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• Jorge Jorjais Rojas Cabrera

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LABORATORIO N°1 CONCENTRACION DE MINERALES III EFECTO DEL TAMAÑO DE PARTICULA (FLOTACION DE SULFUROS) 1. Propósito. Familiarizar al estudiante con los fundamentos teóricos y prácticos, las principales variables de operación, equipos y aplicaciones del proceso de flotación, en la recuperación de materiales de interés. 2. Alcance. El estudiante podrá realizar la flotación de un mineral sulfuroso, dosificar reactivos de flotación, observar las características y manipular las celdas de flotación adecuadamente. A través de la evaluación de los resultados metalúrgicos, podrá observar la influencia del tamaño de partícula y determinar el tamaño óptimo para la flotación de un determinado mineral. 3. Fundamento teórico. 3.1. Introducción. El tamaño de partícula juega un rol muy importante sobre la adhesión o unión estable de las partículas a las burbujas. Por otro lado, las mejores condiciones para que las partículas pasen a la espuma se presentan cuando la flotación se lleva a cabo con pulpas relativamente densas, en la que la probabilidad de colisión es mayor debido a abundante número de partículas. En cambio en el caso de las partículas grandes, estas son mejor flotadas en pulpas relativamente diluidas, por la menor tendencia de las partículas a desprenderse o despegarse de las burbujas. El efecto del tamaño de partículas sobre la probabilidad de adhesión estable a las burbujas explica el porqué de la buena flotabilidad de las partículas de tamaño intermedio. 3.2.

Tamaño de partícula.

La recuperación de minerales por flotación en celdas mecánicas presenta un máximo para un rango intermedio de tamaño, típicamente entre 50-100 [¹m], disminuyendo para tamaños de partícula finos y más gruesos. El tamaño de partícula óptimo para la flotación, depende del grado de liberación del material valioso, de su peso específico y las propiedades de repelencia de la práctica al agua y la densidad de las mismas. En la práctica se determina el tamaño óptimo mediante pruebas experimentales. La relación de la constante de velocidad de flotación con el tamaño de partícula, es una relación lineal. Algunos trabajos ha reportado que todos los minerales siguen un patrón generalizados. 3.3.

Partículas finas.

Las partículas finas o ultra finas, menores a 20 [um], crean la mayor parte de los problemas en la flotación de minerales. Por ejemplo, baja recuperación por factores hidrodinámicos. Las partículas pequeñas tienen baja inercia y tienden a moverse con el fluido cuando se aproximan a una burbuja. Los efectos eléctricos son más importantes, repulsión de la doble capa. La velocidad de flotación puede mejorarse usando burbujas más finas, por ejemplo diámetros de 200-400 [um] en la flotación por aire disperso. Sin embargo, la disminución del tamaño de burbujas tiene limitaciones, por ejemplo el arrastre de burbujas finas a las colas y la pérdida de la interface. Otra forma de mejorar la colección de partículas finas es promover la coagulación o floculación selectiva del mineral. 3.4.

Partículas gruesas.

Las partículas gruesas tienen menor grado de liberación, menor tiempo de residencia y menor eficiencia de colección. El principal problema es la ruptura del agregado burbuja partícula debido a la turbulencia en la celda. Las partículas en la superficie de las burbujas están sometidas a la acción de la fuerza centrífuga y se soltarán si la fuerza centrífuga es superior a la fuerza de tensión superficial que mantiene la partícula sobre la burbuja. Finalmente, las partículas gruesas, con menor fuerza de adhesión, tendrán la primera opción a desprenderse desde la espuma, por coalescencia o colapso de las burbujas, retornando a la pulpa. Para mejorar la recuperación de partículas gruesas se necesita un sistema que permita mantener las partículas en suspensión y dispersar el aire en burbujas creando el mínimo de turbulencia. La solución óptima requiere el uso de accesorios independientes para la dispersión de la pulpa y la generación de burbujas. 3.5.

Aglomeración de las partículas.

La flotabilidad de las partículas depende también de la aglomeración de las mismas. La aglomeración toma lugar debido a fuerzas moleculares que no son compensadas en las capas superficiales. La coagulación toma lugar debido a que la superficie de los minerales reacciona con electrolitos inorgánicos presentes en la pulpa. 3.6.

Flotación.

Los minerales sulfurosos son la mayor fuente de obtención de metales de importancia comercial. Entre los minerales sulfurosos más importantes tenemos: calcopirita, calcosina, bornita, galena, esfalerita, antimonita, y otros; sin embargo, ciertos minerales sulfurosos estériles como la pirita (FeS2, cuando no es portador de oro), marcasita, pirrotina. Son minerales bastante abundantes, pero económicamente insignificantes y su asociación a muchos, minerales valiosos conducen a una separación ineficiente durante el proceso de recuperación de los metales valiosos. Existe bastante literatura sobre la flotación de sulfuros. Para la flotación colectiva de minerales sulfurosos, los reactivos más estudiados e investigados son los colectores tipo xantato, que se caracterizan por su capacidad de colectar minerales sulfurosos en general. La longitud de su cadena hidrocarbonada es la causa de su selectividad. El xantato tipo amil es más usado para la flotación no selectiva de sulfuros, incluso de pirita debido a su poder de colección, están también los ditiofosfatos, ambos colectores tienen poca afinidad química con los constituyentes silíceos de la ganga;

además, al ser de carácter anionico no se adsorben electrostáticamente sobre las superficies silíceas normalmente cargadas negativamente. La separación por flotación frecuentemente involucra múltiples etapas, en las cuales, el mineral valioso es separado de la ganga. La separación selectiva de un mineral sulfuroso de otro u otros se realiza por medio de un cuidadoso control de las concentraciones de depresantes (OH-, CN- y S=) y activadores (Cu+2, Ag+1), como es el caso de la flotación de la calcopirita. 4. Descripción y preparación del material. Se trabajara con un mineral de calcopirita, se debe preparar 40 kg de muestra a -10# Ty (100%), posteriormente homogeneizar la muestra y mediante cuarteo sucesivo fraccionarla en muestras de 1 Kg, para las pruebas de molienda, flotación. 4.1. Descripción del equipo experimental.  Molino de bolas de 5” x 12”  Celda unitaria pyrex tipo denver de 1 Kg de capacidad.  Tamices de la serie Tyler: 28, 35, 48, 65, 100, 150, 200#Ty  pH metro.  Probetas.  Recipientes.  Plantas de secado y Balanza.

4.2. Procedimiento experimental 1. Preparar los reactivos de flotación y calcular las dosificaciones. 2. Tomar una muestra de un Kilo del mineral preparado a -10# y alimentar al molino de bolas.

3. Añadir agua al molino para poder obtener una pulpa con 60% sólidos en peso. Los tiempos de molienda a ser considerados serán: 5, 10, 25, minutos. 4. Vaciar el producto de molienda en la celda (pulpa a 35% sólidos en peso). 5. Bajar el agitador y encender el motor de la celda. 6. Acondicionar la pulpa durante 5 minutos y luego medir el pH (regular el pH, al pH de flotación del mineral en estudio). Luego añadir los reactivos de flotación. 7. Agitar la pulpa (con una velocidad de agitación de 900 a 1000 rpm). 8. Abrir la válvula de aire y flotar durante 5 minutos. Remover en forma constante, la espuma con una paleta a un lavador. 9. Cerrar la válvula de aire, parar el motor, subir el agitador y parar el mismo. 10.Filtrar los productos float y non float, secar y pesar. 11.Homogeneizar los productos y por cuarteo sucesivo tomar muestras representativas para análisis químico. 12.Además del producto non float se debe tomar una muestra para análisis granulométrico. 5. Resultados experimentales. 5.1. Diseñar el flujograma de tratamiento por flotación para el mineral de estudio.

5.2. Llenar la tabla de consumo de reactivos en las etapas correspondientes. CONSUMO DE REACTIVOS EN g/Tn Y CONDICIONES DE OPERACIÓN PARA LA FLOTACION DE UNA MUESTRA PRUEBA No.:1 FECHA: RESPONSABLE: Jorge Alexander Rocha Álvarez AGUA EMPLEADA:

HORA:

GRADO DE MOLIENDA: COMPOSICION MINERALOGICA DE LA MUESTRA:

ETAPA Molienda F. Rougher Scaveng er 1ra Limpieza 2da Limpieza Total

CONSUMO DE REACTIVOS gr/Tn Cal Acido Sulfat Xanta Dow sulfúri o de to ZFroth co Cobre 11 1012 0

0

0

0

0

0

0

250

100

2 gotas

0

0

0

0

0

0

0 0

0 0

0 250

0 0 0 100

0 0 0 2 gotas

pH

OBSERVACIONES Tiempo Tiempo de Tiempo de Moliend de Flotaci a Acond. ón

Natur al Natur 10, 15, al 25 0

18 min 0

0

0

0

0 18

7 min 0 0 0 7

5.3. Graficar de % Fd vs d(um), para los diferentes tiempos de molienda y hallar el d80.

5.4.

Graficar Ley, recuperación y eficiencia vs d80.

6. Discusión. En base a los resultados obtenidos haga una discusión detallada y detallada del efecto del tamaño de partícula sobre los resultados metalúrgicos de las pruebas experimentales de flotación en base a la revisión bibliográfica. 7. Referencias bibliográficas. 1. Jacinto Napoleon CUADERNO MET 3364 FLOTACION, 2001 2. Juan Yaniatos B., FLOTACION DE MINERALES, 2005 3. N.L. Weiss, SMEMINERAL PROCESSING HANDBOOK, vol 1 y 2, Ed. AIME, USA, 1991. 8. Apéndice.

RESUMEN En la presente práctica experimental, se estudio una de las variables que afecta a la flotación de minerales, el tamaño de partícula, para todo esto se realizo una selección, muestreo, molienda, dosificación, acondicionamiento, flotación y respectivo análisis químico y granulométrico, para poder analizar los efectos del tamaño de partícula en la flotación del mineral de estudio. CONCLUSIONES En cuanto a las conclusiones obtenidas de la practica experimental se puede decir que el mejor tamaño para poder flotar las partículas está entre 100um y 136um para obtener recuperaciones mayores a 70%, en cuanto a partículas mayores a 136um la recuperación desciende, también si se tienen partículas menores a 100um, en este caso el descenso es más estrepitoso.

EFECTO DEL TAMAÑO DE PARTICULA 90 80 70 60 50 DAT PRACTICOS RECUPERACION % 40 30 20 10 0 50 60

DAT CORREGIDOS

70

80

90 100 110 120 130 140 150

Tamaño de particula, um

Esto confirma la teoría, de que la mejor recuperación en la flotación es realizada a tamaños de partícula intermedios, ya que a partículas gruesas o demasiado finas no se obtienen recuperaciones elevadas o se experimenta un descenso en la flotación como se puede observar en la figura de arriba.

INDICE EFECTO DEL TAMAÑO DE PARTICULA (FLOTACION DE SULFUROS) PAG. 1. Propósito……………………………………………………………………………………………… ……………………00 2. Alcance…………………………………………………………………………………………………… ……………….. 00 3. Fundamento teórico………………………………………………………………………………………………….. 00

4.

5.

6.

7. 8.

3.1. Introducción. ………………………………………………………………………………………………. …… 00 3.2. Tamaño de partícula. ………………………………………………………………………………………… 00 3.3. Partículas finas. …………………………………………………………………………………………………. 00 3.4. Partículas gruesas. ……………………………………………………………………………………………… 00 3.5. Aglomeración de las partículas. …………………………………………………………………………… 00 3.6. Flotación. ………………………………………………………………………………………………………… ……. 00 Descripción y preparación del material. ……………………………………………………………………… 00 4.1. Descripción del equipo experimental……………………………………………………………………… 00 4.2. Procedimiento experimental………………………………………………………………………………… 00 Resultados experimentales……………………………………………………………………………………… …… 00 5.1. Diseñar el flujograma de tratamiento por flotación para el mineral de estudio………. 00 5.2. Llenar la tabla de consumo de reactivos en las etapas correspondientes……………… 00 5.3. Graficar de % Fd vs d(um), para los diferentes tiempos de molienda y hallar el d80. 00 5.4. Graficar de Ley, recuperación y eficiencia vs d80……………………………………………………. 00 Discusión. ……………………………………………………………………………………………………………… ……… 00 Referencias bibliográficas. …………………………………………………………………………………………… 00 Apendice.. ……………………………………………………………………………………………………………… …… 00