METALURGIA INTRODUCCION Los procesos de concentración por flotación juegan un rol preponderante en la recuperación de especies valiosas desde sus respectivas menas. El número de variables que inciden sobre los resultados metalúrgicos obtenidos a través de la aplicación de este proceso a una mena en particular, es muy extenso; En muchas ocasiones se denomina como un proceso complejo La flotación es un proceso fisicoquímico que consta de tres fases sólido-líquido-gaseoso que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes:   La hidrofobicidad del mineral que permite la adherencia de las partículas sólidas a las burbujas de aire. La formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite mantener las partículas sobre la superficie. 1. Obetivos  Hacer la flotación en el laboratorio de metalurgia de minerales de cobre con el xantanto Z11 14 de mayo de 2017 1 METALURGIA 2 FUNDAMENTOS DE LA FLOTACIÓN 2.1 FLOTACIÓN DE MINERALES La flotación por espumas es un proceso físico - químico de la concentración de minerales Finamente molidos. El proceso comprende el tratamiento químico de una pulpa de mineral a fin de crear condiciones favorables para la adhesión de ciertas partículas de minerales a las burbujas de aire. Tiene por objeto la separación de especies minerales, divididos a partir de una pulpa acuosa, aprovechando sus propiedades de afinidad (hidrofílico) o repulsión (hidrofóbico) por el agua. Las especies valiosas o útiles constituyen una fracción menor del mineral, mientras que las especies no valiosas o estériles constituyen la mayor parte El carácter hidrofílico o de afinidad hace que estas partículas se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa, para finalmente hundirse. El carácter hidrofóbico o de repulsión evita el mojado de las partículas minerales que pueden adherirse a las burbujas y ascender Estas propiedades de algunos minerales tienen en forma natural, pero pueden darse o asentarse mediante los reactivos de flotación MINERALES HIDROFÍLICOS Son mojables por el agua, constituidos por: óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente representan la mayoría de los minerales estériles o ganga. Haciendo que se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa para finalmente hundirse. MINERALES HIDROFÓBICOS Son aquellos minerales que no son mojables o son poco mojables por el 14 de mayo de 2017 2 METALURGIA agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como: Grafito, carbón bituminoso, talco y otros, haciendo de que evite el mojado de las partículas minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender Además se puede observar, que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, ósea tienen afinidad con las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofilicos son aerofóbicos, ósea no se adhieren normalmente a ellas 2.2 PROCESO DE LA FLOTACIÓN POR ESPUMAS Los minerales hidrofílicos e hidrofóbicos de una pulpa acuosa se pueden separar entre sí, después de ser finamente molidos y acondicionado con los reactivos químicos que hacen mas pronunciadas las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, haciendo pasar burbujas de aire a través de la pulpa. Las partículas hidrofílicas se van a mojar y caer al fondo de la celda de flotación. De esta forma se puede separar un mineral que contiene en los casos más simples dos componentes, un útil y otra estéril, en dos productos: un concentrado de la parte valiosa y un relave que contiene la parte estéri 1.3 ELEMENTOS DE LA FLOTACIÓN FASE SÓLIDA: Esta representada por los sólidos a separar (minerales) que tienen generalmente una estructura cristalina. Esta estructura es una consecuencia de la comparación química de las moléculas, iones y átomos componentes que son cada uno, un cuerpo completo. FASE LIQUIDA: Es el agua debido a su abundancia y bajo precio; y también debido a sus propiedades específicas, constituye un medio ideal para dichas separaciones La estructura de una molécula de agua investigada por espectroscopia es bastante compleja; aparece que aproximadamente el 46% de los 14 de mayo de 2017 3 METALURGIA enlaces es covalente y 54% es iónico FASE GASEOSA: Es el aire que se inyecta en la pulpa neumática o mecánicamente para poder formar las burbujas que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas a. El aire influye químicamente en el proceso de flotación b. Es el medio de transporte de las partículas de mineral hasta la superficie de la pulpa El aire es una mezcla de nitrógeno (78.10%) y oxigeno (20.96%) con pequeñas cantidades de dióxido de carbono (0,04%) y gases inertes como argón y otros 2.4 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FLOTACIÓN En toda operación de flotación intervienen cuatro factores principales, que son: Pulpa Reactivos Agitación Aire a. LA PULPA Es una mezcla del mineral molido con el agua, y viene a constituir el elemento básico dela flotación ya que contiene todos los elementos que forman el mineral La pulpa debe reunir ciertas condiciones, es decir que el mineral debe 14 de mayo de 2017 4 METALURGIA estar debidamente molido a un tamaño no mayor de la malla 48, ni menor a la malla 270, dentro de este rango de tamaño de partículas, se podrá recuperar de una manera efectiva las partículas de los sulfuros valiosos (Esto depende básicamente de la mineralogía de tipo de mineral) Pulpa: El circuito de molienda nos entrega, el overflow de los ciclones, un producto al que se le ha chancado y molido y que contiene sulfuros valiosos, ganga y agua; a esto nosotros llamamos pulpa. La pulpa debe cumplir ciertas condiciones tales como: Densidad y pH correcto según se requiera El pH indica la cantidad de cal que contiene el circuito de flotación, esto es, su alcalinidad; a más cal, la pulpa es más alcalina; a menos cal, menos alcalina. En otras palabras el pH no es sino la forma de medir la cal en la pulpa. El factor pH se mide de 0 a 14, con un aparato llamado Potenciómetro; de 0 a 6 es ácido y de 8 a 14 es alcalino. El Ph 7 es neutro (ni alcalino ni ácido) y corresponde al agua pura I I . R E AC T I V O S D E F L O T AC I Ó N Los reactivos de flotación juegan un papel importante en este proceso. Estos al ser añadidos al sistema cumplen determinadas funciones que hacen posible la separación de los minerales valiosos de la ganga. Sin embargo la aplicación adecuada de estos reactivos no siempre resulta una tarea fácil debido a una serie de dificultades técnicas que se presentan durante el proceso. En flotación el rendimiento de los reactivos, sean colectores o espumantes, depende mucho de la composición y constitución mineralógica de la mena ᴥ CLASIFICACIÓN DE LOS REACTIVOS Los reactivos o agentes de flotación se clasifican en: ᴥ ESPUMANTES 14 de mayo de 2017 5 METALURGIA Tiene como propósito la creación de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas demineral hasta su extracción de las celdas de flotación Son sustancias tensoactivas heteropolares que pueden adsorberse en la superficie de separación agua-aire. A los espumantes corresponde la creación de una espuma y que por este hecho, permite la separación de las partículas hidrófobas e hidrófilas A los reactivos espumantes les gusta el aire. Ud. recuerda que a los reactivos les gusta más un elemento que los otros; pues bien, a los espumantes les gusta mucho el aire y poco el agua. ¿Qué ocurriría si no se utiliza espumante? - Se reventarían las burbujas - No habría espumas - No habría flotación y se ensuciarían los relaves ᴥ CLASIFICACIÓN DE LOS ESPUMANTES a. BÁSICOS: Los que poseen una propiedad espumígena máxima en pulpas alcalinas. A los que espumantes principales pertenecen las bases de piridina pesadas, que poseen una elevada propiedad espumígena en medios muy alcalinos b. ÁCIDOS: Los que disminuyen sus propiedades espumígenas a medida de que se incrementa la alcalinidad de la pulpa. A los espumantes ácidos pertenecen los reactivos fenólicos (cresol, xilenol, aceites de madera que contienen fenol y otros) y los alquilarilsulfonatos (detergentes y azolatos) 14 de mayo de 2017 6 METALURGIA c. NEUTRO. Cuyo empleo en la flotación no depende prácticamente del pH de la pulpa.  COLECTORES Son compuestos químicos orgánicos, cuyas moléculas contienen un grupo polar y uno no-polar. El anión o catión del grupo polar permiten al ión del colector quedar adsorbido a la superficie también polar, del mineral. Por el contrario, el grupo no-polar o hidrocarburo queda orientado hacia la fase acuosa hidrofugando el mineral, ya que tal orientación resulta en la formación de una película de hidrocarburo hidrofóbico en la superficie del mineral El colector se constituye, por tanto, en el factor principal del circuito de flotación. De allí que es necesaria la combinación más apropiada del colector y modificadores para obtener los mejores resultados metalúrgicos ¿Qué sucedería si se alimentara una cantidad excesiva de colector? El exceso de colector hace flotar en cantidades excesivas a los materiales indeseables (piritay roca) o a los sulfuros valiosos que se espera flotar en otros circuitos de máquinas. b. XANTATOS Los xantatos o xantogenatos son sales de ácido xantogénico, y se encuentran entre los primeros colectores orgánicos solubles en agua y de aquí que su adopción fuera inmediata y amplia Toxicidad: Los xantatos son tóxicos. La concentración limite admitida de xantatos en las aguas residuales es de 0.01 mg/l 14 de mayo de 2017 7 METALURGIA XANTATO AMILICO DE POTASIO (Z - 6) Este xantato es muy fuerte por lo que se emplea generalmente en aquellas operaciones de flotación que requieren el mas alto grado de poder colector Es un colector muy apropiado para flotación de sulfuros manchados u oxidados de cobre, minerales de plomo (con NaS). Asimismo, se le emplea en el tratamiento de la arsenopirita, pirrotita, sulfuros de cobalto, níquel y sulfuros de hierro conteniendo oro. También se usa como promotor secundario en la flotación agotativa que sigue a una flotación “bulk”, donde se utiliza un promotor más selectivo XANTATO ISOPROPILICO DE SODIO (Z - 11) Este xantato ha llegado a ser el más ampliamente usado de todos los xantatos debido a su bajo costo y elevado poder colector. Generalmente es un poco mas lento que los xantatos de etílico y a menudo puede sustituirlos con una definida reducción en la cantidad y costo de colector requerido. Se han obtenido aplicaciones muy exitosas en la flotación de prácticamente todos los minerales sulfurados Se emplea en gran escala en la flotación de cobre, plomo y zinc; minerales complejos de plomo-zinc y cobre-hierro, en los que los principales minerales sulfurosos son: calcopirita, calcocita, enargita, galena, esfalerita, marmatita, pirita y pirrotita Toxicidad: Tienen baja toxicidad oral aguda. El contacto prolongado con la piel puede causar irritación externa, por eso recomienda lavarse la zona de piel afectada con abundante agua y jabón neutro durante 5 minutos. En caso de irritación a los ojos y en especial a la cornea, lavar con abundante agua durante 10 minutos y consultar al médico 14 de mayo de 2017 8 METALURGIA EFECTOS DE LOS REACTIVOS REACTIVOS EXCESO DEFE CTO ESPUMANTES Aceite de Pino Gran cantidad de espumas Muy baja la columna de Frother 70, Rebalsan los canales y cajones espuma Los MIBC Dowfroth Tendencia a ensuciar los valiosos se 250 concentrados relave Xantato Z – 11 Flotan todo tipo de sulfuros Espumas muy Xantato Z – 6 No hay selección pobres con Aerofloat 25 Se ensucian los Ditiofosfatos concentrados Flota pirita e sulfuros pasan al COLECTORES Reactivo 301 concentrado limpio Espumas muy frágiles insolubles Produce carga circulante Los sulfuros valiosos se pasan al relave MODIFICADORES Sulfato de Zinc y Despilfaro, consumos muy altos Flotan los sulfuros de Bisulfito de sodio zinc en el circuito de Aumenta consumo de CuSO4 plomo o bulk Peligro de envenenar la pulpa (Deprime sulfuros Depresión de sulfuros de de zinc, ZnS) plomo Activación de sulfuros de fierro al bajar el pH 14 de mayo de 2017 9 METALURGIA Cianuro de Un exceso en el circuito de Pb o Flotarían mucho fierro y se Sodio (Deprime bulk, ensuciaría el concentrado Pirita y sulfuro de deprime los sulfuros de Pb y Ag zinc) Activa los sulfuros de Zn al subir pH Bicromato de Sodio (Deprime sulfuros de Despilfarro consumo alto Flota plomo) Se usa inútil Aumenta consumo de mucho para separar colectores Peligro de plomo plomo de cobre envenenar la pulpa con el cobre Sulfato de cobre (Reactiva los sulfuros Se espesan las espumas de los No se reactivan de zinc que han concentrados de zinc, y los completamente los sulfuros sido deprimidos concentrados se ensucian con de zinc que vienen de la por el sulfato de pirita Producen perdida de flotación bulk. zinc) sulfuros en el relave Lechada de cal, Carbonato de sodio Se eleva demasiado el Se baja el pH (reguladores de pH pH Las espumas son Flota pirita en exceso y depresores de frágiles Pirita) Aumenta el consumo de colectores Se espesa las espumas Se ensucia el concentrado Los sulfuros se pierden en el relave FUNCIONES DE LAS CELDAS DE FLOTACIÓN Los equipos en los cuales se realizan los procesos de flotación se denominan celdas de Flotación y son construidos de modo que favorezcan la realización del 14 de mayo de 2017 10 METALURGIA proceso mediante las siguientes funciones: - Mantener en suspensión las partículas de la pulpa que ingresa a la celda de flotación, evitando la segregación de los sólidos por el tamaño o por la densidad - Formar y diseminar pequeñas burbujas de aire por toda la celda; los volúmenes de aire requeridos dependerán del peso de material alimentado PROCESO DE FLOTACION EN EL LABORATORIO METALURGICO 3. MATERIALES       CELDA DE FLOTACION XANTATO LUNA DE RELOJ XANTATO CAL 1Kg de mineral molido 4. PROCEDIMIENTO Los objetivos claros son obtener una cantidad de recuperacion a travez de algunos relaves que se encuentran en el laboratorio metalurgico. Contar con los equipos necesarios para realizer la flotacion como primer paso Son las celdas de flotacion 14 de mayo de 2017 11 METALURGIA Relave de 1Kg 14 de mayo de 2017 12 METALURGIA 3 ml de xantato z11 Cal (regula el ph) PRIMERO Luego de agitar la pulpa luego medimos el pH estaba en 5 luego le adicionamos cal para tener un ph de 7 para que nuestra pulpa se mantenga a ese ph 14 de mayo de 2017 13 METALURGIA SEGUNDO Echamos el xantato z 11 en solución. TERCERO Le echamos el espumante Espumante (aceite de pino) 5. CONCLUSIONES  Observamos que se pudo lograr recuperar una cantidad de mineral de plomo sulfuro de plomo. 6. OBSERVACIONES  Cuando realizamos la flotación sin el espumante aceite de pino no se formaron buenas burbujas 7. BIBLIOGRAFIA    http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/8828399/Procedimientopara-Pruebas-Metalurgicas-a-nivel-laboratorio.html http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/335a.pd https://es.wikipedia.org/wiki/Flotaci%C3%B3n_(proceso) 14 de mayo de 2017 14