Capitulo II

CAPITULO II AGENTES QUMICOS DE FLOTACIN DE ESPUMAS

CAPITULO II

AGENTES QUMICOS DE FLOTACIN DE ESPUMASING. M.Sc. NATANIEL LINARES GUTIRREZDOCENTE ESME/FAINUNJBGTACNA PER [email protected] 06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez1

INTRODUCCINEn la flotacin de espumas, los reactivos son el componente y la variable ms importante, ya que el nmero de especies de flotabilidad natural es tan reducido: talco, azufre, grafito, molibdenita y pocos ms, y su importancia comercial tan reducida que se puede afirmar que la flotacin industrial moderna no se podra efectuar sin reactivos. La flotabilidad natural depende de la polaridad.Un elemento tan importante del proceso influye con gran sensibilidad, ya que no solo tiene repercusin el tipo de reactivo, sino tambin su combinacin, dosis, forma y orden de adicin.

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INTRODUCCINSe ha comprobado que los efectos favorables o desfavorables debidos a otras variables: grado de molienda o liberacin, aireacin, densidad de pulpa, etc., nunca superan en importancia a los efectos positivos o negativos de una frmula de flotacin apropiada, por tanto, no debe extraarse que al estudio de la frmula de flotacin apropiada se haya dedicado el mayor tiempo y esfuerzo investigador.


INTRODUCCINEl problema es complejo ya que la accin de los reactivos est basada en equilibrios inicos, y este equilibrio es difcil de controlar, ya que aparte de los reactivos que se introduce en la pulpa, hay una considerable cantidad de iones (iones indeseables) en ella, procedentes de las impurezas que aporta el mineral as como el agua de tratamiento.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez4

COMPETENCIAS06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez5REACTIVOS DE FLOTACIN DE ESPUMAS 06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez6

CLASIFICACIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACIN 06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez7

Para poder entender, la accin de los reactivos de flotacin tenemos que recordar que todos los minerales los podemos clasificar en dos tipos, segn sus caractersticas superficiales:PolaresNo polares ApolaresLos minerales con un fuerte enlace superficial covalente o inico se conocen como de tipo polar y exhiben altos valores de energa libre en la superficie polar, la cual reacciona fuertemente con las molculas de agua y por lo tanto son hidroflicos. Los minerales polares se subdividen en varias clases que dependen de la magnitud de la polaridad, la cual se incrementa de los grupos 1 al 5 de la tabla que se muestra a continuacin.



Los minerales no polares se caracterizan por enlaces moleculares relativamente dbiles, es decir, las molculas covalentes se mantienen juntas por las fuerzas de Van der Waals, ello hace que las superficies no polares no se unan fcilmente a los dipolos del agua y en consecuencia son hidrofbicas.

Los minerales del tipo apolar son:El grafitoEl azufreLa molibdenitaEl diamanteEl carbnEl talco

Todos ellos tienen alta flotabilidad natural con ngulos de contacto entre 60 y 90.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez10

COLECTORES Los colectores son compuestos orgnicos de molculas complejas de estructura asimtrica y heteropolar, cuya funcin principal es la de adsorberse en la superficie del mineral valioso hidrofobizndola selectivamente dentro de la pulpa, para crear condiciones de reduccin de la energa libre superficial del mineral hidratado (mojado) a un punto donde sea posible la formacin de un permetro de contacto de fases (mineral-agua-aire), favoreciendo la adherencia de la partcula mineral a la burbuja.

La mayora de colectores tiene dos partes:

Una parte polar, yUna parte no polar

Ambas con propiedades diferentes. 06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez11

ADSORCIN DEL COLECTORLa parte no polar de la molcula es un radical hidrocarburo, el cual difcilmente reacciona con los dipolos del agua, por ende, tiene propiedades fuertes para repeler el agua, en consecuencia proporciona las propiedades hidrofbicas al mineral, por estar este extremo funcional orientado al agua. La parte polar o inica es la que puede adsorberse selectivamente en la superficie del mineral ya sea por reaccin qumica con iones de la superficie del mineral (quimisorcin) o por atraccin electrosttica a la superficie mineral (adsorcin fsica) .06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez12

Esquema estructural de un colector

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez13CLASIFICACIN DE LOS COLECTORES Una clasificacin general se da a continuacin , teniendo siempre en cuenta lo siguiente:

Su disociacin inica. La actividad del anin y/o catin en relacin a la superficie del mineral, y La estructura del grupo solidoflico.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez14

COLECTORES ANIONICOSSon los que ms se usan en la flotacin de minerales por su notable selectividad y su fuerte adherencia a la superficie mineral. Ellos se pueden clasificar de dos tipos y de acuerdo a la estructura de su grupo polar o solidoflico. Estos son:Colectores aninicos sulfhdricos o sulfhidrilosColectores aninicos oxhidrilosLos colectores sulfhdricos o tioles son los reactivos que ms se usan en la industria del procesamiento de minerales, por ser ms efectivos para la flotacin de minerales de metales pesados no ferrosos, principalmente los sulfuros. Se caracterizan porque en su grupo solidoflico contiene al sulfuro bivalente. Los ms ampliamente usados de estos colectores aninicos son :los xantogenatos, tcnicamente conocidos como xantatos ylos ditiofosfatos conocidos tambin como Aerofloats. Tambin se viene utilizando en aos recientes los dialquil tionocarbonatos, la tiocarbanilida y el mercaptobenzotiazol y en forma limitada los ditiocarbonatos y los alquil mercaptanos, del mismo modo los xantoformiatos o formiatos de xantgeno (Minerec).06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez15XANTATOSLos xantatos son sales sdicas o potsicas del cido xntico o xantognico. Este grupo de reactivos tiene una gran difusin debido a su bajo coste, sus fuertes propiedades colectoras y su alta selectividad. Son apropiados para la coleccin de sulfuros, minerales nativos y minerales oxidados previamente sulfurados. Se deben emplear en circuitos neutros o alcalinos ya que en medio cido sufren hidrlisis. 06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez16

LOS XANTOGENATOS O XANTATOSEl mtodo de preparacin del alquil xantato de sodio o potasio, consiste de la disolucin de un hidrxido alcalino en el alcohol alquil, seguido de la adicin del disulfuro de carbono a el alcoholato metlico. Debido a las reacciones altamente exotrmicas, la temperatura de la mezcla debe ser mantenida tan baja como sea posible para evitar la descomposicin del xantato producido. Las reacciones sonR OH + NaOH R ONa + H2OAlcohol alquil + hidrxido de Sodio Alcoholato de Sodio + agua S // R ONa + CS2 R O C \ S Na Alcoholato de sodio + disulfuro de carbono Alquil xantato de sodio (slido)En consecuencia el xantato tendr la frmula qumica general: S // R O C \ SMeDonde Me = Na+, K+, o H+ y R = Es el grupo o radical hidrocarburo (hasta 6 tomos) que puede ser variado para controlar su potencia y selectividad.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez17

Otro camino tambin vlido para encontrar el mismo producto es la reaccin de un alcohol y el disulfuro de carbono que se hace reaccionar con hidrxido alcalino. As, de este modo se escribe la siguiente reaccin:ROH + CS2 ROCSH cido xntico SY

ROH + CS2 + KOH ROCSK + H2O Sdonde el anin activo es:

S - // R O C \ S y el grupo solidoflico es S // O C \ S

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez18Los xantatos son sustancias cristalinas duras con un olor caracterstico, que le es propio debido a la existencia de una pequesima cantidad de mercaptanos. Los xantatos de metales alcalinos tienen generalmente tonos claros, desde blanco hasta amarillo claro. Los xantatos que ms ampliamente se utilizan son:Xantato etlico de potasio C2H5OCS2KXantato etlico de sodio C2H5OCS2NaXantato amlico de potasio C5H11OCS2KXantato isoproplico de potasio C3H7OCS2KXantato isoproplico de sodio C3H7OCS2NaXantato hexlico de potasio C6H13OCS2KXantato butlico sec. de sodio C4H9OCS2NaXantato isobutlico de sodio C4H9OCS2Na06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez1906/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez20

Pellets de xantatoEmbalaje del xantatoINFLUENCIA DEL OXGENO EN LA FLOTACIN CON XANTATOTambin se ha demostrado que el mineral sulfuro no se une a los aniones del colector sin la accin previa del oxgeno, donde el mecanismo de adsorcin es de intercambio inico entre el colector y el producto de oxidacin, pero un exceso de oxgeno es tambin perjudicial.Al respecto, Plaksin ha determinado lo siguiente:En ausencia de oxgeno las superficies frescas de los sulfuros se mojan, es decir, adsorben agua.El oxgeno ayuda a la deshidratacin de la superficie del mineral facilitando as la penetracin de molculas de colector, estableciendo el siguiente orden: Primero se adsorbe el oxgeno y luego el colector.La cantidad requerida para la flotacin completa con xantatos se incrementa en el siguiente orden: Galena, pirita, esfalerita, calcopirita, pirrotita, arsenopirita, etc..La larga exposicin con oxgeno (envejecimiento) impide la adsorcin de los xantatos.

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez21COLECTORES DERIVADOS DEL XANTATOEntre los de mayor importancia tenemos los siguientes:Xantoformiatos.TionocarbamatosEsteres xnticos.Mercaptanos.


06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez2306/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez24

LOS DITIOFOSFATOS O AEROFLOATS06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez25

PRINCIPALES CARACTERSTICASSon steres secundarios del cido ditiofosfrico y se preparan haciendo reaccionar pentasulfuro de fsforo y alcoholes cuyas caractersticas principales son:

Lquidos.Se recomienda agregarlos en la molienda o en el acondicionamiento. Diluidos (5 20%) o sin diluir dependiendo de cual se trate (en general tienen poca solubilidad en agua).Algunos tienen propiedades espumantes (Aerofloat 25, 31 y 33).Son colectores de menor potencia que los xantatos.Son ms selectivos que los xantatos.Se usan en la flotacin de sulfuros (Cu, Pb, Zn), algunos de ellos en la flotacin de sulfuros de Fe, metales preciosos y xidos no metlicos.Dosificacin usual 25 100 g/t.Ejemplo, nombre comercial: Aerofloats 25, 31, 33, .., 238, 242, etc. de la Cyanamid (Cytec).La Cyanamid (Cytec) les llama promotor + el nombre comercial, ejm.: Promotor Aerofloat 238.


Los ditiofosfatos son colectores comparativamente dbiles pero dan buenos resultados en combinacin con los xantatos. Tienen alguna propiedad espumante. La mayora se adiciona en concentraciones al 100% (puros) y por lo general se los adiciona en molienda, para lograr un mejor contacto con los minerales valiosos. Slo los solubles se pueden aadir en soluciones no menor de 10% P/V.Los ditiofosfatos ms comunes son:Di sec butil ditiofosfato de sodio (AF-238).Di isobutil ditiofosfato de sodioDi butil ditiofosfato de sodio.Di isopropil ditiofosfato de sodio. (AF-211).Dietil ditiofosfato de sodio. (Aerofloat sdico).Mezcla di etil y di butil ditiofosfato de sodio. (AF-208)Di cresil ditiofosfato de sodio + cido creslico + tiocarbanilida(6%) (AF-242 y AF-31).cido creslico + 15% di amil ditiofosfato de sodio. (AF-15)cido creslico + 25% di amil ditiofosfato de sodio. (AF-25)

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez28ESPUMANTES06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez29

ESPUMANTES06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez30

CLASIFICACIN DE LOS ESPUMANTESSe clasifican de la siguiente manera:Espumantes cidosAlquilarilsulfonatos.Fenoles.Espumantes neutros.Alcoholes alifticos.Sustancias con enlaces terPolialcoxialcanos.Monoteres poligliclicos.Dialquilftalatos.Alcoholes aromticos y alicclicos.Bsicos.Modificadores de espuma o antiespumantes.


Reactivos espumantes ms usados06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez32

FUNCIN DE LOS ESPUMANTESLa funcin ms importante de un espumante es formar una espuma estable, que permite extraer el concentrado, por ende, tiene tambin valiosos efectos en un circuito de flotacin tales como:Estabilizar la espuma Disminuir la tensin superficial del aguaMejorar la cintica de interaccin burbuja - partculaDisminuir el fenmeno de unin de dos o ms burbujas (coalescencia)Origina la formacin de burbujas ms finas, es decir, mejora la dispersin del aire en la celda de flotacin.Regula la velocidad a la cual las burbujas suben hacia la superficie de la pulpa.Afectan la accin del colector.Incrementa la resistencia de la pelcula de la burbuja mineralizada de la espuma formada.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez33SELECCIN DE LOS ESPUMANTES06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez34MODIFICADORES O REGULADORESLos reactivos modificadores son utilizados en flotacin para modificar y controlar la accin del colector, ya sea intensificando o reduciendo el efecto repelente al agua sobre la superficie mineral, haciendo de este modo ms selectiva la accin del colector hacia ciertos minerales, asegurando una mejor precisin en la separacin eficiente, razonable y econmica de ellos. La funcin del modificador implica tanto la reaccin con el mineral, como con los iones presentes en la pulpa, siendo en muchos casos esta reaccin de naturaleza qumica. Los modificadores o regulares segn su accin y uso en flotacin, es variada, reciben este nombre porque no tienen tareas especficas de coleccin o espumacin. Estos se clasifican como siguen:Activadores.Modificadores de pH.Depresores.


ACTIVADORESSon sales solubles cuyos iones alteran la naturaleza qumica de las superficies de los minerales valiosos, de tal modo que mejoran o ayudan a la adsorcin de un colector, hacindolos hidrofbicos y flotables, es decir, hacen la accin del colector ms selectiva.Entre los principales activadores tenemos los siguientes:Sales solubles de metales pesados no ferrosos, que activan al esfalerita (Cu,Pb), pirita (Cu), cuarzo (Cu, Ca, etc) y ciertos no sulfuros.

El sulfuro de sodio y otros sulfuros solubles en agua, se utilizan en la activacin de minerales metlicos no ferrosos oxidados tales como la cerusita, malaquita, etc..

El oxgeno atmosfrico, que activa la flotacin de sulfuros y a algunos minerales no sulfuros.

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez36DEPRESORESSon reactivos que inhiben o evitan la adsorcin de un colector por un mineral volvindolo hidroflico, por tanto, no flotable. Esto permite una flotacin diferencial o selectiva. Una forma de depresin natural es por las lamas presentes en la pulpa que recubren a los minerales hacindolos hidroflicos.Entre los reactivos que podemos utilizar en flotacin de minerales son:El sulfuro de sodio (Na2S) y otros sulfuros solubles en agua, se utiliza para deprimir los sulfuros.El cianuro (Na+ o K+) se usa en la flotacin selectiva de sulfuros, utilizado para deprimir la esfalerita, minerales de cobre y pirita.Los sulfitos, bisulfitos, hiposulfitos y ciertos sulfatos (Zn, Fe), se emplean para la flotacin selectiva de menas sulfurosas, deprimiendo principalmente a la esfalerita.El silicato de sodio, se le emplea para deprimir el cuarzo, calcita y otras gangas y para la separacin selectiva de no sulfuros.El cromato y el dicromato de potasio (K2CrO4, K2Cr2O7), para deprimir la galena.Reguladores orgnicos no ionizantes tales como el almidn, dextrina, cido tnico, quebracho, etc., para minerales no sulfuros.La cal (CaO o Ca(OH)2) se le emplea como depresor especial para los iones unidos a los sulfuros en la flotacin de menas sulfurosas.

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez37DEPRESORESEl complejo cianuro-zinc deprime a sulfuros de cobre (calcosita)El ferrocianuro y reactivos Nokes - hidrxido de sodio ms pentasulfuro de fsforo- deprime sulfuros de cobre.El Fluorosilicato y ion fluoruro para deprimir cuarzo y silicatos.Los depresores orgnicos son comnmente empleados en la flotacin de minerales no metlicos y pueden ser categorizados como poliglicol ter, polisacaridos (almidn, carboxilmetilcelulosa, dextrina y goma) y polifenoles (tanino, quebracho, mimosa y extracto de zarzo). La mayor aplicacin est en la depresin de calcita, dolomita, talco y pirofilita, aunque el almidn y la dextrina son usados para deprimir galena, pirita y molibdenita.El proceso principal de adsorcin es de enlace hidrgeno aunque los polisacridos parecen reaccionar especialmente con los minerales de hierro, favoreciendo as su uso para floculacin y depresin de estos minerales.


MODIFICADORES DE pHLa efectividad de todos los reactivos o agentes de flotacin dependen grandemente del grado de alcalinidad (OH-) o acidez (H+) de la pulpa. Por lo tanto, un objetivo primario de una prueba de flotacin es encontrar el valor ptimo del pH para una combinacin dada de reactivos y mena. El pH es uno de los pocos factores que se pueden medir fcilmente en una pulpa de flotacin.La mayora de Plantas Concentradoras que tratan sulfuros operan con una pulpa alcalina, debido a que produce resultados metalrgicos ptimos y previene la corrosin de los equipos metlicos. Pocas Plantas usan todava pulpas cidas, localizadas donde la mena es muy cida y la cal es difcil de conseguir o donde los minerales son flotados despus de haber lixiviado la pulpa con cido. Los reguladores de alcalinidad ms comnmente utilizados en flotacin son la cal (CaO o Ca(OH)2) y el hidrxido de sodio (NaOH), siendo la cal la ms econmica, pero cuando el ion calcio causa problemas se utiliza el hidrxido.

El control del pH cido es generalmente con cido sulfrico (H2SO4) por ser de ms bajo costo. Moderadamente concentrado el cido sulfrico es tambin utilizado para destruir los colectores adsorbidos, principalmente xantatos y cidos grasos, con el fin de hacer hidroflicos a los minerales flotados.

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez40ESPUMAS DE FLOTACINLas espumas de flotacin deben contar con las siguientes condiciones:

Las partculas de mineral a flotarse deben adherirse fuertemente en las espumas.La separacin suplementaria mxima posible, debido a la separacin selectiva de las partculas de ganga, deben producirse en las espumas.Las espumas no deben ser excesivamente estables y deben romperse rpidamente despus de salir de la celda de flotacin, de no ser as, causarn dificultades en las canaletas de recepcin, en el espesamiento y en el filtrado.


PROPIEDADES DE LAS ESPUMASLas propiedades de las espumas de flotacin son de muy fcil control, si las condiciones fsicas y fsico-qumicas del medio se alteran conjuntamente.Los factores fsicos que determinan las propiedades de las espumas son:El espesor del lecho (colchn) de espumas.La velocidad y mtodo de la eliminacin de las espumas.La cantidad de burbujas y partculas minerales presentes.La dispersin de las espumas.La intensidad del movimiento de la pulpa en la capa inmediata inferior de la espuma.Los factores fsico-qumicos incluyen los cambios en la alimentacin de reactivos que afectan la estabilidad del lecho lquido que separa la burbuja.


ESTRUCTURA DE LAS ESPUMAS DE FLOTACINLas estructuras de flotacin consisten de burbujas de aire separadas por lechos de agua, que pueden dividirse en tres tipos bsicos, a saber:Estructura columnar.Agregados de espuma.Pelculas de espuma.Las espumas de tipo de estructura columnar son muy frecuentes en flotacin de minerales, generalmente en la concentracin de partculas con tamaos normales.Sus caractersticas son:

Las burbujas de aire de la capa superior son ms grandes que las de las capas inferiores.Los lechos de agua que separan a las burbujas de aire en las espumas disminuyen en espesor conforme se aproximan a la superficie superior de las espumas.El colchn de espumas es relativamente grueso y vara de 5 a 20 cm.Las burbujas ms grandes generalmente son deformadas.Las espumas de este tipo contienen relativamente ms agua que las espumas de los otros tipos, particularmente en las capas ms inferiores, su estabilidad vara en un rango muy amplio y son extremadamente mviles.

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez43Los agregados de espumas consisten de espumas relativamente grandes que se adhieren entre ellas por las numerosas burbujas de aire. Son ms pequeas que las anteriores aunque la distribucin de las burbujas de diversos tamaos a diferentes niveles en las espumas es similar.Entre las principales caractersticas de este tipo de espumas son:Contienen relativamente poca agua.Son completamente estables.Se rompen rpidamente al salir de la celda. Las espumas peliculares de flotacin son muy similares a los agregados de espumas pero son ms delgadas. Las partculas minerales que suben en las espumas de este tipo son muy grandes, tienen una baja gravedad especfica y generalmente son fuertemente repelentes al agua.


ESTABILIDAD DE LAS ESPUMASLa estabilidad de las espumas de flotacin determina una propiedad bsica que es el tiempo de retencin, donde tambin el factor bsico en la ruptura de las espumas es la coalescencia de las burbujas, que tiene lugar cuando es considerable la reduccin del espesor del lecho de agua que separa a las burbujas, cuando no hay suficiente estabilidad de dichas burbujas.Este lecho de agua se hace ms delgado por las siguientes razones:El agua que separa a las burbujas corre hacia abajo por accin de la gravedad.El agua de los lechos se evapora de la superficie de las espumas.La presin de capilaridad P se produce cuando la reduccin del lecho de agua a alcanzado un cierto punto y el agua pasa al "tringulo de Gibbs", tiende a tirar la cubierta de la burbuja hacia adentro y est dada por la ecuacin

Donde:r = Es el radio de curvatura de la superficie de la burbuja.


Flujo de agua en una seccin plana del lecho de espumas dentro del tringulo de Gibbs06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez46

EFECTO DE LOS REACTIVOS EN LA ESTABILIDAD DE LAS ESPUMASLos reactivos de flotacin afectan la estabilidad de las espumas de flotacin por alteracin de:

La estructura y composicin del lecho de adsorcin sobre la superficie de la burbuja.La naturaleza de la cubierta del mineral sobre estas superficies.De acuerdo a P.A. Rebinder, todos los estabilizadores del lecho de agua pueden dividirse en tres grupos principales:

Sustancias de superficie activa que forman soluciones coloidales o semi-coloidales en el agua, estas sustancias se concentran en el lecho de adsorcin y forman una estructura semejante a la gelatina.Sustancias solubles en agua formando una solucin real (molculas dispersas).Sustancias no polares que son prcticamente insolubles en agua (kerosene).

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez47 CONSUMO Y DOSIFICACIN DE REACTIVOS PARA FLOTACIN06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez48

06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez49CONSUMO Y DOSIFICACIN DE REACTIVOS PARA FLOTACIN06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez50


Potencia usual de los reactivos de flotacinReactivos para minerales ms explotados en nuestro pas06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez52

LUGAR DE ADICIN DE LOS REACTIVOS DE FLOTACINLos reactivos de flotacin para ser adicionados a la pulpa que contiene el o los minerales valiosos a separar deben necesariamente un orden y es:Los modificadores de pH o de superficie segn convenga.Los colectores que por su accin se los denomina primarios o principales y secundarios.Los espumantes.Los lugares de adicin generalmente se determinan experimentalmente en el Laboratorio Metalrgico en funcin de las caractersticas mineralgicas de la mena y la caracterstica de si es o no soluble en agua el reactivo, es decir, en funcin del tiempo que necesita para adsorberse en el mineral valioso. Generalmente la adicin de los modificadores y colectores empieza en la molienda06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez53

Puntos de adicin de reactivos en el circuito de Pb06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez54

Puntos de adicin de reactivos en el circuito de Zn06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez55


IMPACTO AMBIENTALLa flotacin, no se caracteriza por ser un contaminante, pero si contaminan sus gangas y desechos del proceso.

Los desechos obtenidos del proceso corresponden a slidos (colas) y lquidos (agua con agentes colectores).

Los desechos eliminados sin ningn tratamiento qumico de flotacin, pueden contaminar fuentes de agua como ros, esteros y el ocano.

La tecnologa actual y la permanente innovacin de los ingenieros metalurgistas han logrado minimizar estos impactos ambientales an por debajo de los lmites permisibles por ley.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez57SEGURIDAD Y MANEJO DE REACTIVOS PELIGROSOS DE FLOTACINQu es una Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS)?Una Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS: Material Safety Data Sheet) es un documento que da informacin detallada sobre la naturaleza de una sustancia qumica, tal como sus propiedades fsicas y qumicas, informacin sobre salud, seguridad, fuego y riesgos de medio ambiente que la sustancia qumica pueda causar. Puede salvar la vida




Qu informacin debe contener una Hoja Informativa sobre Sustancias Peligrosas (MSDS)?Las Hojas Informativas sobre Sustancias Peligrosas (MSDS) deben contener informacin bsica similar, tal como:Identificacin qumica: Nombre del producto.Informacin sobre el productor: Nombre, direccin nmero de telfono y telfono de emergencia del fabricanteIngredientes Peligrosos/Informacin de Identificacin: Lista de sustancias qumicas peligrosas, la lista puede contener todos los componentes qumicos, incluso aquellos que no son peligrososCaractersticas Fsicas/Qumicas: Punto de combustin, presin y densidad de vapor, punto de ebullicin, tasa de evaporacin, etc.Informacin sobre riesgos de fuego y explosin: Punto de combustin, lmites de combustin, mtodos de extincin, procedimientos especiales contra el fuego, peligros especiales de explosin o fuego.Informacin sobre Reactividad: Cmo reaccionan ciertos materiales cuando se mezclan o se almacenan junto con otros.Informacin sobre Riesgos para la Salud: Efectos que las sustancias qumicas pueden causar (agudos = inmediatos; crnicos = a largo plazo), vas por las que la sustancia qumica puede entrar al cuerpo (pulmones, piel o boca), sntomas, procedimientos de emergencia y primeros auxilios.Precauciones para un manejo y uso seguros: Qu hacer en caso que el material qumico se derrame o fugue, cmo deshacerse de los desperdicios del material qumico de una manera segura, cmo manipular y almacenar materiales de manera segura.Medidas de Control: Ventilacin (local, general, etc.), tipo de respirador/filtro que debe usarse, guantes protectores, ropa y equipo adecuados, etc.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez61Ejemplo de seguridad de manejo del reactivo NP 10706/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez62

SIMBOLOGA UTILIZADA EN SEGURIDAD Y MANEJO DE REACTIVOS06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez63

CLASIFICACION DE RIESGOSLigeramente peligroso, presenta riesgos de inflamabilidad a una temperatura > 65C.


MUCHAS GRACIASM.Sc. ING. CARLOS VILLACHICA LEN, PRECLARO INVESTIGADOR PERUANO QUE TODO METALURGISTA DEBE EMULAR POR SU GRANDEZA PERSONAL, SU PERSEVERANTE TRABAJO DE INVESTIGADOR-INNOVADOR Y DIGNO MAESTRO QUE TODO EL PER DEBE RECONOCER.06/05/2013MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez65

GRUPO 1 GRUPO 2

Mineral Frmula Mineral FrmulaGalena PbS Barita BaSO4Covelita CuS Anhidrita CaSO4Bornita Cu5FeS4 Yeso CaSO4.2H2O

Chalcosita Cu2S

Chalcopirita CuFeS2 GRUPO 3a

Estibinita Sb2S3 Mineral Frmula

Argentita Ag2S Cerusita PbCO3Bismutita Bi2S3 Malaquita CuCO3.Cu(OH)2Milerita NiS Azurita 2CuCO3.Cu(OH)2Cobaltita CoAsS Wulfenita PbMoO4Arsenopirita FeAsS

Pirita FeS2 GRUPO 3b

Esfalerita ZnS Mineral FrmulaOropimente As2S3 Fluorita CaF2Pentlandita (Fe,Ni)S Calcita CaCO3Rejalgar AsS Widerita BaCO3Au, Ag, Pt, Cu (nativos) Magnesita MgCO3 Dolomita CaMg(CO3)2 GRUPO 4 Apatita Ca4(CaF)(PO4)3Mineral Frmula Scheelita CaWO4Hematita Fe2O3 Smithsonita ZnCO3Magnetita Fe3O4 Rodocrosita MnCO3Goetita Fe2O.H2O Siderita FeCO3Cromita FeO.Cr2O3 Monacita (Ce,La,Di)PO4.ThSiO4Ilmenita FeTiO3Corindn Al2O3 GRUPO 5Pirolusita MnO2 Mineral Frmula

Limonita 2Fe2O3.3H2O Zircn ZrO2.SiO2Borx Na2B4O7.10H2O Willemita Zn2SiO4Wolframita (Fe,Mn)WO4 Hemimorfita Zn4Si2O7(OH)2.H2O

Columbita (Fe,Mn)(NbTa)2O6 Berilo Be3Al2(SiO3)6Tantalita Fe(Ta2)O6 Feldespato

Rutilo TiO2 Silimanita Al2SiO5Casiterita SnO2 Granate (Al,FE,Cr)2(Ca,Mg,Mn)3(SiO2)3 Cuarzo SiO2Parte no polarParte polarMINERALGRUPO NO POLARGRUPO POLAR

_1240412244.vsdGrupo no polar

O

C

C

C

C

C

S

S

K

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Grupo polar

Anin

Catin

En lo que respecta a la descomposicin del ion xantato, de las numerosas reacciones que se han considerado por varios investigadores de la descomposicin del xantato en soluciones acuosas, hay seis reacciones las cuales son reconocidas como pertinentes a los sistemas de flotacin. A saber:

Hidrlisis del ion xantato.

(cido xntico) I

Descomposicin del cido xntico.

II

Descomposicin hidroltica.

III

(El tritiocarbonato puede descomponerse ms adelante en CS2 y S2-)

Oxidacin a dixantgeno.

a)

b) IV

Oxidacin del monotiocarbonato

O

//

( 0 ( C + S V

\

S-Oxidacin a perxantato.

S

//

R ( O ( C + H2O VI

\

SO-

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LOS XANTOFORMIATOS.

Son derivados de los xantatos, en consecuencia, son el producto de la reaccin del etil xantato de sodio, con etil cloroformato, esto es:

donde su formula estructural es:

S O

(( ((R ( O ( C ( S ( C ( O ( CH2 ( CH3

Donde el R puede ser un radical etil, isopropil, butil, amil, etc..Son lquidos amarillos, aceitosos por ende insolubles en agua. Ejemplos ms importantes son:

Dietil xantoformiato

Etil butil xantoformiato

Etil isopropil xantoformiato

Etil isobutil xantoformiato.

Etil sec butil xantoformiato.

Etil amil xantoformiato

Etil metil amil xantoformiato

Los xantoformiatos son lquidos amarillos, aceitosos e insolubles en agua. El dietil xantoformiato fue utilizado como colector para cemento de cobre en procesos LPF (lixiviacin, precipitacin y flotacin), pero actualmente solo es empleado en el circuito cido de El Teniente (Chile) donde la mejor frmula de reactivos utiliza 30% de gasolina y 10% de MIBC, mejorando as la coleccin de la molibdenita. Esta modificacin redujo fuertemente el costo del colector a que las dosificaciones siendo las mismas que con xantoformiato puro y se mantiene las recuperaciones. En cuanto al aspecto operacional, los xantoformiatos pueden ser manipulados mediante tuberas de acero inoxidable de preferencia y PVC (plstico), pero no en presencia de cobre o sus aleaciones. Los plsticos deben ser usados con mucha cautela ya que son buenos solventes del PVC comn, pero sucede as con el polietileno y el propileno, por lo tanto aceptables. Los xantoformiatos son inflamables. El producto puro tiene un alto grado de ignicin. Este reactivo es txico a los peces e irritante para las personas, pudiendo provocar vmitos si no se manipula con la proteccin adecuada para uso y manipuleo de reactivos.

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LOS TIONOCARBAMATOS.

Los Tionocarbamatos son tambin derivados de los xantatos, que consiste en hacer reaccionar un xantato con un alquil aluro que da lugar a un ester, el cual se hace reaccionar con una amina para dar lugar al tionocarbamato, proceso desarrollado por Harris, 1954.

Las reacciones son como sigue:

y su forma estructural general es:

S

((R1 ( O ( C ( NH ( R2Donde los radicales R1 y R2 son los que varan

Ejemplos de ellos son los siguientes:

Isopropil etil tionocarbamato (DOW Z-200)

Isopropil metil tionocarbamato.

Butil metil tionocarbamato.

Isobutil etil tionocarbamato.

Isobutil metil tionocarbamato.

Etil isopropil tionocarbamato.

Los tionocarbamatos son lquidos incoloros, insolubles en agua, pero muy solubles en solventes orgnicos de modo tal que su empleo en flotacin puede estar mezclado con espumantes en cualquier proporcin. Debido a su contenido de impurezas, tienen olor a compuestos de azufre. Los tionocarbamatos son colectores muy fuertes o enrgicos y tambin selectivos en circuitos cidos de flotacin. Sus aplicaciones no son generales en la mediana y pequea minera por su alto costo, pero si en la gran minera previa evaluacin de sus ventajas.

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Los ditiofosfatos o aerofloats son tambin colectores de gran importancia en la flotacin de sulfuros que se caracteriza por tener en su grupo solidoflico al fsforo pentavalente. La estructura de estos compuestos puede ser presentada con la frmula general

RO S

\ //

P

/ \

RO S Me

siendo R un radical hidrocarburo aromtico o aliftico y Me es el tomo de hidrgeno o metal alcalino.

Los ditiofosfatos se obtienen por va de la interaccin del pentasulfuro de fsforo con fenoles y alcoholes por la reaccin:

RO S

\ //

4ROH + P2S5 ( 2 P + 3 H2S

/ \

RO S H

siendo R el radical alquilo del alcohol o el radical arilo del fenol. El anin es la parte activa y est representada por la siguiente frmula

RO S

\ //

P Es la parte aninica

/ \

RO S-

O S

\ //

P Es el grupo solidoflico

/ \

O S

El catin es el Na+, H+ o NH4+Sutherland ha establecido que bajo la accin del agua los ditiofosfatos se descomponen de acuerdo a la reaccin:

S

//

2(RO)2 P + H2O ( 2 ROH + 2 H2S + H3PO4

\

SH

En un medio alcalino, este proceso transcurre tan lento que no influye en los resultados de la flotacin. Bajo la accin del cido sulfrico puede tener lugar la siguiente reaccin:

S

//

2(RO)2 P + H2SO4 ( (RO)2PS2S2P(RO)2 + H2O + H2SO3

\

S H

Durante la interaccin de los ditiofosfatos con cianuro de sodio o sulfuro de sodio, se desprenden el cido cianhdrico y el sulfuro de hidrgeno que son txicos.

La reaccin es:

S S

//

//

(RO)2 P + NaCN ( (RO)2 P + HCN

\ \

SH S Na

S S

//

//

2(RO)2 P + Na2S ( (RO)2 P + H2S

\ \

SH S Na

Con los iones de metales pesados, los cidos ditiofosfricos son capaces de formar precipitados hidrofbicos difciles de disolver en agua.

Agente ActivoAdicionado comoUso ComnColector

Catinico

Cu++CuSO4Activador de sulfuros de Zn, Fe, Co, Ni.Xantato

Pb++Acetato de plomoActivador de la EstibinitaXantato

Pb++Acetato de plomoActivador de la halitaAcido graso

Ca++CaO o Ca(OH)2Depresor de la piritaXantato

Activador de la slicaAcido graso

Zn++ZnSO4Depresor de la esfalerita y marmatitaXantato

Aninico

O--AireDepresor de la pirrotitaXantato

SO3--Na2SO3Depresor de esfaleritaXantato

S--Na2SActivador de mineral oxidado de Pb y Cu.Xantato

Depresor de todos los sulfurosXantato

CN-NaCNDepresor de sulfuros de Cu, Zn y Fe.Xantato

SiO3--Silicato de sodioDepresor de gangas limosasXantato

Activador de silicatosCatinico

CO3--Na2CO3Activador de sulfuro de plomoXantato

Depresor de gangacido graso

Coloide orgnico

Dextrina, almidnDepresores de ganga limosaXantato

Sulfonato de ligninaDepresor de limos carbonceoscido graso

Los clculos de consumo de reactivos se realizan para dos circunstancias de empleo y son:

Consumo a nivel industrial (piloto y a gran escala).

Consumo a nivel experimental (laboratorio).

A. Consumo de reactivos a nivel industrial.( Para reactivos lquidos (en solucin)

Donde:

GS. = Es la gravedad especfica de la solucin.

% P = Es la potencia o la concentracin de la solucin P/V.

Q = Son las toneladas de mineral tratadas por da.

Para expresar en kg/t , solo se multiplica por 0,5; as:

Para reactivos slidos o lquidos puros:

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B. Consumo de reactivos a nivel experimental (laboratorio).Se puede determinar utilizando las siguientes frmulas:

( Gramos de reactivos por 1 t de mineral.

Kilogramos de reactivos por 1 t de mineral

( Libras de reactivos por 1 ton de mineral

Donde:

P = Peso de la prueba en gramos.

S = Porcentaje de concentracin de la solucin.

cc = N de centmetros cbicos utilizados en la prueba.

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TipoClasificacin y ComposicinForma usual de adicinAplicaciones tpicas y algunas propiedades

Colector

Espumantes

ReguladoresXantato

1. Etil Na

Etil K

2. Isopropil sodio

Isopropil K

3. Secundario amil K

Amil-K

Ditiofosfatos, Aerofloats

1. Dietil-Na

2. Dicresil, 15 % P2S5

Dicresil, 25 % P2S5Dicresil, 31 % P2S5

3. Di-sec-butil-Na

Tionocarbamato, etil iso propil (Z-200)

Mercaptobenzotiasol

cido grasos

1. Tall oil (principalmente cido oleico)

2. cido oleico refinado

3. Jabn Na de cido graso

Alquil sulfatos y C12 C14 (dodecil a cetil) sulfonatos

Reactivos catinicos

1. Aminas primarias y secundarias.

2. Acetato amina

3. Sales amonio cuaternarias

Aceite de pino (( - terpinol)

cido Creslico (cresoles)

Polipropilen glicoles

MW ( 200 (D-200).

MW ( 250 (D-250)

MW ( 450 (D-450)

Polioxietileno (nonil fenol).

Alcoholes alifticos: p.e., MIBC, 2-etyil hexanol

steres (TEB, etc.)

Cal (CaO) o lechada de cal (Ca(OH)2).

Soda ash, Na2CO3.

Soda custica

cido sulfrico, H2SO4Cu++ (CuSO4 . 5H2O)

Pb2+(acetato o nitrato de Pb)

Zn2+ (ZnSO4)

S2- o HS- (Na2S o NaHS)

CN- (NaCN o Ca(CN)2)

Cr2O72-, CrO42-SiO3(Na2SiO3)Solucin al 10%

Solucin al 10%

Solucin al 10 %

Solucin al 10 %

Solucin al 10 %

Solucin al 10 %

Solucin al 5 10%

Sin diluir

Sin diluir

Sin diluir

Solucin al 5 10%

Emulsin lquida

Slido

Emulsin lquida

Emulsin lquida

Solucin al 5 10 %

Solucin al 5 10 %

En kerosn

Solucin al 5 10 %

Solucin al 5 10 %

Sin diluir

Sin diluir

Soluciones en agua

Soluciones en agua

Soluciones en agua

Si diluir

Sin diluir

Sin diluir

Pulpa

Seco

Solucin al 5 10 %

Solucin al 10%

Solucin al 10 %

Solucin al 5 10 %

Solucin al 10 %

Solucin al 5 %

Solucin al 5 %

Solucin al 10 %

Solucin al 5 10 %Para flotacin selectiva de menas sulfuro de Cu-Zn, Cu-Pb-Zn

Colector ms potente que el etil para menas de Cu, Pb y Zn, Au, Co, Ni, y FeS2.

Colectivo ms activo pero no muy selectivo; utilizado para sulfuros activados (con Na2S), sulfuros Co-Ni.

Para menas sulfuro de Cu y Zn(pero no para Pb); es selectivo, no espumante.

Sulfuros de Ag-Cu-Pb-Zn, selectivo, espumante

Sulfuros de Ag-Cu-Pb-Zn, selectivo, espumante

Utilizado principalmente para menas de PbS y Ag2S

Sulfuros Ag(Au)-Cu-Zn; no es bueno para Pb.

Colector selectivo para sulfuros de Cu (o para ZnS activada con Cu) en presencia de FeS2.

Para flotar FeS2 en circuito cido (pH 4-5).

Colector para fluorita, mena de hierro, Cromita, Cheelita, CaCO3, MgCO3,Apatita, Ilmenita, precipitados de aguas duras (Ca++ y Mg++)

Colectores para menas de Fe, granate, cromita, barita, carbonato de cobre, CaCO3, CaF2, BaSO4, CaWO4.

Usado para separa KCl del NaCl y para flotar SiO3.

Usado para flotar cuarzo, silicatos, calcopirita.

Iden

Proporciona espuma ms viscosa y estable.

Espumas menos biscosas pero estables; alguna accin colectora.

Espuma fina, frgil; inerte al plstico.

Espumas ligeramente ms estables que con D-200.

Espumas ligeramente ms estables que con D-450.

Usado como dispersante de calcita en flotacin de apatita.

Espuma de textura fina; usado frecuentemente con menas conteniendo lamas.

Regulador de pH, depresor de pirita y pirrotita.

Regulador de pH dispersor de gangas lamosas.

Regulador de pH; dispersor de gangas lamosas.

Reg

Activador de ZnS, Feas, Fe1-xS, Sb2S3Activador de Sb2S3Depresor del ZnS.

En sulfidizacin activador de xidos y carbonatos, depresor de todos los sulfuros a mayor conc.

Depresor de ZnS, FeS2, y cuando se usa en exceso, Cu, Sb y Ni como sulfuros.

Depresor de PbS.

Depresor de gangas silicosas y lamosas;

Depresory colectorDepresorcolectorespumanteColectorespumanteDepresorConcentradoRelaveAcondionadorRougherScavengerCleanerRecleaner

Capitulo II

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