UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTÚNEZ DE
MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA DE
MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA
ESCUELA ACADÉMICA : Ingeniería de minas
CURSO : Procesamiento de Minerales
AÑO Y SEMESTRE ACADÉMICO: 2015 - II
CICLO : V
DOCENTE : Ing. DOMÍNGUEZ FLORES, Antonio RESPONSABLE : HENOSTROZA MORENO, Maycol
HUARAZ – PERÚ 2015
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
UBICACIÓN Y ACCESO CAPITULO I
1.1. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE FLOTACIÓN CAPITULO II
2.1. REACTIVOS
2.2. EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEADOS CAPITULO III
3.1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A. Reconocimiento del mineral
B. Limpieza del equipo experimental de molienda C. Proceso de molienda
D. Proceso de Flotación del Plomo en celda experimental E. Proceso de Flotación del Zn
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
INTRODUCCIÓN
En presente informe se dará a conocer todos los detalles que se observaron en el proceso de flotación en la planta concentradora Santa Rosa de Jangas, ya sea el proceso y métodos que se usaron en el laboratorio de la planta. Este proceso se lleva a cabo con el fin de dar luz verde para realizar el proceso de flotación a mayor cantidad y sacar los metales comerciables que luego serán exportados al exterior para la venta en el mercado.
La planta concentradora de minerales Santa Rosa de Jangas actualmente está operativa y recibe los minerales de distintas empresas mineras de la región, mayormente los minerales que recibe son sulfuros que mayormente y actualmente tienen plata, cobre, zinc y plomo.
En el caso del proceso de flotación se aprovechan las diferentes características físico-químicas de la superficie de los minerales para el proceso de separación: algunos minerales en una pulpa de grano fino se vuelven hidrófobos añadiéndoles reactivos (colectores, activadores). El aire inyectado al tanque (celda de flotación) que contiene la pulpa lleva las partículas hidrófobas a la superficie, donde flotan en forma de espuma, y entonces se retira. Gracias a las variaciones de pH de la pulpa y a los reactivos adicionados, se puede recuperar selectivamente diferentes minerales.
Para finalizar es importante mencionar que toda empresa minera tiene que tener en cuenta la operación unitaria de flotación a nivel de ensayo para tener el conocimiento las variables que se utilizaran en este proceso, entre las variables tenemos: la calidad de agua, las cantidades de los reactivos y cuales usaremos, densidad de la pulpa, la granulometría, tiempo de residencia y aireación, y finalmente así tener en cuenta estos factores cuando se realice este proceso a mayores cantidades.
EL AUTOR. OBJETIVOS
Tener en cuenta los procedimientos que se utilizan en la operación de flotación, ya sean comunes o especializados, para la recuperación de los metales más comerciables.
Tener presente las variables de control involucradas en el proceso de flotación y tenerlas presente para evaluar y resolver problemas involucrados a estas variables.
Identificar la repercusión operativa y económica que involucra cada variable de control en el proceso de flotación.
Visualizar los procedimientos comunes que se utilizan en la operación de Flotación para la recuperación de los metales en la Planta Santa Rosa de Jangas
Reconocer las variables de control involucradas en el proceso de Flotación.
Tener conocimiento amplio del proceso de flotación para evaluar y tomar las decisiones de control necesarias.
Identificar la repercusión operativa y económica que involucra cada variable de control en el proceso de flotación.
Planta Concentradora “Santa Rosa de Jangas”
UBICACIÓN Y ACCESO:
La Planta de procesamiento de Minerales “Santa Rosa de Jangas se encuentra políticamente ubicada en el, Distrito de Jangas, Provincia de Huaraz en el margen izquierdo de Río Santa, a 100 m de la confluencia del riachuelo Llancash, en el distrito de Jangas, provincia de Huaraz, departamento de Ancash; coordenadas UTM: 8917492.40N y 234143.40E, a una altura de 2950 msnm.
El acceso se hace a través de la carretera asfaltada Huaraz – Caraz, aproximadamente a 2km de distancia a partir del puente Jangas que esta sobre el río Santa.
Sus coordenadas Geográficas son: Latitud: 9º 23’ 38.14” S
Longitud: 77ª 34’ 56.04” W
CAPITULO I
1.1. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE FLOTACIÓN
La separación y recuperación por flotación de concentrados de Plomo y Zinc de minerales que contienen galena (PbS) y esfalerita (ZnS) está bien establecida y normalmente se logra con bastante eficacia. La plata proporciona a menudo un valor económico altamente significativo, si no es que el valor mayor, con la plata más a menudo asociada con la mineralización de la galena que es un hecho casual ya que las fundiciones pagan más por plata en el plomo contra concentrados de zinc. Los materiales sin valor incluyen sulfuros como la pirita y la pirrotita que, aunque son a menudo flotables, pueden ser controlados. Siderita, un mineral de carbonato de hierro, también a menudo se asocia en por lo menos en alguna mínima cantidad. Marmatita (Zn,Fe)S) es una esfalerita rica en hierro lo que en consecuencia resulta en grados de bajo contenido de zinc. Concentrados de marmatita tienen un nivel bajo de zinc debido a la dilución de los minerales de hierro. Las separaciones son posibles por la hidrofobicidad inherente natural y debido al hecho de que la esfalerita como un mineral no es fácilmente recogido por los reactivos de flotación. Se emplea un proceso de flotación secuencial de dos etapas bien establecido: Un importante primer paso implica asegurar que la superficie de la esfalerita no está activada con iones de metal disueltos, que a su vez hace a la esfalerita no flotable. El sistema establecido de procesamiento por flotación de plomo-zinc es agregar sulfato de zinc
(ZnSO4) al molino para controlar la activación de los iones metálicos (depresión de esfalerita). A menudo se agregan metalbisulfito u otros químicos de sulfuración con el sulfato de zinc para depresión de mineral de sulfato de hierro. El colector de flotación de plomo y el espumante están acondicionados antes de la flotación del plomo que se lleva a cabo normalmente a un pH casi neutro a ligeramente elevado el cual puede incrementarse en el circuito de limpieza para asegurar el rechazo del sulfuro de hierro. Algunas veces el cianuro, si puede utilizarse, se agrega para ayudar en la depresión de sulfuros de hierro. Porque la plata esta típicamente asociada mineralógicamente con la galena, la mayoría de los valores de plata son arrastradas con y se incorporan en el concentrado de galena.
La esfalerita que es rechazada dentro de los residuos de flotación del plomo es luego flotada en una segunda etapa de flotación después de la activación con sulfato de cobre. Los iones de cobre remplazan a los átomos de zinc en la superficie de la esfalerita creando una cubierta superficial de mineral de cobre falso el cual entonces se recoge usando colectores de tipo flotación de cobre. Dado que la mayoría de los sulfuros de hierro también se incorporan con los residuos de flotación del plomo y por lo tanto alimentan el circuito de flotación del zinc, normalmente se usa cal para elevar el pH para depresión de sulfuro de hierro. Los colectores de flotación usados en la flotación de la esfalerita tienden a ser menos poderosos porque en esta etapa la esfalerita por lo general flota fácilmente y usar colectores más agresivos puede llevar a que más minerales no-esfalerita floten. Metalurgia concentrada y recuperaciones óptimas de plomo se logran
generalmente utilizando una combinación de xantato y ditiofosfato. Si la superficie de la galena está ligeramente oxidada (manchada), la inclusión de mercaptobenzotiazol (MBT) a menudo se hace parte del juego colector para maximizar las recuperaciones de galena. Los espumantes usados en la flotación de galena tienden a ser del tipo más débil, tal como el MIBC, porque la galena es fácilmente flotable y tiene una cinética de alta flotación. Sin embargo, por la cinética de alta flotación y la alta densidad del mineral de galena, la capacidad de acarreo de la espuma de mineral puede requerir el uso de una espuma ligeramente más fuerte o una combinación con un componente de espuma más potente para alcanzar óptimos resultados metalúrgicos. La práctica normal de flotación de esfalerita es elevar el pH de flotación a 10-12 para mejorar el rechazo de minerales de sulfuro de hierro hacia los residuos de flotación de esfalerita. Muchos operadores prefieren usar espumantes del tipo alcohol en flotación de esfalerita para maximizar su selectividad de flotación. Un xantato de menor peso molecular como el xantato de sodio isopropílico (SIPX) se usa en combinación con un colector de flotación de ditofosfato menos poderoso, y en casos raros, un reactivo de flotación de tionocarbamato.
En circunstancias excepcionales, las consideraciones de respuesta de mineralogía y metalúrgica requieren un concentrado inicial a granel de plomo-zinc con los minerales de plomo y zinc posteriormente separados en un paso de flotación selectiva. Bajo este esquema, un concentrado de flotación a granel de galena y esfalerita es producido a un pH de 6.5 (modificado con H2SO4) con la adición de algunos sulfatos de cobre para asegurar una activación completa de la esfalerita. El concentrado a granel es posteriormente acondicionado
con hidróxido de sodio para alcanzar un pH de aproximadamente 11.5 y la adición de un colector desde el cual un concentrado de plomo es flotado. El concentrado de zinc es en realidad el residuo de este paso de separación a granel. El residuo de flotación es concentrado de zinc. Si la plata está asociada con la galena, la plata se reporta al
concentrado de plomo.
Mientras que la pirita es relativamente fácil de deprimir con cal, la pirrotita es más difícil de deprimir. Una alternativa para la depresión de metabisulfito es oxigenar la lechada la cual, si la pirrotita se reactiva, puede hacer que el sulfuro de hierro sea menos flotable. En casos de desafíos mayores de depresión de sulfuro de hierro, el concentrado de zinc puede ser limpiado por flotación inversa del concentrado tratándolo primero con SO2 para reducir el pH a 5-5.5 y entonces calentar la pulpa a 60-70 grados C. La ganga se flota con la esfalerita y se incorpora a los residuos.
Los reactivos de flotación corresponden a sustancias orgánicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del proceso.
Pueden clasificarse en:
Colectores: Son sustancias orgánicas que se absorben en la superficie del mineral, confiriéndole características de repelencia al agua (hidrofobicidad).
Espumantes: Son agentes tensoactivos que se adicionan a objeto de: 1. Estabilizar la espuma
2. Disminuir la tensión superficial del agua
3. Mejorar la cinética de interacción burbuja - partícula
4. Disminuir el fenómeno de unión de dos o más burbujas (coalescencia)
Los reactivos Modificadores, por otro lado, tales como activadores, depresores o modificadores de pH, se usan para intensificar o reducir la acción de los colectores sobre la superficie del material.
Mecanismos de Flotación
Para estudiar el mecanismo de la flotación es necesario conocer lo que sucede con la partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unión estable.
El proceso de flotación está basado sobre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los sólidos. Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como grafito, carbón bituminoso, talco y otros, son poco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofóbicos. Por otra parte, los minerales que son óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros son hidrofílicos, o sea, mojables por el agua. Se puede observar además que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, es decir, tienen gran afinidad por las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofílicos son aerofóbicos, o sea, no se adhieren normalmente a ellas.
En resumen, es necesario incrementar la propiedad hidrófoba en las partículas minerales de una pulpa para facilitar la flotabilidad. Esto se efectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgánicos de carácter heteropolar, o sea, una parte de la molécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con las propiedades iónicas, es decir, con carga eléctrica definida.
La partícula queda cubierta por el colector que se adhiere a su superficie por medio de su parte polar, proporcionándole con la parte polar propiedades hidrofóbicas. El agregado de espumantes, permite la formación de burbujas de tamaño y calidad adecuada para el proceso.
Pues bien, el contacto entre las partículas y las burbujas requiere que las primeras estén en constante agitación, la cual la otorga el rotor de la máquina de flotación, de modo que para realizar la unión con las burbujas son necesarios:
Su encuentro Y Condiciones favorables para formar el agregado. El contacto partícula-burbuja se acerca hasta el punto en que la película de agua que las separa es muy fina. En este momento para que la partícula pueda acercarse más a la burbuja tiene que superar lo que se considera una barrera energética. Para las partículas hidrofílicas, en que la asociación de la partícula con las moléculas de agua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partículas no flotan. Para las partículas hidrofóbicas, la barrera queda repentinamente rota por fuerzas no bien conocidas, permitiendo un contacto trifásico (sólido-líquido-gas).
Variables Operacionales Relevantes en el Proceso
Algunas de las variables de mayor importancia para el proceso de flotación son:
Granulometría: Adquiere gran importancia dado que la flotación requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de liberación adecuado para su concentración.
Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores, espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso dependerá de la selección de la mejor fórmula de reactivos.
Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el proceso dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance económico desprendido de la evaluación de los consumos.
Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos.
Aireación: La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación en beneficio de la recuperación o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotación, junto con el mineral y el agua.
Regulación del pH: La flotación es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmula de reactivos tiene un pH óptimo ambiente en el cual se obtendría el mejor resultado operacional.
Tiempo de Residencia: El tiempo de residencia dependerá de la cinética de flotación de los minerales de la cinética de acción de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de sólidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes.
Calidad del Agua: En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculación de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y sólidos en suspensión, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculación.
Reactivos de Flotación Utilizados en laboratorio Colector XAP ó xantato amílico de potasio
Propiedades químicas y usos
Es un producto que se aplica generalmente en aquellas operaciones que requieren el más alto grado de poder colector. Se usa en la flotación de minerales sulfurosos de cobre. Los xantatos tienden a descomponerse en soluciones con un pH inferior a 6.0.
Se aplica con especial éxito en la flotación de la pirita que contiene oro. Precauciones de Manejo
Los xantatos son estables durante largos períodos de tiempo, siempre y cuando se almacenen en un lugar seco y fresco. Las personas que manejan las xantatos deben tomar ciertas precauciones. Debe evitarse la llama viva o el fuego, puesto que las xantatos y algunas de sus productos de descomposición son combustibles.
Los xantatos, en términos generales, deben manipularse con el mismo grado de precaución que se aconseja para otros productos químicos orgánicos.
Aplicaciones de la Cal en Flotación
Las plantas de procesamiento de minerales, usan cal como modificador de pH.
El objeto de adicionar la cal en los procesos de flotación es para ajustar el pH, cambiando las propiedades electroquímicas de la pulpa, y así lograr una mejor acción de los reactivos espumantes y colectores, mejorando la interacción del colector con la superficie de mineral útil.
CAPITULO II
2.1. REACTIVOS: Xantatos.- es un reactivo orgánico de sales de ácido xantogénico de metales alcalinos, y medio ácido se descompone en medio alcalino son más estables, el cual debe ser almacenado en lugares secos, ventilados puesto a que son inflamables, venenosos e irritantes.
El sulfato de cobre.- son cristales azules brillantes con cinco moléculas de agua, este reactivo es sumamente tóxico, irritante y corrosivo, el cual debe estar almacenado en zonas secas y ventiladas;
Sulfato de zinc.- son cristales rómbicos incoloros con 7 moléculas de agua, el cual también es venenoso, irritante, tóxico y corrosivo, el cual también debe almacenarse en zonas secas y ventiladas, lejos de ácidos y aguas.
Cianuro de sodio.- son cristales incoloros de forma cúbica de matriz castaño, estos son tóxicos muy fuertes, los cuales se recomienda deben ser almacenados en contenedores rotulados, evitando el agua y la humedad.
Bisulfito de sodio.- es una sal de cristales incoloros, por largos períodos de tiempo en el almacén este se oxidan y se convierten en sulfato, este reactivo es venenoso, oxidante, irritante,
inflamable y corrosivo, el cual debe de guardarse en lugares frescos y secos, evitando que se mojen.
La cal, este se obtiene por calcinación de la caliza en hornos de 1,000 a 1,100°C la cual es irritante y corrosivo, la cual se puede eliminar con aceite vegetal, la cal es empleada para subir el pH de aguas ácidas; también es empleada en el circuito de zinc para hacer sentar al fierro.
2.2. EQUIPOS Y MATERIALES:
Equipo de molienda y flotación
Papel de tornasol 1 luna de reloj 1 Kg. de mineral polimetálico Colector Z-11 (1%) Promotor 3418 (1%) Depresor ZnSO4 (10%) CaO (cal) Mix (10%) Complejo (10%) Bisulfito de Sodio (5%) F -70 (1g) Sulfato de cobre (12%)
CAPITULO III
3.1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALA. Reconocimiento del mineral
Se realizó una inspección visual de la muestra de mineral para determinar a modo su contenido metálico. Se observó en la luna de reloj metales como zinc, plomo y algunos óxidos.
Figura N.-02 Inspección de la muestra para verificar su contenido metálico.
Para limpiar el oxido de las bolas del molino se procedió a moler una pequeña cantidad de mineral mezclada con agua por un lapso de 3 a 4 minutos.
Finalizada la operación anterior, se lavaron las bolas de acero y el recipiente con abundante agua hasta que la mayoría de impurezas desaparezcas.
Figura N.-03 Bolas de acero libres de óxido.
C. Proceso de molienda
Se recogió una muestra de aproximadamente un kilo de mineral cuyas leyes de cabeza son : Pb: 10.99% y Zn: 9.95 %
Se ingresó al molino de bolas la muestra pesada y se mezcló con 750ml de agua, además de los siguientes reactivos: 5 cc de complejo (10%), 5cc se sulfato de zinc (10%), 2 cc de bisulfito de sodio al 5% y 0.3 cc del promotor 3418 al 1%
Toda la mezcla anterior se molió por aproximadamente 15 min en el molino de bolas
Figura N.-04 Se recoge una muestra de aproximadamente 1 kilo de mineral
D. Proceso de Flotación del Plomo en celda experimental
La muestra obtenida en el recipiente (acondicionador) se colocó en el equipo de flotación.
Para la flotación del plomo, inicialmente se añadió 2 cc del depresor Mix al 10%, se añadió 2 cc del complejo, 0.5 del promotor 3418 al 1%, 1g de F-70 y finalmente se echó el Xantato (Z-11al 1%) en las siguientes dosis: 0.3 +0.2 +0.3 + 0.5
Se efectuó el plateo en la cual se notaba que el plomo aún no se encontraba en un estado óptimo para su flotación.
Después de 4 min de acondicionamiento y continuo plateo, se procedió a jalar la espuma, teniendo cuidado de no levantar la pulpa desde el fondo para no contaminar con zinc al plomo recuperado.
La operación termino cuando, en el último plateo, se visualizó que estaba flotando el zinc. El tiempo total de recuperación fue de 16 minutos
Finalmente, para la limpieza del plomo se utilizó Complejo al 10% en cantidades de 0.5 cc en una primera dosis y de 0.5 cc en la segunda dosis.
Además de agregar 0.3 cc de Xantato al 1%
Figura N.-06 Empleo del Indicador en laboratorio
Figura N.-07 Proceso de flotación para la obtención del plomo “jalado de espuma”
El primer paso fue elevar el pH, para ello se añadió cal hasta obtener un pH entre 9 y 10.
Luego se agregó 5 cc de sulfato de cobre al 12% para activar el Zn. Este paso de acondicionamiento duro aprox. 5 minutos
Se vertió Xantato para que las espumas que se van formando sean consistentes; en un primer plateo verificamos por medio del color chocolate de la pulpa, que se empezó a recuperar el zinc.
Se empezó a jalar la espuma de la superficie en un recipiente para la recuperación del zinc.
Se repitió el proceso hasta que la espuma sea de color blanco. Para mejor recuperación se va agregando Xantato en pequeñas dosis espaciadas de: 0.2 +0.3 +0.2 + 0.3. La operación termino cuando al platear el relave, se identifico que ya no había presencia de zinc.
Finalmente la limpieza del Zn se hace agregando 0.2 cc de Z-11, cuidando que el pH se encuentre entre 9 y 10.
Figura N.-08 Proceso de flotación para la obtención del zinc “jalado de espuma”
CONCLUSIONES
Dentro del sistema de flotación podemos darnos cuenta que los reactivos cumplen una función importante, cuya dosificación por ende es de vital importancia, para lo cual se realizan pruebas metalúrgicas, para un análisis previo a la flotación en planta.
Para realizar una flotación optima, otro de los parámetros de fundamental importancia es la granulometría del mineral que proviene de molienda. Del tamaño adecuado de la partícula se podrá obtener un concentrado final óptimo y que den satisfacciones económicas apropiadas.
El laboratorio de metalurgia, hechas las pruebas, del mineral que va a ser procesado nos brinda datos importantes para el procesamiento posterior del mineral, dándonos de esta manera una visión bastante amplia y clara, de usar, tanto insumos como dar el mantenimiento optimo a nuestro equipo de flotación.
Dentro del laboratorio químico los resultados del análisis químico, nos da a conocer o nos muestra el porcentaje del mineral flotado y de esta manera poder darnos cuenta si todo el proceso realizado es lo adecuado, y si las leyes dadas favorecen al interesado.
La planta de procesamiento de minerales de Jangas es para pequeña minería debido a la tecnología con que cuenta y capacidad de tratamiento.
RECOMENDACIONES
Ampliar la información acerca de las medidas de prevención y seguridad que se deben tener al manipular los reactivos involucrados en el proceso de flotación.
Reforzar la explicación teórica del proceso de flotación con algunos cálculos prácticos para obtener una base numérica que permita evaluar el proceso y tomar las decisiones necesarias para su control.
