desestabilización de Suspensiones

La desestabilización de las suspensiones puede ser comúnmente obtenida por alguno de los métodos siguientes:

• Adición de electrolitos.
• La adición de iones metálicos hidrolizables.
• Polímeros floculantes.

En aplicaciones de minería, la coagulación o floculación por cualquiera de los dos primeros métodos da lugar generalmente a la formación de flóculos muy pequeños, de sedimentación lenta. Por lo que más se aplica es el de los polímeros floculantes.

Teoría de la Floculación

Las principales fuerzas de interacción entre los sólidos en suspensión son de dos tipos: atractivas o repulsivas.

Si las fuerzas repulsivas dominan, no puede ocurrir la floculación de partículas, mientras que si las fuerzas de atracción predominan, tendrá lugar la floculación y sedimentación de grumos más grandes.

Estas fuerzas de atracción sólo pueden funcionar cuando las partículas están muy próximas entre sí. Esta distancia de influencia entre las partículas es una función directa de la magnitud de la doble capa eléctrica, la que a su vez depende de la carga superficial de las partículas.

El Proceso de Floculación

El proceso de floculación tiene lugar en dos etapas, la primera de las cuales consiste en la adsorción de moléculas del polímero en las partículas individuales.

El tamaño de la molécula de polímero es tal, que partes considerables de la cadena hidrocarbonada no son adsorbidas en la superficie de las partículas y sobresalen en el medio.

En la segunda etapa del proceso, los extremos libres de la cadena de polímero se adsorben en otras partículas en suspensión, formando agregados de partículas, o flóculos.

Tipos de Polímeros Floculantes

Son polímeros sintéticos, conocidos comercialmente como Superfloc y Aerofloc (Cyanamid) incluyen tipos no iónicos, aniónicos y catiónicos, que difieren en carga, densidad y peso molecular.

• Los floculantes no iónicos, son las poliacrilamidas y están disponibles en diversos pesos moleculares controlados para satisfacer requisitos específicos.
• Los floculantes aniónicos son los polímeros de acrilamidas/acrilatos.
• Los floculantes catiónicos comprenden productos que se basan tanto en poliacrilamidas catiónicos como en polímeros de condensación de aminas líquidas.

Uso de los Polímeros Floculantes

La adsorción inicial de estos polímeros sobre partículas en suspensión varía de acuerdo a las cargas de los polímeros agregados y de las cargas superficiales de las partículas.

Las poliacrilamidas no iónicas y aniónicas son ampliamente utilizadas en aplicaciones de minería.

En ambos casos las disoluciones son muy reducidas y necesariamente la dosificación debe ser la correcta. Tanto el defecto de dosificación (no produce ningún efecto aglomerante y causa un gasto) como el exceso de dosificación (que puede producir el efecto contrario al deseado).

Las poliacrilamidas catiónicas se utilizan raramente en minería.

Dosis de los Polímeros Floculantes

Para el tratamiento de cualquier suspensión mineral, se realizan pruebas de floculación en laboratorio, se avalúan por aislado, en combinación de unos con otros o junto con floculantes inorgánicos. Las dosis se agregan en forma de soluciones diluidas de acuerdo a los efectos de la concentración del polímero, punto de aplicación, sincronización de la adición, para un mejor rendimiento.

Ventajas de la Floculación

El uso adecuado de floculantes proporciona las siguientes ventajas:

• Índices de producción más altos con el equipo existente (espesador, filtro, centrífuga);
• Reducción de los costos de procesado;
• Costos de inversión más bajos para una nueva maquinaria;
• Reducción de inventarios y consumos de agua;
• Mayor aptitud para cumplir con los estándares ambientales y ecológicos.

Flotación de Sulfuros Complejos: Datos Generales

Se trata de una asociación de sulfuros masivos (Cu, Pb, Zn, Fe) con contenidos de Au y Ag;

• Se encuentran íntimamente asociados con ganga de pirita, cuarzo y carbonatos;
• Se obtienen bajas leyes y recuperaciones;
• El método usual consiste en flotar Cu-Pb y deprimir al Zn y a la pirita.
• Si la relación Pb/Cu es menor que 1, se deprime a los sulfuros de Cu.
• Si la relación Pb/Cu es mayor que 1 se deprime a los sulfuros de Pb

Flotación de Sulfuros: Cobre – Plomo – Zinc

Considerando el ejemplo, en primer lugar se opta por sacar primero un concentrado global de Pb-Cu usando un colector muy selectivo (xantatos o ditiofosfatos o una mezcla de ambos). Para ello se debe deprimir los sulfuros de Zn y Fe pirita (Fe), recurriendo al agregado de NaCN (0,01 a 0,05 Kg/t) o Sulfato de Cinc, a un pH neutro o ligeramente alcalino. (6-7)

Las colas de esta flotación se acondicionan con Sulfato de Cobre a un Ph elevado (agregado de cal) y se procede a activar y recuperar al Sulfuro de Zn (esfalerita).

La separación posterior del concentrado global, se basa en la depresión de la galena empleando dicromato de K (1 Kg/t) un PH 6.

Generalmente el Au y Ag suelen reportarse en estos concentrados.

Especificaciones Comerciales

Concentrados de Cobre

• Se compran con más del 20% de Cu. Normal 25%.
• Limitaciones en los contenidos de S, Sílice, As, Sb y Zn
• El Au y Ag se pagan según cotización del mercado

Concentrados de Plomo

• Concentrados con más de 60% de Pb
• Bajo contenido de Zn, Fe, Sílice y S.
• Se pagan los contenidos de Ag y Au

Concentrados de Cinc

• Se exige desde un 40 a 60% y más de Zn.
• No más del 15% de Fe. El Sb y el As son inaceptables
• Si el Au, Ag y Cu se encuentran por encima de ciertos límites se pagan.

Grupo b: Flotación de Metales Nativos

Los metales nativos tienen una alta flotabilidad, a veces superior a la de los sulfuros. Se flotan con los mismos reactivos que estos. Si la ley de cabeza es lo suficientemente alta, se alcanzan recuperaciones superiores al 90 %.

La principal dificultad para obtener concentrados de cobre, oro o plata metálicos, es la de moler estos trozos de metal debido a su ductilidad.

El oro metálico que acompaña a los sulfuros de cobre y plomo, y a las piritas, también se obtiene con gran eficiencia en los concentrados de flotación. Posteriormente se recupera por amalgamación, cianuración o electrólisis.

Grupo c: Menas Oxidadas de Pb-Zn

El grado de oxidación es variable, desde una ligera oxidación superficial hasta la presencia predominante de minerales como: Cerusita (PbCO₃), Anglesita (PbSO₄), Smithsonita (ZnCO₃)

El método usual de flotación, es la sulfidización usando Na₂S y transformando el óxido en un sulfuro

La fórmula típica es:

PbCO₃ + Na₂S = PbS + Na₂CO₃

Posteriormente se puede flotar como si fuera un sulfuro como ya vimos

Grupo c: Menas Oxidadas de Cobre

Los carbonatos de cobre flotan fácilmente con colectores sulfhídricos, después de una sulfidización.

MeCO₃ + Na₂S = MeS + Na₂CO₃

También se pueden flotar con ácidos grasos tales como el oleico, palmítico y esteárico o con sus jabones. Las recuperaciones son buenas y la selectividad satisfactoria, cuando la ganga es cuarzo. Sin embargo, cuando es alcalina, por ejemplo de calcita o dolomita, la selectividad es baja.

Los óxidos como la cuprita (Cu₂O) flota bien con colectores sulfhídricos si hay una sulfidización previa. La tenorita (CuO) y el sulfato básico, la brochantita, son de baja flotabilidad. Los silicatos de cobre no se han podido flotar aún selectivamente de forma eficiente.

Grupo d: Sales de Alcalinos Térreos. Ejemplo Calcita (CaCO₃)

• Se explotan calizas con una pureza del 80 al 90%
• los minerales de ganga son: cuarzo, silicatos, materia carbonosa y pirita.
• La flotación es un proceso sencillo. Lo usual es eliminar en una primera etapa a la pirita y a la materia carbonosa flotando con xantatos y espumantes,
• Luego se depuran los carbonatos, con Na₂CO₃, silicato de Na (elimina lamas), ácido oleico y espumante. Luego se recupera un concentrado de caliza, dejando en la cola a los óxidos, silicatos y otras impurezas.
• Antes del acondicionamiento se deben eliminar las lamas, que se hace luego de la molienda que mejora la selectividad y reduce el consumo de reactivos.

Grupo f: Flotación Sales Solubles. Silvita KCl

El K se encuentra en yacimientos en forma de cloruros y sulfatos. La silvita una mezcla de KCl y NaCl, es la fuente principal de K.

• Por flotación se obtienen concentrados con 60% de KCl obtenido desde una mena con un 15% de KCl y el resto de minerales (halita, nitratos, carbonatos, arcillas).
• La flotación se produce en un medio formada por saturación de sales solubles.
• Las partes insolubles, lamas formadas por arcillas, se deprimen con una mezcla de floculante y almidón (depresor).

Grupo f: Flotación Sales Solubles. Silvita KCl

• El proceso más común es la flotación de la silvita de la halita. Para ello es necesario deslamar la pulpa, eliminando en lo posible toda la arcilla. Es común tratarla entre 12 y 50 mallas. Se flota con reactivos catiónicos como el acetato amínico, mientras que la arcilla y la halita se deprime con almidón, a un Ph entre 4 y 7. Las aminas de mediano poder colector son las que dan mejor recuperación y ley del silvita.

Ejemplo: Flotación de Sulfuros de Plomo – Zinc Mina El Aguilar

Minera Aguilar se encuentra en el NO de la Provincia a 255 km de S.S. de Jujuy y a 4.000 m.s.n.m., se ha constituido a lo largo de 8 décadas de operación sin interrupción en un centro minero metalúrgico de gran trayectoria en el país.

Cuenta con unas 600 personas dependientes de la empresa que conforma una población de unos 4.000 habitantes. Con un plantel de unos 30 profesionales y administrativos.

El procesamiento de minerales que se realiza en Minera Aguilar son complementados por actividades de otras estructuras tal como se describe en el siguiente organigrama.

Producción de Planta Concentradora Mina El Aguilar

PROCESAMIENTO PLANTA MINA: 470.000 t /año (40.000 t/mes).

Leyes de cabeza de ingreso planta:

• Zn 7 %
• Pb 3 %
• Ag 60 gr/t

PRODUCCIÓN DE CONCENTRADOS:

Producto final planta

• Concentrado de Zn: 55.500 t/año al 8 a 10 % de humedad
• Leyes Zn 49,00 %
• Concentrado de Pb-Ag: 13.000 t/año con 8-10 % humedad
• Leyes Pb 75,00 %
• Ag 1.262 gr/t

En las zonas mineralizadas los principales minerales metalíferos son la esfalerita, con una variedad ferrífera y la galena argentífera. Como mineral de ganga se encuentra la cuarcita.

Flotación de Sulfuros de Plomo – Zinc

Los minerales de SZn más comunes son la blenda o esfalerita. Raramente flotan bien sin una activación previa con Sulfato de Cobre- CuSO₄.

Los minerales de Zn ocurren generalmente asociados minerales de Fe (pirita), que también tienden activarse durante la etapa de acondicionamiento con CuSO₄.

Para contrarrestar esto usualmente se agrega cal para ayudar a subir el pH. Es común flotar los SZn a pH entre 8,5 y 12,0. Generalmente se utilizan ditiofosfatos, xantatos o mezclas de ellos para lograr una buena selectividad y máxima recuperación. Como espumante se utiliza el aceite de pino, ácido cresílico o el MIBC (metil isobutil carbinol).

Flotación de Sulfuros de Plomo (Ag) – Zinc

Una receta o fórmula normal de flotación de sulfuros de plomo – zinc comprende, en resumen:

• COLECTOR= xantato o ditiofosfato 5 a 150 grs/t
• ESPUMANTE= Mibc o Aceite de Pino 5 a 100 grs/t
• pH del circuito de mineral Pb 6,5 – 8,5
• Depresor de Zn – Fe ZnSO₄ – NaCN
• Activador de Zn CuSO₄
• pH del circuito de mineral Zn 8,5 – 12,0

La flotación de Sulfuros de Pb-Ag, Zn, Fe en general consiste en una flotación bulk, flotación diferencial y flotación flash

MINA EL AGUILAR: TIEMPOS DE FLOTACION PLOMO

• CELDA UNITARIA (FLASH) 2 min.
• ROUGHER Pb 8 min.
• SCAVENGER Pb 8 min.
• ZINC
• ACONDICIONADORES Zn 37 min.
• ROUGHER Zn 5 min.
• SCAVENGER Zn 18 min.

Flotación de Sulfuros de Cobre

El cobre ocupa el primer lugar entre los metales que se recuperan por flotación. La mayor parte proviene de los sulfuros tales como calcopirita CuFeS₂, calcosina Cu₂S, bornita Cu₅FeS₄, covelina, tenantita, tetraedrita, enargita y varios otros.

El resto proviene de minerales oxidados tales como cuprita (Cu₂O), malaquita, azurita, crisocola, calcantita, brochantita y otros.

Los sulfuros de cobre, normalmente están acompañados por los de hierro, principalmente en forma de pirita FeS₂ o pirrotita Fe_1-xS

Flotación de Sulfuros Complejos de Cobre

Una fórmula normal de flotación de sulfuros de cobre comprende, en resumen:

• COLECTOR 25 a 300 grs
• ESPUMANTE 25 a 259 grs
• MODIFICADOR de pH 1000 a 4000 grs
• pH del circuito 9 a 12
• TIEMPO DE FLOTACIÓN 8 a 15 minutos

Los índices metalúrgicos del proceso son generalmente:

• Ley de cabeza 0,1% a 5% de Cu
• Ley de concentrado 20 a 50% de Cu
• Ley de colas 0,02 a 0,25% de Cu
• Recuperación 90 a 95%

Flotación de Sulfuros Complejos de Cobre

Los minerales sulfurados de cobre flotan sin ninguna dificultad con cualquier colector sulfhídrico y con cualquier espumante.

• Tienen gran aceptación como colectores los xantatos y los ditiofosfatos. Los primeros son más económicos, los segundos más eficientes.
• En lo que se refiere a los espumantes, es de mayor uso el aceite de pino, aunque también se emplean en grandes cantidades el ácido cresílico y a veces los alcoholes y espumantes sintéticos.
• La flotación de los sulfuros de cobre se efectúa normalmente en un circuito de pH 9 o mayor, para deprimir la pirita que los acompaña. La depresión se ayuda a veces con pequeñas cantidades de cianuro. En el caso de la Alumbrera no se usa NaCN
• La alcalinidad se produce normalmente con cal, por razones económicas, pero hay casos en que se usa carbonato de sodio.

Ejemplo Planta Concentradora Mina Alumbrera

PROCESAMIENTO PLANTA MINA: 470.000 t /año (40.000 t/mes).

Leyes de cabeza de ingreso planta:

• Zn 7 %
• Pb 3 %
• Ag 60 gr/t

PRODUCCIÓN DE CONCENTRADOS:

Producto final planta

• Concentrado de Zn: 55.500 t/año al 8 a 10 % de humedad
• Leyes Zn 49,00 %
• Concentrado de Pb-Ag: 13.000 t/año con 8-10 % humedad
• Leyes Pb 75,00 %
• Ag 1.262 gr/t

En las zonas mineralizadas los principales minerales metalíferos de Cu como son la calcopirita y calcosina. También se tiene molibdenita. Como mineral de ganga se encuentra la pirita, andesita, y material calcáreo. El oro se presenta en granos libres (80%) adosados a la calcopirita.

Introducción a la Floculación

En diversas etapas del procesamiento de minerales, es necesario separar las suspensiones de minerales en soluciones acuosas en sus componentes sólido y líquido.

En muchos casos, las partículas minerales sedimentan de la suspensión muy lentamente, de modo que la separación sólido – líquido es lenta e incompleta.

Para mejorar la velocidad de sedimentación, se utilizan reactivos químicos (floculantes) para aglomerar o flocular a las partículas en suspensión y mejorar la eficiencia de la separación de los sólidos del medio acuoso.

Objetivo Principal de la Floculación

El objetivo principal de la floculación es reunir partículas desestabilizadas en una solución formando aglomeraciones, eso significa tener mayor peso y tamaño de tal forma que las partículas sedimenten con mayor eficiencia, facilitando su decantación y posterior filtrado.

la floculación se utiliza para:

• Potabilización de aguas superficiales
• Tratamiento de aguas servidas, domésticas e industriales
• Minería.

Uso de la Floculación en Minería

Los floculantes se utilizan en el tratamiento de minerales para lograr sedimentación rápida y deshidratación mecánica. La sedimentación y deshidratación pueden incluir concentrados de minerales o gangas de la planta de procesamiento por medio de procesos de espesamiento, filtración y la centrifugación.

Se puede utilizar la floculación selectiva cuando se pretende eliminar o concentrar un determinado compuesto de los que forman la pulpa mineral.

Desestabilización de Suspensiones

La desestabilización de las suspensiones puede ser comúnmente obtenida por alguno de los métodos siguientes:

• Adición de electrolitos.
• La adición de iones metálicos hidrolizables.
• Polímeros floculantes.

En aplicaciones de minería, la coagulación o floculación por cualquiera de los dos primeros métodos da lugar generalmente a la formación de flóculos muy pequeños, de sedimentación lenta. Por lo que más se aplica es el de los polímeros floculantes.

Teoría de la Floculación

Las principales fuerzas de interacción entre los sólidos en suspensión son de dos tipos: atractivas o repulsivas.

Si las fuerzas repulsivas dominan, no puede ocurrir la floculación de partículas, mientras que si las fuerzas de atracción predominan, tendrá lugar la floculación y sedimentación de grumos más grandes.

Estas fuerzas de atracción sólo pueden funcionar cuando las partículas están muy próximas entre sí. Esta distancia de influencia entre las partículas es una función directa de la magnitud de la doble capa eléctrica, la que a su vez depende de la carga superficial de las partículas.