Influencia del tiempo de flotación y la dosificación de nacn sobre la recuperación de cu mediante flotación bulk en comivariv s a 2016

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(1)BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA. INFLUENCIA DEL TIEMPO DE FLOTACIÓN Y LA DOSIFICACIÓN DE NaCN SOBRE LA RECUPERACIÓN DE Cu MEDIANTE FLOTACIÓN BULK EN COMIVARIV S.A. - 2016. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA. AUTORES: Bach. Paz Herrera, Abner. Bach. Maldonado Vaella, Roberto Ernesto. ASESOR: Ms. Alvarado Loyola, Luis Andrés.. TRUJILLO - PERÚ 2016. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA. INFLUENCIA DEL TIEMPO DE FLOTACIÓN Y LA DOSIFICACIÓN DE NaCN SOBRE LA RECUPERACIÓN DE Cu MEDIANTE FLOTACIÓN BULK EN COMIVARIV S.A. - 2016. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA. AUTORES: Bach. Paz Herrera, Abner. Bach. Maldonado Vaella, Roberto Ernesto. ASESOR: Ms. Alvarado Loyola, Luis Andrés.. TRUJILLO - PERÚ 2016. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Presentación. Señores miembros del jurado, presentamos la tesis titulada Influencia del tiempo de flotación y la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) sobre la recuperación de cobre (Cu) mediante flotación bulk en la Compañia Minera Valarezo (COMIVARIV S.A.) provincia de El Oro, Ecuador – 2016 para su evaulación con motivo de obtener el título de Ingeniero Metalurgista. La presente investigación se llevó a cabo en los laboratorios de la empresa G&S Laboratory S.R.L, ubicada en el Parque Industrial del distrito de la Esperanza – Trujillo y en el Laboratorio de Procesamiento de Minerales de la Universidad Nacional de Trujillo. Los análisis de las muestras se realizaron por absorción atómica en los ambientes del laboratorio de la Compañia Minera Valarezo (COMIVARIV S.A), ubicada en la sierra del Ecuador, en el sector El Pache – Ciudad Portovelo, provincia de El Oro.. Trujillo, Noviembre del 2016. Paz Herrera Abner Maldonado Vaella, Roberto Ernesto. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Jurado Dictaminador. Título: Influencia del tiempo de flotación y la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) sobre la recuperación de cobre (Cu) mediante flotación Bulk en COMIVARIV S.A. – 2016.. Autores: Bach. Paz Herrera, Abner. Bach. Maldonado Vaella, Roberto E.. Jurado:. ___________________________. _____________________________. Presidente. Secretario. _________________________ Asesor. ii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Dedicatoria. A Dios por brindarme la vida y la salud para seguir capacitándome, de esta manera lograr cada una de mis metas.. A mis padres, Elías y Jovita por brindarme todo su apoyo y consejos que un hijo necesita, a mi hermana Ruth por ser mi más grande motivación y motor en mi vida para convertirme en un profesional de calidad.. Paz Herrera, Abner.. iii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Dedicatoria. A Dios por darme fuerza para seguir por el camino y no desmayar frente a las adversidades de la vida.. A mis padres y tios por ayudarme a conseguir mis metas y ser un apoyo constante en mi vida.. Maldonado Vaella, Roberto E.. iv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Agradecimiento Expresamos nuestro amplio agradecimiento a la Compañía Minera Valarezo (COMIVARIV S.A.) ubicada en la sierra del Ecuador, en el sector El Pache – Ciudad Portovelo, provincia de El Oro por facilitarnos el mineral para las pruebas de flotación bulk, además, agradecer al Gerente General Sr. Walter Valarezo Rivera, por permitirnos la realización del trabajo de investigación. Agradecer al Gerente General de G&S LABORATORY S.R.L, el Ing Gustavo R. López Espejo por permitirnos utilizar las instalaciones del laboratorio metalúrgico, equipos con los que cuenta para la realización de las pruebas de flotación de esta investigación. Agradecer al Jefe de Planta. Ing Jorge Vargas Gonzáles y al Jefe de Laboratorio Metalúrgico Téc. Richard Vallejos Shuasnaguer de la Compañía Minera Valarezo S.A. por orientar y permitirnos utilizar las instalaciones del laboratorio químico-metalúrgico, equipos con los que cuenta para los análisis metálicos (Cu, Au y Ag) de las distintas muestras de esta investigación. Así mismo hacemos un profundo agradecimiento al Ms. Alvarado Loyola, Luis Andrés por su apoyo como asesor de ésta tesis y al Ing. Juan Vega González por orientarnos en la realización del trabajo de investigación. Finalmente, nuestro agradecimiento a los ingenieros y operadores colaboradores de Compañía Minera Valarezo S.A que gracias a su apoyo se hizo realidad culminar esta investigación.. v Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Índice. Presentación ................................................................................................................................ i Dedicatoria ................................................................................................................................iii Agradecimiento .......................................................................................................................... v Índice ........................................................................................................................................ vi Listado de tablas ....................................................................................................................... ix Listado de figuras....................................................................................................................... x Nomenclatura ..........................................................................................................................xiii Resumen..................................................................................................................................xiii Abstract ................................................................................................................................... xiv CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1.. Realidad problemática ................................................................................................. 1. 1.2.. Antecedentes ............................................................................................................... 2. 1.3.. Marco teórico y conceptual ......................................................................................... 5. 1.3.1 Flotación bulk ........................................................................................................... 5 1.3.2 Superficie de las partículas ....................................................................................... 7 1.3.3 Hidratación ............................................................................................................... 7 1.3.4 La doble capa eléctrica ............................................................................................. 8 1.3.5 Tiempo de flotación ................................................................................................ 14 1.3.6 Reactivos de flotación ............................................................................................ 16 1.3.7 Equipos de flotación:................................................................................................................ 19 1.4. Problema.................................................................................................................... 21 vi. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.5. Hipótesis .................................................................................................................... 21. 1.6. Objetivos ................................................................................................................... 22. 1.6.1 Objetivo general ...................................................................................................... 22 1.6.2 Objetivo específicos ................................................................................................ 22 CAPÍTULO II MATERIALES Y MÉTODOS 2.1. Material de estudio ........................................................................................................ 23 2.1.1 Caracterización de la población .............................................................................. 23 2.1.2 Muestra .................................................................................................................... 23 2.1.3 Caracterización de la muestra.................................................................................. 23 2.1.4 Equipos, instrumentos, materiales y reactivos: ....................................................... 24 A. Equipos..................................................................................................................... 24 B. Instrumentos ............................................................................................................ 24 C. Reactivos .................................................................................................................. 25 D. Materiales ................................................................................................................. 25 2.2.. Métodos y técnicas .................................................................................................... 25. 2.2.1. Diseño experimental .................................................................................................................. 25 2.3. Procedimiento experimental .......................................................................................... 27 2.4. Tratamiento de datos ..................................................................................................... 28. CAPÍTULO III RESULTADOS 3.1 Influencia del tiempo de flotación sobre el porcentaje (%) de recuperación de cobre . 29 3.2 Influencia de la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) sobre el porcentaje (%) de recuperación de cobre........................................................................................................... 31 3.3 Influencia de la interacción del tiempo de flotación y la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) sobre el porcentaje (%) de recuperación de cobre .................................................. 32. vii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPÍTULO IV DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1 De la influencia del tiempo de flotación sobre el porcentaje (%) de recuperación de cobre .............................................................................................................................................. 34 4.2 De la influencia de la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) sobre el porcentaje (%) de recuperación de cobre ...................................................................................................... 35 4.3 De la influencia de la interacción del tiempo de flotación y la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) sobre el porcentaje (%) de recuperación de cobre ........................................ 36 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones .................................................................................................................. 37 5.2 Recomendaciones .......................................................................................................... 38 CAPÍTULO VI REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 6.1 Referencias bibliográficas ............................................................................................. 38. APÉNDICE APÉNDICE A Cálculo de Tamaño de Muestra ............................................................................................... 42 APÉNDICE B Balance Metalúrgico de pruebas de laboratorio ...................................................................... 44 APÉNDICE C ANÁLISIS ESTADÍSTICO C.1 Análisis de varianza. ......................................................................................................... 47. viii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. C.2 Cálculos estadísticos:..................................................................................................... 49 C.3 Cálculos del análisis de varianza: .................................................................................. 49 C.4 Comprobación de la idoneidad del modelo: .................................................................. 51 ANEXO ANEXO 1 Puntos porcentuales de la distribución F ................................................................................. 55 ANEXO 2 Flow sheet flotación bulk de la Compañía Minera Valarezo S.A ........................................... 57. LISTADO DE TABLAS Tabla Nº 1 Composición Química ........................................................................................... 23 Tabla 2. Niveles y valores de los factores ............................................................................... 26 Tabla 3. Diseño experimental bifactorial ................................................................................. 26 Tabla 4. % de recuperación de cobre con respecto al tiempo de flotación (min). ................... 29 Tabla 5. Porcentaje de recuperación de cobre con respecto a la dosificación de NaCN (g/TM) .......................................................................................... 31 Tabla 6. Datos promedio del % Recuperación de cobre con respecto al tiempo de flotación (min) y dosificación de NaCN (g/TM). ................................................................................... 32 Tabla B.1. Resultados de los datos experimentales. ................................................................ 49 Tabla B.2. Arreglo de datos para el cálculo de la suma de cuadrados. .................................... 49 Tabla B.3. Resumen del análisis de varianza........................................................................... 51. ix Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. LISTADO DE FIGURAS. Figura 1: Potencial zeta v/s pH. ................................................................................................. 9 Figura 2: Curvas de contacto en función de concentración de colector y pH. ........................ 10 Figura 3: Efecto de la reducción de tamaño sobre el grado de liberación de las especies....... 12 Figura 4: Curva de recuperación v/s Ley. ................................................................................ 12 Figura 5: Interacción de la variable tiempo vs la recuperación y ley de concentrado óptimo. 15 Figura 7: Esquema de una celda mecánica. ............................................................................. 21 Figura 8: Variación del % Recuperación de cobre en función del tiempo de flotación . ........ 30 Figura 9: Variación del % Recuperación de cobre en función de la dosificación de NaCN (g/TM). ..................................................................................................................................... 31 Figura 10: Variación del % Recuperación de cobre en función del tiempo de flotación (min) y dosificación de NaCN (g/TM). ................................................................................................ 33 Figura B.1. Gráfica normal de residuos para % Recuperación de Cu ..................................... 52 Figura B.2. Residuos vs. Ajustes para % Recuperación de Cu ............................................... 53 Figura B.4. Residuos vs. Orden para % Recuperación de Cu. ................................................ 53 Figura A2.1 FlowSheet Flotación Bulk COMIVARIV S.A .................................................... 57 Figura A2.2: Preparación mecánica (-m #10) de muestra de mineral en banda que alimenta al molino en kilos. G&S LABORATORY S.R.L. (2016) “Área de conminución”. ................... 58 Figura A2.3: Molienda de las muestra de 1 kg de mineral (-m #10) y control de densidad de pulpa (δ = 1.25 g/cm3). G&S LABORATORY S.R.L. (2016) “Área de molienda”. .......... 58 Figura A2.4: Muestra del over-flow del ciclon, densidad de pulpa (δ = 1.25 g/cm3). COMIVARIV S.A. (2016) “Área de flotación bulk”. ............................................................. 59. x Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura A2.5: Celda de flotación para laboratorio y dosificación de reactivos en función de los parámetros de planta y de la investigación. G&S LABORATORY S.R.L. (2016) “Área de pruebas de flotación de minerales”. ......................................................................................... 59 Figura A2.6: Flotación bulk de Cu del mineral y muestra de concentrado durante la flotación. G&S LABORATORY S.R.L. (2016) “Área de pruebas de flotación de minerales”. ............. 60 Figura A2.7: Productos de flotación bulk de Cu del mineral y secado de las muestras. G&S LABORATORY S.R.L. (2016) “Área de pruebas de flotación de minerales”. ...................... 60 Figura A2.8: Análisis metálico de los productos de las pruebas de flotación. COMIVARIV S.A. (2016) “Área de laboratorio LAQUIMET”. .................................................................... 61 Figura A2. 9: Reporte de laboratorio ....................................................................................... 62 Figura A2 10: Reporte de laboratorio ...................................................................................... 63. xi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Nomenclatura. ml. : Mililitros. ppm. : Partes por millón. um. : Micras. %. : Porcentaje. g/L. : Gramo por litro. pH. : Potencial de hidrógeno. hr. : Horas. Gr. : Gramos. Kg. : Kilogramo. Fo. : Razón de medias de cuadrados del factor y error. Ho. : Hipótesis nula. H1. : Hipótesis alterna. SS (total). : Suma de cuadrados del total. SS (error). : Suma de cuadrados del error. pK. : Probabilidad “k”. N. : Total de pruebas. R. : Número de réplicas. Rpm. : Revoluciones por minuto. M. : Molaridad. Vs. : Versus. TMS. : Toneladas Métricas Secas xii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Resumen El presente trabajo de investigación estudió la influencia del tiempo de flotación y la dosificación de NaCN sobre la recuperación de Cobre mediante flotación bulk a partir de mineral suministrado por la Compañía Minera Valarezo S.A. de las minas Tigrera 25 %, Cerro Pelado 25 % y Playitas 50 %, aplicando el diseño bifactorial con tres niveles y dos repeticiones por cada factor, realizándose un total de 18 pruebas como medida de confirmar la validez y confiablidad de los datos. La variable tiempo de flotación se evaluó en los niveles de (15, 18 y 21) minutos, la variable dosificación de NaCN en (60, 80 y 100) g/TM y la variable recuperación de Cobre en porcentaje. Los resultados indican que la mayor recuperación de Cobre es 89.40 % a un tiempo de flotación de 21 minutos con una dosificación de NaCN de 60 g/TM. Se concluye que la interacción del tiempo de flotación y la dosificación de NaCN presenta un efecto significativo sobre la recuperación de Cobre.. Palabras claves: tiempo de flotación, dosificación de NaCN, flotación bulk, % de recuperación de Cu.. xiii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Abstract This research studied the influence of flotation time and the dosing NaCN on copper recovery by flotation bulk from ore supplied by Compania Minera Valarezo S.A. Tigrera mines 25%, Cerro Pelado 25% and 50% Playitas, applying the two-factor design with three levels and two repetitions for each factor, performing a total of 18 tests as a measure confirming the validity of the data and driveability. The variable flotation time was evaluated in levels (15, 18 and 21) minutes, the variable dosing NaCN in (60, 80 and 100) g/TM and variable in % Copper recovery. The results indicate that the greater recovery of 89.40% Copper is a flotation time of 21 minutes with a dosing NaCN 60g/TM. It is concluded that the interaction of flotation time and dosing NaCN has a significant effect on copper recovery.. Keywords: flotation time, dosing NaCN, bulk flotation, % Copper recovery.. xiv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1. Realidad problemática El cobre ha experimentado una caída en los últimos años por diversos factores como el deterioro en las expectativas de crecimiento mundial como en China y otros países asiáticos consumidores de cobre; Por esto, grandes proyectos de inicio de operaciones un minas como es el caso de Toromocho en Perú cuya producción inicial fue mucho menor a la esperada han ralentizado aún más la subida del precio de este metal.. La planta concentradora de la U.E.A. Mallay, de Compañía Minera Buenaventura S.A.A., ubicada cerca al centro poblado del mismo nombre, en el distrito de Oyón, provincia de Oyón, departamento de Lima, en el transcurso de sus siete meses de operación, los ingenieros a cargo elaboraron el proyecto de optimización del proceso de flotación de plomo, plata y zinc, en la que un pilotaje del proyecto tuvo como principal objetivo el incremento del tiempo de flotación, obteniendo de esta manera el incremento de recuperación de Pb-Ag, mínimo en un 2.5% para la Ag y 3.5% para el Pb así como una mejora de calidad de sus concentrados.. Compañía Minera Valarezo S.A se encuentra ubicada en la sierra del Ecuador, en el sector El Pache – Ciudad Portovelo, provincia de El Oro. La planta de beneficio COMIVARIV S.A opera como tal desde 1995, explotando alternativamente minerales de cobre desde la mina Cavo de Horno y Playitas, minerales de oro y plata desde la mina Renacimiento empleando el proceso de flotación para minerales de sulfuros de cobre y el proceso de lixiviación en tanques para minerales de oro y plata.. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Posteriormente debido a que las leyes de los minerales valiosos de la mina Cavo de Horno y Playita disminuyan se vio en la obligación de extraer minerales de cobre de minas como Tigrera y Cerro Pelado con leyes que llegan hasta 2 % en Cu, sin embargo al ser mezclado en proporción (50 – 50) % se obtiene un valor alto de minerales valiosos en el relave Cu: 0.15 %; Au: 0.20 g/TM; Ag: 17 g/TM y al ser mezclado en proporción (25 – 75) % se obtiene un valor bajo de mineral valioso en la recuperación del concentrado Cu: 17 %; Au: 14 g/TM; Ag: 440 g/TM, con un rango de recuperación de: (65 – 70)% para el Cu; (55 – 60)% para el Au y (50 – 55)% para la Ag.. Por los aspectos antes mencionados y considerando la dosificación de cianuro de sodio, el cual es usado en plantas de flotación para la depresión de minerales sulfurados de hierro (pirita), cobre y zinc; sin embargo, en otros casos afectan a los minerales valiosos, se conoce la deficiencia en la recuperación y calidad de su concentrado. A esto se suma las fluctuaciones en la economía de la minería de los polimetálicos. Por tal motivo, se busca mejorar el valor de la recuperación y calidad de sus concentrados en la Compañía Minera Valarezo S.A.. 1.2. Antecedentes Bahena J. (2006), en su investigación sobre Optimización de circuitos de flotación por simulación en computadora considera modelos de plantas A y B en las cuales se concluye que la tendencia de la recuperación de CuS es de incrementarse, conforme se incrementa la capacidad de los respectivos bancos de flotación y que el grado de CuS se disminuye considerablemente. La disminución del grado de CuS se debe principalmente al incremento en la recuperación de mineral FeS, posiblemente a problemas de asociación y no a problemas de química de superficie en la cual se esté activando selectivamente la flotación de este mineral.. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Bacilio, J. et al., (2014), desarrollaron el proyecto de Optimización del proceso de flotación de plomo, plata y zinc en la planta concentradora Mallay de la Compañía de Minas Buenaventura S.A.A. obteniendo de esta manera el incremento de recuperación en un mínimo de 2.5% para la Ag y 3.5% para el Pb y Zn. Además consideran que el incremento en el tiempo de flotación de la pulpa en el proceso de flotación nos permite estar preparados para un incremento de tonelaje de tratamiento.. Ciriben., V, et al., (2002), nos dicen en su estudio del efecto depresor de reactivos en la flotación de sulfuros que, en la flotación de sulfuros de cobre requiere reactivos depresores específicos para la pirita. Estos agentes no deben afectar a los sulfuros de cobre y a los de molibdeno, porque no siempre un pH elevado aun agregando cal hasta superar el valor de 11, es efectivo. En este caso se usa el cianuro de sodio, reactivos oxidantes y otros depresores. Algunos de estos ofrecen inconvenientes por su toxicidad y en otros casos afectan a los minerales valiosos.. Di Yorio et al., (2003), nos dicen en su estudio de la flotabilidad de la pirita aurífera que, el anión cianuro no tiene efecto sobre la superficie de la pirita en su acción depresora en pequeñas cantidades y en cantidades significativas ocurre que el ion dixantógeno pre adsorbido sobre la pirita es desadsorbido, es decir, al estar en presencia de un medio con mucha interferencia iónica, la reacción del colector puede verse afectada por el tiempo.. Espinosa. A. (1967), concluye en su tesis doctoral sobre la acción de los compuestos de cobre como agentes activadores de la blenda en flotación diferencial que, los compuestos de cobre son menormente atacados por el cianuro sódico en comparación a la acción depresora que este ejerce en la blenda debido a que el complejo cuprocianuro es mucho más estable. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. termodinámicamente que el complejo cianurado de cinc y también más estable que el complejo relacionado a la pirita.. López, P. e Ipanaqué, N. (2008), consideran que cuando se realiza una prueba de flotación a nivel de laboratorio (semi – batch) y se retira concentrados parciales a distintos tiempos de flotación, se notará que tanto la calidad y cantidad del concentrado cambian con el tiempo. Un cálculo de la recuperación acumulativa indicará que ésta crece rápidamente en los primeros minutos de flotación y que después la curva se hace asintótica con el tiempo sin alcanzar una recuperación completa.. Manzaneda, J. (2010), nos dice en su tesis sobre aplicación de microscopia en el procesamiento de minerales por flotación que, para deprimir Cobre y flotar Plomo, es necesario acondicionar previamente el ajuste de pH entre 10 y 10.5, luego del cual recién se aplica una solución de cianuro de sodio o una mezcla de óxido de zinc con cianuro en relación 2 a 1.. Yen, W.T. y Tajadod, J. (2000), en su trabajo Flotación Selectiva de Enargita y Calcopirita explican que, el efecto del cianuro de sodio y permanganato de potasio en la pre adsorción de xantato a pH 9 está en el orden enargita sintética < enargita natural < calcopirita. Además, se encuentra que utilizando cianuro de sodio, la recuperación de la calcopirita se reduce desde 82% a 35% a los 2 minutos y a los 20 minutos crece hasta 65% a una concentración de 15 mg/l NaCN.. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3. Marco teórico y conceptual 1.3.1 Flotación bulk Es el proceso metalúrgico que permite la recuperación de todas las especies valiosas del mineral en un solo producto llamado Concentrado Bulk, del material estéril. Para lograr una buena separación, es necesario que estas especies valiosas sean liberadas del material estéril. Recuperación de todas las especies valiosas (oro, plomo, plata, zinc, cobre, etc.) en un solo producto llamado Concentrado Bulk. En Julcani, se obtiene un concentrado de plata-plomooro-cobre, mientras que en Uchucchacua se producen dos tipos de concentrado: un concentrado de plata-plomo (bulk) y otro de zinc. Esto se logra moliendo el mineral en circuitos de molienda. La separación se realiza en agua formándose una pulpa y en donde las partículas sólidas se mantienen en suspensión por medio de unos agitadores especialmente diseñados para este caso. A la pulpa se agrega una serie de reactivos químicos especiales que causan una condición de hidrofobicidad sobre las partículas valiosas de tal manera que, al introducir aire al sistema, se produce un conjunto de burbujas sobre las cuales se adhieren estas partículas. Las burbujas, a medida que van ascendiendo, se van enriqueciendo de estas partículas hasta que se alcanza la superficie y en donde son posteriormente retiradas. Mientras tanto, las partículas de material estéril no han sido afectadas por los reactivos químicos y permanecerán suspendidas dentro de la pulpa. Chia, J. (1990). La flotación de minerales es un proceso físico - químico usado para la separación de solidos finamente divididos. La separación de estos solidos (no similares), es efectuada por la adherencia de la partícula a la fase gaseosa o a la liquida es, en la mayoría de 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. casos, ayudada grandemente por una modificación de la superficie de la partícula hecha por reactivos químicos activos sobre superficies (surfactantes). El medio ambiente bastante complejo, en el cual se efectúa la separación, es compuesto de tres fases: la fase liquida (generalmente el agua), la cual es química y físicamente muy activa; la fase gaseosa (generalmente aire), la cual es relativamente simple, y la fase sólida, la que puede ser considerada como infinitamente variable. Las burbujas de aire actúan como balones y proveen la flotabilidad necesaria para llevar los minerales a la superficie de la pulpa, donde una espuma estable retiene al mineral, permitiendo que este sea arrastrado por despumación o extraído como concentrado. Mientras tanto, aquellos materiales que no han sido preferencialmente adheridos a las burbujas de aire, permanecen sumergidos y salen fuera del proceso como colas o relaves. Los pasos que conforman la operación unitaria de flotación son: 1. El mineral es molido en agua a aproximadamente 48 malla (297 micrones) 2. La pulpa formad de este modo, es diluida con agua a una consistencia entre 25% y 45% de solidos por peso. 3. Pequeñas cantidades de surfactante químico son adicionados a la pulpa, para modificar las superficies de minerales determinados. 4. Otro reactivo específicamente escogido, se adiciona para actuar sobre el mineral que se desea recuperar por flotación. Éste cubre la partícula mineral con una superficie aerofílica (es decir repelente al agua). 5. La pulpa químicamente tratada es un depósito, tiene aire introducido por agitación o por la adición directa de aire a baja presión.. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 6. El mineral, como parte de la espuma, sube hacia la superficie, de donde es extraído. La pulpa empobrecida, pasa a través de una serie de tanques o celdas, con el objeto de proveer tiempo y oportunidad a las partículas minerales para contactar burbujas de aire y puedan ser recuperadas en la espuma. 1.3.2 Superficie de las partículas Chia, J. (1990). La superficie se define como una unidad de dos dimensiones. Longitud y ancho, faltando espesor. Sin embargo, esto no es un cuadro suficientemente descriptivo para el estudio de la química de la superficie. Una partícula que ha sido naturalmente cortada o extraída de su masa principal, como por ejemplo, en una chancadora o molino, ha expuesto en su superficie muchas caras parciales de la forma de su celda unitaria. Los átomos de estas celdas, son ordenados de acuerdo a patrones y enlaces definidos, los cuales resultan de la habilidad de un núcleo para dar o recibir electrones. Hay tres tipos de enlaces químicos primarios bien reconocidos: covalente, iónico y metálico. Los enlaces covalente y iónico son las fuerzas más importantes en el sistema de flotación. 1.3.3 Hidratación Cuando una partícula mineral enlazada iónicamente es recientemente rota, su capa superficial se carga donde quiera que la celda iónica haya sido partida. Ella, al mismo tiempo extrae de su medio ambiente, compuestos, iones o complejos para reducir su potencial. A esto se le llama adsorción. Si una partícula está rodeada por aire o agua, los átomos superficiales parcialmente balanceados, son atraídos hacia cualquier átomo en el sistema externo, el cual podría ayudar para compensar los enlaces rotos en conminación. Si las fuerzas que mantienen un átomo en la celda, son menores que las fuerzas que atraen el átomo a través de la interface, él puede migrar desde el sólido a la fase liquida. Si las fuerzas sobre la superficie de la partícula 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. son suficientemente fuertes, un punto cargado de la celda, se estabilizara sola, capturando iones o complejos cargados externamente. De acuerdo a la segunda ley de la termodinámica, el sistema tiende a un mínimo de energía libre y estabilidad máxima. Se estima que tal capa hidratada puede alcanzar un espesor de 0.1 micrones, correspondiente a una capa de varios miles de moléculas de profundidad. 1.3.4 La doble capa eléctrica Ningún solido es completamente insoluble en un líquido electrolítico, como por ejemplo, un mineral en agua. Las reacciones entre moléculas de agua y varias superficies minerales no son todas iguales; esto es, las energías libres de la solución varían. Como resultado de esto, algunos minerales o metales pasaran a solución en cantidades más grandes que otros minerales o metales. De acuerdo a esto, el balance eléctrico en las superficies de las partículas cambia, porque la superficie mineral, adquiere una carga que es opuesta en signo a los iones que han subido disueltos.. Aquellos iones que se encuentran en la vecindad de la superficie mineral, están tan fuertemente enlazados a la superficie, que su la partícula mineral se mueve, los iones también se moverán con ella. Cualquier ion que se encuentre en las capas distantes de la superficie mineral, (referida frecuentemente como la capa difusa) tiende a separarse de la superficie solida durante el movimiento. Como esta capa difusa es sacada de la superficie durante el movimiento, el equilibrio eléctrico del sistema es roto y se genera luego de una diferencia de potencial entre el líquido y la partícula en movimiento. Esta diferencia de voltaje, llamado el potencial electrocinético, se le llama el potencial zeta.. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Contamos con otro término llamado potencial electroquímico (potencial en la superficie del mineral). La intensidad del campo eléctrico producido por una capa eléctrica es bastante alta, al extremo que un potencial de un voltio, a través de una capa de espesor iónico, es equivalente a una intensidad de un millón de voltios por centímetro de distancia.. Yianatos B. (2005) y Kracht (2011). La selectividad de la separación depende muy estrechamente tanto del tipo y la cantidad de reactivos utilizados como del pH del sistema, de modo que al modificar este último parámetro cambia también el potencial zeta. El punto en donde este potencial es igual a cero es llamado isoeléctrico, y por otro lado, el punto donde el potencial superficial es igual a cero es llamado punto cero de carga.. Figura 1: Potencial zeta v/s pH. Fuente: Yianatos B., Juan. (2005) “Flotación de Minerales”. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. En la Figura 2 se observa que para obtener un concentrado de cobre se debe mantener el proceso de flotación entre un pH 9 – 10, el cual indica en la Figura 1 un potencial zeta de 40, obteniendo selectividad y separación de minerales de cobre.. Figura 2: Curvas de contacto en función de concentración de colector y pH. Fuente: Sutulov, A. (1963) “Flotación de Minerales”.. Los trabajos experimentales han demostrado que hay al menos dos maneras, para modificar la intensidad del potencial electrocinético. 1. Incrementando la concentración del electrolito, se baja el potencial zeta, mientras el potencial electroquímico permanece invariable. 2. Mediante la adsorción de otros iones específicos sobre la superficie mineral, ambos, los potenciales electrocinético y químico, pueden bajarse sustancialmente. La flotación es un proceso que depende de múltiples variables, lo que hace que este proceso no sea simple de modelar, obteniendo hasta ahora más bien una heurística en base a la experiencia en la industria. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Sutulov (1963), en su investigación menciona que para este proceso, es importante la naturaleza del mineral y de las especies que le acompañan. La composición química del componente valioso es lo que determina las condiciones de operación y los reactivos a utilizar. También un factor de peso por parte del mineral es su granulometría. El mineral debe ser conminuído hasta un punto en que se maximice el grado de liberación de cada especie, además que el tamaño debe ser suficientemente pequeño para que las burbujas sean capaces de levantar las partículas hasta ser recuperadas. Sin embargo, un tamaño muy pequeño hace cambiar geológicamente el sistema, haciendo que se formen espumas inestables y disminuyendo la probabilidad de colección de las partículas.. El grado de liberación se define como la fracción o porcentaje que constituye una especie valiosa en una partícula sólida. Normalmente el mineral extraído de un yacimiento tiene un bajo grado de liberación, y para lograr aumentarlo es necesaria una etapa de reducción de tamaño de las partículas a procesar, hasta obtener un nivel óptimo de liberación. El rango típico de liberación en especies minerales en la industria del cobre por ejemplo es entre los 45 y 75 [um].. Kracht (2011). En la figura 3 puede observarse cuatro tipos de partículas según su grado de liberación. Las primeras son las partículas liberadas (más del 80% del valioso), las que se encuentran prácticamente libres de ganga, y hay presencia casi exclusiva del mineral de interés. Las parcialmente liberadas (más del 15% del valioso) son partículas donde se observa la presencia tanto del valioso como de los inertes en la superficie de la partícula. La ganga liberada cuenta casi solamente con inertes (menos del 15% del valioso), no solo en la superficie, sino 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. que también dentro de sólido. Finalmente, las partículas ocluidas son aquellas que cuentan con la presencia tanto de inertes como de mineral de interés, pero este último se encuentra contenido en el interior de la partícula, completamente cubierto de ganga.. Figura 3: Efecto de la reducción de tamaño sobre el grado de liberación de las especies. Fuente: Yianatos B., Juan. (2005) “Flotación de Minerales”.. Es a partir de este último fenómeno que surge una relación empírica entre la recuperación y la ley (o pureza) del concentrado, la que se observa en la figura 4. Esta relación expone que al maximizar la recuperación del mineral de interés, la ley de éste se minimiza y viceversa.. 100. 50. 25. 10. 14. 18. 22. 26. 30. Figura 4: Curva de recuperación v/s Ley. Fuente: Kracht, W. (2011) “Flotación de Minerales”.. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Chia, J. (1990). Nos dice que, sin embargo, la adsorción de reactivos sobre la superficie del mineral consiste en que si una sustancia está presente en una concentración más alta en la superficie de un líquido o fase sólida, comparada a su concentración en la masa de esa fase particular, entonces se dice que la sustancia va a ser adsorbida sobre la superficie de la fase. La adsorción puede tomar lugar tanto desde un gas como de un líquido, y se debe a la naturaleza innata a la sustancia, que permite la formación de enlaces con la fase sobre la cual se realiza la adsorción. Generalmente, el fenómeno está limitado a la superficie de la fase, por las siguientes razones: 1. Las fuerzas de enlace no son suficientemente fuertes para ocasionar que la sustancia entre a la masa de la fase propiamente dicha. 2. Las partículas son demasiado grandes para que por sí solas, penetren a la celda de la fase adsorbente. En la adsorción física, el reactivo (adsorbido) mantiene su identidad química; en quemiadsorción, el reactivo forma nuevos compuestos mediante reacciones de los siguientes tipos: La quemiadsorción de un anión o catión, se favorece cuando ellos forman complejos insolubles, con los cationes correspondientes de la celda de la partícula adsorbedora. Es decir, los iones se azufre se adsorben rápidamente sobre minerales que contienen cationes de metales pesados, para formar sulfuros insolubles del metal; los aniones cianuros se adsorben igualmente bien, sobre las superficies de algunos sulfuros de metales pesados; puesto que con los cationes del metal, ellos forman compuestos y/o complejos de muy baja solubilidad y por otro lado. Los iones que tienen radios efectivos de aproximadamente el mismo tamaño que el radio de la celda cristalina, se adsorben mejor que los iones, los cuales se diferencian apreciablemente en tamaño de la celda cristalina del adsorbente. El intercambio de adsorción, donde los iones 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. en solución desplazan iones específicos en la superficie del mineral, puede tener gran importancia en la flotación. Este tipo de adsorción procede en la dirección en la que se formen compuestos más estables o menos solubles. En la quemiadsorción, la cantidad total de iones que se adsorben sobre la capa exterior de la superficie del mineral, se determina principalmente por la carga sobre la superficie (desarrollada como consecuencia de la sobre capa), puesto que las cargas eléctricas de ambas capas deben estar balanceadas. 1.3.5 Tiempo de flotación Yianatos B (2005), en su investigación menciona que el tiempo de residencia es un factor de importancia que afectan tanto a la ley como a la recuperación del mineral de interés. Este parámetro se puede variar generalmente por variación de los flujos, aunque también puede realizarse mediante el ajuste de la altura de espuma y del agua de lavado, de la cual se hablará. La flotación consta de las siguientes etapas: a) adsorción de los reactivos sobre la superficie del mineral, b) encuentro de las partículas con las burbujas de aire y c) transporte de las partículas hasta la superficie de la celda de flotación. Cada etapa se realiza en un tiempo diferente y al sumarlas se obtiene el tiempo de flotación, para ello se emplea la siguiente relación, la cual se observa en la ecuación 1.. 𝑡=. 𝑛 𝑥 1440 𝑥 𝑉𝑘 𝑥 𝐾 𝑉𝐶. (1). Dónde: n: número de celdas necesarias. t: tiempo de flotación en minutos. 𝑉𝑘 : capacidad de la celda en m3. 𝑉𝐶 : flujo de pulpa en m3/día.. K: proporción de la celda llena en volumen geométrico. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Aproximadamente es el 70 % de su capacidad nominal porque se descuenta el volumen ocupado por las espumas, burbujas gaseosas, partes mecánica, etc, y “Vc” es el volumen entrante al circuito de flotación en m3/día.. Por otra parte, Yianatos B (2005), recalca que una mayor altura de espuma se traduce en un mayor tiempo de residencia del mineral de interés adherido en las burbujas, aumentando el riesgo de que la partícula se desprenda y vuelva a la pulpa por lo que se concluye que el control de esta variable tiene asociado un trade-off entre la recuperación y la pureza del concentrado, en donde los procesos que busquen maximizar la ley del producto verán disminuida su recuperación y viceversa. Esto se puede observarse en la Figura 5.. Figura 5: Interacción de la variable tiempo vs la recuperación y ley de concentrado óptimo. Fuente: Guerreros, M. (2012) “Cinética de Flotación de Procesos Metalúrgicos”.. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.6 Reactivos de flotación 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 los cuales son clasificados principalmente en tres tipos: a.. Espumantes: Son compuestos orgánicos heteropolares, con gran afinidad con el agua.. Son tensoactivos, es decir, son reactivos que se adsorben selectivamente en la interface gaslíquido, reduciendo la tensión superficial. Permiten la formación de una espuma estable y la generación de burbujas pequeñas. Los más usados son los alcoholes, ácidos, poliglicoles y aminas. b.. Colectores: Son compuestos orgánicos usualmente heteropolares solubles en agua. En. general, el grupo polar es la parte del colector que se adsorbe en la superficie del mineral mientras que la cadena de hidrocarburos, siendo no-iónica por naturaleza, provee repelencia a la superficie del mineral después de la adsorción del colector. Los colectores se clasifican según el grupo funcional o en el tipo de mineral colectados. En la Figura 6 se presenta un esquema con los subgrupos de colectores. Los colectores no polares o no ionizados son reactivos que no poseen grupos polares. Son fuertemente hidrófobos y se utilizan en la flotación de minerales con características pronunciadas de repelencia al agua, como carbón, grafito, azufre y molibdenita. En tanto, los colectores iónicos contienen un grupo funcional polar hidrófilo (ión colector que se orienta y adsorbe en la superficie del mineral) unido a una cadena de hidrocarburos (parte no polar hidrófoba que se orienta hacia la fase gaseosa). Al disociarse en agua, el ión puede ser un anión o catión, distinguiéndose entonces dos tipos de colectores iónicos: catiónicos y aniónicos.. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 6: Clasificación de colectores. Fuente: Sutulov, A. (1963) “Flotación de Minerales”.. Los colectores catiónicos más usados en la industria son las aminas. En solución, estos reactivos se disocian de modo que sus radicales con nitrógeno forman el catión, mientras el anión es un hidroxilo. Los colectores aniónicos se disocian de modo que sus radicales junto con el grupo polar constituyen un anión, dejando en solución un catión. Estos se dividen en oxidrilos, tales como carboxilos (ácidos grasos), sulfatos y sulfonatos, y en sulfhídricos, como xantatos, tiofosfatos y tiocarbamatos. c.. Modificadores: Son reactivos que generan condiciones que mejoran la colección o. selectividad del proceso. Se pueden dividir en tres tipos: activadores, depresantes y modificadores de pH.. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Los activadores son reactivos que permiten aumentar la adsorción de los colectores sobre la superficie de los minerales o fortalecer el enlace entre la superficie y el colector. Ejemplos de ellos son el sulfato de cobre y el sulfuro o sulfhidrato de sodio. Los depresantes son reactivos que sirven para disminuir la flotabilidad de un mineral haciendo su superficie más hidrófila o impidiendo la adsorción de colectores. Entre estos están el cianuro de sodio o calcio, cromatos y bicromatos y sulfuro de sodio. Dentro de los modificadores de pH utilizados en flotación industrial se encuentran la cal viva (CaO) o cal apagada (Ca(OH)2), la soda ash (Na2CO3), la soda caustica (NaOH) y el ácido sulfúrico (H2SO4). c.1. Cianuro de Sodio (NaCN): Son depresores enérgicos de los sulfuros y se usan. mayormente sobre la blenda en la flotación diferencial de los sulfuros de plomo. Otra aplicación importante es la depresión de la pirita, pirrotita y arsenopirita. También se emplean en la depresión de sulfuros de cobre en la flotación de minerales complejos de plomo-cobre. El cianuro y el complejo zinc-cianuro se usan en la separación cobre-molibdeno. El consumo llega a los 10.000 g/t. Rivera, Z (2013), en su exposición sobre código de cianuro en Peñasquito explica la formación de complejos de cianuro en la superficie de la pirita de acuerdo a las reacciones (a) y (b), además que su consumo de cianuro en planta llega a los 12 g/t:. 𝐹𝑒𝑆2 + 6𝑁𝑎𝐶𝑁 = 𝑁𝑎4 𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 + 2𝑁𝑎+ + 2𝑆 0 + 2𝑒 − 7𝐹𝑒𝑆2 + 18𝑁𝑎𝐶𝑁 → 𝐹𝑒4 [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 ]3 + 14𝑆 0 + 18𝑁𝑎+ + 18𝑒 −. … … … (𝑎) … … … (𝑏). 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Estos complejos le imparten un carácter de atracción a la superficie de la pirita, con lo cual se inhibe la adsorción de colector. Draski, D (1980) Los sulfuros de cobre, de hierro y la esfalerita activada con iones cobre son los minerales más afectados por la acción del cianuro, este efecto depende del pH. Elgillani, D – Fuerstenau, D (1968) menciona que la pirita es la que requiere menor concentración de 𝐶𝑁 − para que sea deprimida. Plaskin, I – Miasnrkova, G (1956) recalcan que luego le siguen: Calcopirita, marcasita, bornita, tetraedrita, covelina y calcosina. Fuerstenau, D (1962) – Paterson, J; Salman, R (1968) explican que el mecanismo por el que se produce esta depresión es mayormente por competencia entre el ion 𝐶𝑁 − y el colector por la superficie de los sulfuros, en forma adicional, forma complejos con iones como cobre o plata que actúan como activadores. Es sabido que el oro y la plata se disuelven en soluciones diluidas de cianuro formando complejos dobles solubles con la fórmula genérica de 𝑀𝑒(𝐶𝑁)4 = . Si los metales preciosos aparecen como accesorios a sulfuros complejos, el cianuro se agrega en un compuesto con sulfato de zinc para evitar las pérdidas por disolución. 1.3.7 Equipos de flotación Desde hace ya más de un siglo que se ha venido desarrollando el procesamiento de minerales por medio de ésta práctica y la aplicación de nuevas tecnologías en el proceso se ha dado desde entonces. Hasta más o menos mediado de la década de los 70 las celdas agitadas mecánicamente dominaron la industria. Fue a partir de los años 80 que se comenzó a innovar en variaciones a los diseños de celda convencional, cambios en capacidades de tratamiento o incluso en diseños completamente nuevos para la época.. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Una celda de flotación es básicamente un reactor y un separador simultáneos. Este equipo debe tener la capacidad de mantener la suspensión de una pulpa de mineral, pudiendo incorporársele gas. Debe disponer tanto de una zona de turbulenta como de una menos agitada y permitir la variación y control de ciertos parámetros operacionales. i.. Flotación primaria (Rougher): Es la primera etapa de concentración a la que es sometida el mineral, su objetivo es maximizar la recuperación del mineral valioso y generar un relave con muy bajos niveles de las especies de interés.. ii.. Flotación de barrido (Scavenger): Al igual que la flotación primaria, busca maximizar la recuperación en el concentrado. Es muy utilizado luego de la etapa anterior.. iii.. Flotación de limpieza (Cleaner): Diseñada para incrementar o maximizar la ley del concentrado. Lo que se obtiene en esta etapa es el producto final de la planta concentradora. Las celdas mecánicas o convencionales son las más ampliamente utilizadas en la industria.. Se diferencia del resto esencialmente por la incorporación de un agitador mecánico o impeler. Alrededor del eje del rotor se ubica un tubo concéntrico hueco por donde el gas hace ingreso a la celda. Justo en el sector próximo al ingreso de aire, junto al agitador, se mantiene una gran turbulencia (debido a la agitación) con el objetivo de favorecer el contacto de la pulpa con las burbujas. A partir de un nivel mayor en la celda se tiene una zona menos turbulenta, donde la burbuja cargada con mineral asciende para lograr la separación selectiva de especies hasta llegar a la espuma, en el extremo superior del equipo. En la actualidad estas celdas tienen capacidades que pueden llegar hasta 300 m3, con una altura entre 5 y 6 [m]. La Figura 7 muestra que dependiendo del diseño, la alimentación del aire a la celda puede ser a través de sopladores o a través de un sistema autoaspirante, en donde. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. la diferencia está en que en el primer diseño es posible tener control sobre el flujo de aire, mientras que en la celda autoaspirante no lo es.. Figura 7: Esquema de una celda mecánica. A la izquierda una celda de aire forzado y a la derecha una celda auto aspirante. Fuente: YIANATOS B., Juan. (2005)” Fluid flow and kinetic modeling in flotation related processes. Columns and Mechanically Agitated Cells”.. 1.4 Problema ¿Cómo Influye el tiempo de flotación y la dosificación de cianuro d sodio (NaCN) sobre la recuperación de Cobre mediante flotación Bulk en COMIVARIV S.A. – 2016?. 1.5 Hipótesis El incremento del tiempo de flotación en el proceso producirá un aumento en la recuperación y mejora de calidad de concentrado de cobre; sin embargo, el incremento en la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) hasta cierto valor deprimirá no solo a la pirita existente, sino también parte del cobre existente en la pulpa procesada.. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.6 Objetivos. 1.6.1 Objetivo general Determinar la influencia del tiempo de flotación y la dosificación de cianuro de sodio (NaCN) para el mineral blendeado proveniente de las minas de tigre, cerro pelado y playitas con el cual obtengamos el mayor porcentaje de recuperación y calidad del concentrado de cobre que se produce en las instalaciones de COMIRAVIV S.A.. 1.6.2 Objetivo específicos . Determinar la influencia del tiempo de flotación apropiado que deberá permanecer la pulpa en contacto con el reactivo para obtener los mejores resultados de recuperación de concentrado de cobre del mineral tratado en la Compañía Minera Valarezo S.A.. . Determinar la influencia de la dosificación de cianuro de sodio que se adiciona al proceso sobre la recuperación de concentrado de cobre del mineral tratado en la Compañía Minera Valarezo S.A.. . Determinar la influencia de la interacción del tiempo de flotación y la dosificación de cianuro de sodio apropiado para obtener la mayor recuperación de concentrado de cobre del mineral tratado en la Compañía Minera Valarezo S.A.. . Incrementar el porcentaje de recuperación del concentrado de Cobre manteniendo la calidad del concentrado para su comercialización: porcentaje de Cu mayor o igual a 18%.. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPÍTULO II. MATERIALES Y MÉTODOS. 2.1. Material de estudio 2.1.1 Caracterización de la población Mineral suministrado por la Compañía Minera Valarezo de las minas de Tigrera 25 % Cerro Pelado 25 % y Playitas 50 %.. 2.1.2 Muestra Se recolectó 100 litros de pulpa over-flow del hidrociclón tomada como muestra de planta, es decir, cada hora en los diferentes turnos de 8 horas dentro de las instalaciones de la Compañía Minera Valarezo S.A.. 2.1.3 Caracterización de la muestra Se tomó varias muestras representativas homogeneizadas de mineral de la cual se necesitó saber su composición química, para esto se leyó por absorción atómica los siguientes datos:. Tabla Nº 1 Composición Química Composición Química Cu (%). Au (g/TM). Ag (g/TM). 0.8 – 1.12. 0.9 – 1.8. 33 – 45. Fuente: Laboratorio de la empresa COMIRAVIV S.A. Densidad del mineral: 2.67 g/cm3 Densidad de pulpa: 1250 – 1300 Kg/m3 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 2.1.4 Equipos, instrumentos, materiales y reactivos: A. Equipos . Horno tipo mufla.. . Chancadora de quijada de laboratorio.. . Pulverizadora de anillos.. . Celda de flotación de laboratorio.. . Estufa de laboratorio.. . Balanza analítica.. . Equipo de absorción atómica Buck 210 VGP.. . Computador portátil.. . Impresora.. . Cámara Digital.. . Memoria USB.. B. Instrumentos . Papel pH metro.. . Vasos de precipitación.. . Fiolas.. . Pipetas.. . Cronometro CASIO.. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. C. Reactivos . Reactivos de flotación (Espumante ER – 350, NaCN, Z – 6, A – 208, A – 242, A – 404, A – 238.) al 10 %.. . Fundentes. (Litargirio, Bicarbonato de Sodio, Harina, Nitrato de Plata). . Cal (CaO). D. Materiales  Mineral del proceso de las zonas (Tigrera 25 %, playitas 50 % y cerro pelado 25 %).  Depósitos pequeños y medianos para las muestras.  Crisoles.  Copelas.  Cuaderno de apuntes y lapicero.. 2.2. Métodos y técnicas. 2.2.1. Diseño experimental El diseño experimental que se utilizó para el análisis de resultados de las pruebas experimentales fue el diseño bifactorial 23 con dos réplicas.. Cada nivel teniendo como variables y niveles a los siguientes valores,. Factor A: tiempo de flotación con tres niveles (15, 18 y 21 minutos) Factor B: Dosificación de reactivo con tres niveles (60, 80 y 100 g/TM). 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 2. Niveles y valores de los factores FACTORES. NIVELES 15 18. A: Tiempo de flotación (minutos). 21 60 80. B: Dosificación de NaCN (g/TM). 100. Fuente: Tesistas.. La siguiente tabla Nª3 representa la combinación de tratamientos en el experimento.. Tabla 3. Diseño experimental bifactorial. Tiempo de Flotación (minutos). Nº de Réplicas. Dosificación de NaCN (g/TM). 15. 18. 21. 60. X11, Xr,11. X12, Xr12. X13, Xr13. 80. X21, Xr21. X22, Xr22. X23, Xr23. 100. X31, Xr31. X32, Xr32. X33, Xr33. Fuente: Tesistas.. 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(44) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. El número de pruebas experimentales se determinó de la siguiente manera: Factores: 2 Niveles: 3 Repeticiones: 2 Número de pruebas = 32 x 2 = 18 pruebas experimentales.. 2.3. Procedimiento experimental Las muestras para las pruebas experimentales fueron tomadas de la descarga del over– flow del hidrociclón en las instalaciones de la Compañía Minera Valarezo previo control de densidad de pulpa entre 1250 – 1300 g/L y pH = 9, cada hora durante los turnos de 8 horas. Se acondicionó la pulpa y se sacó 2.5 litros de pulpa por prueba con densidad de pulpa 1.25 g/cm3, y densidad de mineral 2.67 g/cm3, se obtiene 31.97 % sólidos que equivale a 1 Kg de mineral por prueba. Se acondicionó con los reactivos de flotación en la celda de laboratorio incluyendo la dosificación de NaCN según prueba (60, 80 y 100 g/TM). Los reactivos que se mantuvieron constantes en todas las pruebas son: -. Xantato amílico de potásio (Z-6): 20 g/TM. -. Espumante MIBC: 30 g/TM. -. Promotor 1208: 16 g/TM. -. Promotor 1404: 16 g/TM. -. Promotor 1242: 16 g/TM. Se abrió la válvula de aire y con una paleta se retiró las espumas formadas durante los tiempos que indica la matriz de pruebas (15, 18 y 21 minutos).. 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.