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PRINCIPIOS BASICOS Y CONCEPTOS GENERALES DE LA CONCENTRACION DE MINERALES
FLOTACIÓN DE CONCENTRADOS
OBJETIVO:
• Describe los principios básicos relacionados a la separación solido-solido.
• Conocer las características propias de cada
mineral y poder realizar un
determinado proceso para su recuperación.
• El Objetivo General de la concentración de minerales es enriquecer el mineral, eliminando la ganga y minimizando las pérdidas de mineral útil en cuanto sea posible.
CARACTERIZACIÓN DE UN MINERAL
Minerales y Estructuras Geológicas
Introducción
• Los pórfidos de cobre son los más abundantes minerales de cobre, más del 60 % de la producción de cobre del mundo. A menudo contienen molibdeno, que se recupera como un subproducto.
• Los más importantes minerales de cobre son la calcopirita, calcocita, bornita y covelita.
1. Lista los minerales de cobre con valor económico.
Propiedades individuales de los sulfuros de cobre en la flotación
• Calcopirita, CuFeS2 (Cu, 34,56%; Fe, 30,52%; dureza, 3-4 y gravedad específica, 4.2).
• Calcopirita junto con calcosina es uno de los minerales más importantes para el producción de cobre. En la mayoría de los depósitos de sulfuro de cobre, la calcopirita es un sulfuro primario. En algunos casos, calcopirita también está presente con bornita y covelina.
• La Calcopirita de grano grueso flota fácilmente con colector xantato en un región de pH 5- 11.5. La calcopirita, sin ningún tipo de impurezas presentes en la estructura cristalina, es un mineral estable y no se oxida fácilmente.
• La flotabilidad de la calcopirita es altamente dependiente del oxígeno presente en las celdas de flotación (es decir, la aireación), pH de la pulpa y el tipo de colector; la calcopirita flota mucho mejor con ditiofosfato y tionocarbamato que con xantato.
El cianuro de sodio es un buen depresor de la calcopirita en adiciones altas (es decir,>
100 g / t) y un pH entre 8 y 11, grandes cantidades de hidrosulfuro (NaHS) o Na2S deprimen calcopirita. Este fenómeno se utiliza para separación de molibdeno de calcopirita
Bornite, Cu3FeS3 (Cu, 55.5%; Fe, 16.4%; S, 28.1%; hardness, 3; specific gravity, 5.1).
La bornita es un mineral secundario de cobre, se presenta junto a la calcopirita y calcosina en los pórfidos de cobre y molibdeno. La bornita es relativamente estable y no se oxida. Su flotabilidad depende mucho en el tamaño de molienda. La bornita fina (<20 µm) no flota fácilmente y esto puede representar un significativo problema al beneficiar sulfuros diseminados donde la bornita está presente.
Propiedades individuales de los sulfuros de cobre en la flotación
La flotabilidad de bornita esta también relacionado al pH, donde a un pH> 10 su flotabilidad mejora en gran medida.
Las combinaciones de
Mercaptobensothiozoles y
tritiocarbonatos, junto con xantatos, son buenos colectores de bornita.
• Covelina , CuS (Cu , 64,44 % ; S , 35,56 % ; dureza, 1-2; gravedad específica, 4.5).
• La covelina es un mineral de cobre secundario a menudo presente en pórfido de cobre –oro y skarns de cobre ( Antamina , Perú )
• La covellite es un mineral frágil y tiende a lamearse durante la molienda.
Propiedades individuales de los sulfuros de cobre en la flotación
Los colectores tionocarbamato en
combinación con xantato flotan
bien la bornita a un pH alcalino ( es
decir > 11,0 ). La adición de
pequeñas cantidades de Na2S , (es
decir, 200-400 g / t) mejora la
flotabilidad de bornita
• Calcosina, Cu2S (Cu, 79,83%; S, 20,17%; dureza, 2-3; gravedad específica, 5.5).
• La calcosina es un mineral primario, en los pórfidos de cobre y la calcopirita, bornita y covelina en estos depósitos son los minerales de cobre secundario.
• Como la covelina, la calcosina tiende a formar lamas durante la molienda, que es uno de los principales problemas asociado con el tratamiento de minerales que contienen calcosina.
Propiedades individuales de los sulfuros de cobre en la flotación
La calcosina flota bien con colector xantato y con ditiofosfato o tionocarbamato como colector secundaria. Casi todas las operaciones de tratamiento de minerales de pórfido que contienen calcosina utilizan colectores secundarios, junto con xantato. El cianuro es un pobre depresor de la calcosina. El hidrosulfuro de sodio NaHS y Na2S son buenos depresores calcosina.
• Enargita , Cu3AsS4 ; tennantita , 3CuS2S • As2S3 y tetraedrita , 3Cu2S • Sb2S3
• Los depósitos de enargita contienen oro por ejemplo( El Indio , Chile ).
• La, enargita tiene propiedades de flotación similares a la calcosina.
• La tennantita y tetraedrita no responden bien a flotación usando colector xantato. La tetraedrita flota bien con los colectores a un pH de entre 8 y 10 .
• La enargita que contiene oro fue flotada con xantato + ditiofosfato en la mina (El Indio , Chile ) a un pH entre 8 y 10 . Enargita también flota bien con tionocarbamato y mercaptanos a pH bajo (es decir, 5- 7).
Propiedades individuales de los sulfuros de cobre en
la flotación
• La pirita, FeS2 (Fe, 46,6%; S, 53.4%; dureza, 6; gravedad específica, 5)
• Es el sulfuro más abundante en prácticamente todos los tipos de minerales. Interfiriere la flotación de minerales de cobre. La pirita se oxida fácilmente, como resultado, a menudo es el caso que la pirita puede contener azufre elemental en sus superficies, que forma según la reacción:
• FeS2 →FeS + S
• El azufre elemental en las superficies de la pirita la hace altamente flotable. Durante la molienda de los minerales, la pirita consume oxígeno, que reacciona con superficies de pirita formando a ph alcalino los iones SO4.
• La pirita se logra deprimir a un pH alto alcalino (es decir >11.5 ).
Propiedades individuales de los sulfuros de cobre en la flotación
Una de las características importantes de la pirita es que en un pH alcalino, la pirita es deprimida y en un pH ácido, la flotabilidad de la pirita mejora significativamente. En un pH alcalino, depresores secundarios tales como compuestos orgánicos, sulfatos y cianuro son bastante efectivos. El éxito para deprimir la pirita depende de la capacidad de la pirita para oxidarse rápidamente. Como resultado de esta oxidación, el hidróxido de hierro Fe (OH)3 se forma en la superficie de la pirita, lo que aumenta la hidratación de los minerales y reduce la adsorción del colector.
COMPOSICION MINERALOGICA DE LOS PORFIDOS DE
COBRE
METODOS DE CONCENTRACION DE MINERALES Y EQUIPOS
UTILIZADOS
• El procesamiento de minerales fundamentalmente requiere de conocimientos respecto a las características de cada mineral.
• Encontramos las siguientes características:
FUNDAMENTO TEORICO DE LA CARACTERIZACION DE
UN MINERAL
FLUJO DEL PROCESAMIENTO DE MINERAL Cu SULFUROS
CARGUIO
02 Palas P&H2800 01 Palas P&H2300 02 Cargadores CAT994
CHANCADO PRIMARIO 1 Allis Chalmers 54”x74”
PERFORACION Y VOLADURA 2 P&H 100B (12 ¼”Electricas) 1 Drill techD90KSP (12 ¼” Diesel) Diam. taladro 12” profund. 15-17m
ACARREO
15 Camiones COMATSU830E
05 Camiones CAT 789 17,800tpd
CHANCADO II Y III
03 Chancadoras Simons 7”
04 Zarandas Vibradoras Doble Deck
CIRCUITO FLOTACION
05 Celdas Rougher Svedala 103m3 12 Celdas Scavenger Outokumpu 38m3 04 Celdas Cleaner 130m3.
04 Celdas columna de 2,5Dx12H.
01 Molino vertical de 200HP-Remolien.
CIRCUITO DE MOLIENDA
2 Molinos de Bolas Allis Chalm 16” x 20”
1 Molino de Bolas Nordberg 16” x 24.5”
1 Molino de Remolienda Allis Chalm 2°
Ruma de concentrados Transporte a Matarani En Flota de Camiones
Ruma de Finos 30,000 mt Ruma de gruesos 45,000 mt
CONCENTRADO
RELAVE
Espesamiento y relaves
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El área de Flotación es una de las secciones funcionales más importantes para el procesamiento y concentración de minerales, donde por medio de un proceso de flotación se logra obtener un producto de mayor concentración del metal valioso que deseo recuperar.
El proceso de flotación se basa en la interacción entre las burbujas de aire y las partículas del solido presentes en la pulpa. La eficiencia que tienen las burbujas para atrapar en forma selectiva las partículas de mineral y luego ascender cargadas hasta el rebalse, depende de múltiples fenómenos que ocurren en la pulpa; principalmente, diferencias en las propiedades físico-químicas superficiales (tensión superficial) de las partículas.
1. Principios Básicos
Mediante el uso de reactivos estas diferencias se acentúan y permiten la captura preferencial de algunas partículas, que son colectadas y transportadas por las burbujas de aire. El proceso de flotación se utiliza para separar y recuperar en forma selectiva partículas sólidas, finamente molidas, desde una pulpa o suspensión.
Las burbujas de aire transportan los sólidos y suben a la superficie donde son recolectados y procesados como concentrado. La fracción que no se adhiere a las burbujas permanece en la pulpa y constituye la cola y/o posteriormente el relave.
1.1 Introducción.
1.2.2 Partículas y Granos
• Una partícula es una entidad física distinguible.
• Una partícula se puede coger y separar de otras partículas.
• Una partícula puede referirse a una roca, un pequeño trozo de mineral o una diminuta partícula de polvo. Los procesos de reducción de tamaño y de separación involucran el procesamiento de partículas.
• Un grano es un pequeño aglomerado de un cierto mineral.
• En una gran partícula de mineral, los granos de los minerales valiosos están diseminados a través de la ganga. Si esta partícula se observa a través de un microscopio se verá que estos granos están muy bien delimitados, pudiéndose distinguir claramente de los otros granos que componen la partícula
La liberación se logra mediante un proceso de reducción de tamaño, denominado también conminución, que se realiza en las plantas de chancado y molienda. El producto del proceso de conminución son partículas que contienen mineral de valor, partículas que contienen gangas, y partículas parcialmente liberadas o mixtas (contienen mineral de valor y ganga).. Cuando las partículas de una mena están formadas por los minerales, se habla de partículas libres; cuando ellas consisten de dos o más especies minerales se les llaman partículas mixtas.
1.2.3 Liberación del mineral
El objetivo de la liberación es obtener partículas que contengan solo mineral de valor de modo que este pueda ser separado de la ganga.
Para recuperar y concentrar los minerales valiosos del producto de molienda se realiza por medio de un proceso denominado flotación el cual separa la pulpa de mineral en dos productos: mineral valioso (concentrado), y ganga (cola).
1.2.4 Separación
Separación concentrado – colas.
Idealmente el concentrado debería estar formado por un 100% de minerales valiosos y las colas por un 100% de ganga. En la práctica, debido a que ni la liberación ni la separación son perfectas, el concentrado contiene algo de ganga, y las colas contienen cierta cantidad de minerales valiosos.
1.2.5 Separación
Etapas de liberación y separación El procesamiento de
minerales combina la liberación y la separación con el fin de concentrar los minerales valiosos
La comprensión del concepto de porcentaje de sólidos, es un aspecto muy importante en la operación de la concentradora. Todas las corrientes de pulpas en la concentradora contienen una fracción de sólidos. La fracción de pulpa que contiene los sólidos de mineral se expresa como porcentaje de sólidos en peso.
La densidad de pulpa se puede expresar como el peso en kilogramos de un litro de pulpa. Si una muestra de pulpa se mide usando una balanza de densidad (Marcy), se obtiene el valor del porcentaje de sólidos o la densidad de la pulpa. La densidad de pulpa es el peso del material dividido por su volumen. La medida más útil es el porcentaje de sólidos. Del peso total de la pulpa, este es la cantidad de partículas sólidas.
1.2.6 Porcentaje de solidos
Ejemplo de cálculo de porcentaje de sólidos.
El pH es una medida de la concentración de iones H+ en una solución, y describe el grado de acidez o basicidad relativa a la solución. Y varia en una escala de 0 al 14, el pH se puede cambiar cuando la concentración de iones H+ iguala a la de OH-, se dice que el pH es neutro, y se le da el valor de 7, valor característico del agua destilada pura. El pH se puede cambiar agregando ácidos o bases, al agregar bases, que es equivalente agregar iones OH-, el pH aumenta a valores entre 7 y 14. Al agregar ácidos, que es equivalente agregar iones H+, el pH baja a valores entre 0 y 7.
El pH de una pulpa a menudo tiene un efecto considerable sobre el comportamiento de la flotación.
1.2.7 El pH
La recuperación y la ley son dos medidas de calidad de la separación. Los conceptos de recuperación y ley se aplican normalmente al metal de interés no al mineral. En el caso de la calcopirita, el metal de interés es el cobre. En este caso se habla de la recuperación y la ley de cobre, muy raramente se habla de la recuperación y la ley de la calcopirita.
1.3.
Recuperación y ley.Separación de minerales
La recuperación compara la cantidad de mineral de valor contenido en el producto con la cantidad
contenida en la
alimentación. La ley se refiere normalmente a una sola corriente, tal
como la ley de
concentrado.
La ley representa la pureza del producto, es el porcentaje (de masa) de un metal contenido en los sólidos.
La ley
La ley de cobre en un
concentrado de calcopirita generalmente está entre 22 % y 32%. La ley es baja debido a que la calcopirita pura contiene solamente un 34.6% de cobre, el resto es fierro y azufre.
Existen dos estrategias operacionales básicas en la operación de circuitos de flotación:
Maximizar la recuperación manteniendo la ley del concentrado esto a menudo se logar minimizando la ley de las colas.
Maximizar la ley de concentrado manteniendo la recuperación.
La primera estrategia es más común en el control de circuitos de flotación primaria (rougher), mientras que la segunda es más común en el control de circuitos de limpieza (cleaner). El método de control refleja el objetivo de diseño de un circuito en particular. Los valores específicos a mantener se determinan de acuerdo a factores económicos relacionados con la operación de la concentradora (costo de reactivos, precio de los metales, etc).
Estrategias de operación.
La ley y la recuperación son interdependientes para una determinada composición de la alimentación. Debido a que la liberación es normalmente incompleta, siempre existe un compromiso entre la ley y la recuperación a obtener, incluso cuando las unidades de separación operan en forma eficiente. Si la ley de un producto aumenta, la recuperación disminuye, si la ley disminuye, la recuperación aumenta, el punto de compromiso entre la ley y la recuperación depende de factores económicos
Relación Ley y Recuperación
Curva de ley de recuperación
En este ejemplo para una recuperación del 90 % se obtiene una ley del 26 % si se mejora la liberación se reduce la cantidad de partículas parcialmente liberadas en las cuales los granos del mineral valioso están ligados a la ganga esto significa que en la etapa de separación una menor cantidad de mineral valioso se perderá en las colas y una menor cantidad de ganga contaminará el concentrado. Una mejor liberación resulta en una ley más alta y/o en una recuperación más alta. En este ejemplo para una recuperación del 90 % la ley de concentrado aumenta del 26% al 27% al mejorar la liberación
Relación Ley y Recuperación
Aumento de la ley de
concentrado
