Modificadores

Existen algunas clases de componentes químicos que actúan como modificadores en el proceso de flotación

Activadores: Éstos se emplean para hacer que la superficie del mineral acepte fácilmente una capa de colector.

Reguladores de pH: Reactivos químicos como la cal, la soda cáustica, el ácido sulfúrico y soda de ceniza, se emplean para controlar o ajustar el pH, el cual es un factor crítico en muchos procesos de flotación.

Depresores: Son los reactivos que auxilian a la selectividad del proceso, ya que pueden fácilmente desactivar el efecto hidrofóbico de ciertas partículas en un punto específico dentro del proceso.

Dispersantes o floculantes: son de gran importancia en el control de partículas finas o ultrafinas (lodos), debido a que estos pueden interferir en el proceso de flotación o bien elevar el consumo de reactivos [10].

41 2.2.6 VARIABLES DEL PROCESO DE FLOTACIÓN

Sutulov menciona que la flotación es un proceso de múltiples variables, cuya definición y distribución cuantitativa requiere todavía muchos estudio y la aclaración de distintos detalles. Pese a que en la época presente ya tenemos un considerable dominio practico de este campo, no hay todavía un dominio completo tanto teórico como practico que contemple, por ejemplo la capacidad de predecir la formula apropiada de flotación y los resultados prácticos obtenibles en base a un estudio teórico previo. Esto se debe principalmente al hecho de que todavía no conocemos todas las variables de la flotación (algunos autores nombran hasta 32 distintas variables conocidas) y además, a que las conocidas no han sido estudiadas en forma completa.

De este modo es conveniente señalar que actualmente tenemos conocimiento solo de una parte de las variables, lo que hace de la flotación más bien arte que ciencia.En primer lugar, hay que considerar un grupo de variables que correspondan a la naturaleza de la mena misma. La forma mineralógica del mineral, su asociación con otros componentes, la presencia de impurezas, su diseminación, su pH natural, procesos secundarios como oxidación y otros factores que determinan el comportamiento del mineral en un circuito de flotación y las condiciones básicas preliminares que hay que considerar para seleccionar el método más apropiado de flotación.En seguida hay que considerar los problemas específicos que se pueden presentar en los circuitos de reducción de tamaño y de clsificacion por los cuales tiene que pasar un mineral antes de su flotación. En las operaciones de trituración en seco y de molienda húmeda y clasificación el mineral está expuesto a la oxidación. Además, debido a su contacto con el agua se produce la disolución de ciertos componentes de la mena igual que la contaminación directa con fierro proveniente del equipo. El agua misma es también un factor importante por

42 cuanto se usa en enormes cantidades, lleva materiales disueltos y a menudo no se puede purificar antes de su uso. En resumen, aparece un complejo problema de contaminaciones que puede resultar en efectos positivos o negativos para el circuito.

Finalmente, llega el mismo proceso de flotación y con el una serie de factores que lo influyen: acondicionamiento de los reactivos, tamaño granulométrico del mineral, densidad de la pulpa, pH del circuito método de aireación de la pulpa, tiempo de flotación, formula de reactivos, etc.

A continuación trataremos de analizar las variables según su orden cronológico. [12]

Factor Mineral: Para una flotación es de primordial importancia la naturaleza del mineral y de sus acompañantes o sea, de la mena misma.

Aquí cuenta la composición química de los minerales útiles y de la ganga;

su diseminación, dureza, fenómenos secundarios de oxidación; impurezas que acompañan a la mena; finalmente los antecedentes geológicos del yacimiento y su método de explotación. La composición química del componente útil flotable es lo que determina el tipo de tratamiento y reactivos que se usaran. Se sabe de antemano que los sulfuros y metales nativos, igual que los compuestos con arsénico, no presentan mayores dificultades en lo que a la flotación misma se refiere. Los carbonatos, silicatos, sulfatos y fosfatos y otros “óxidos” no-sulfuros, como se les llama, presentan problemas de mayor complejidad con ellos ya no podrá usarse los reactivos selectivos, pues las recuperaciones serán bajas, para mejorarlas es necesario usar otro tipo de reactivos más poderosos pero menos selectivos. El problema metalúrgico de la selectividad puede representarse en forma tan seria debido a la flotabilidad de la ganga y la imposibilidad de eliminarla, que a menudo se opta por tratamiento piro o hidrometalurgico para resolverlo.

43 Existen casos en que los sulfuros están parcialmente oxidados y dependiendo del grado de oxidación se toman las medidas necesarias. En el caso de una oxidación ligera hay que conformarse con pequeñas perdidas en las recuperaciones del metal, pues cualquier medida costaría más que las ganancias se obtendrían. Generalmente no se va mas allá de los intentos de seleccionar el colector o modificador más apropiado y ajustar el pH del circuito. [12]

Factor Granulométrico: Todo mineral antes de ser flotado tiene que ser reducido en su tamaño hasta tal punto que cada partícula presente una sola especie mineralógica (liberación); además su tamaño tiene que ser apropiado para que las burbujas de aire las puedan llevar hasta la superficie de las celdas de flotación. En otras palabras, existe un tamaño máximo de partículas que se pueden flotar. Este tamaño máximo, naturalmente, depende de la naturaleza del mineral mismo y de su peso específico. Las partículas de carbones o molibdenita, que flotan fácilmente, pueden ser considerablemente mayores que las de calcopirita, galena o blenda. En este sentido la flotación de sulfuros es distinta a la de no sulfuros. En la flotación de minerales metálicos las partículas son más pequeñas que en la de minerales no metálicos. Sin embargo el tamaño máximo conveniente para la flotación se considera alrededor de 48 mallas, o sea, cerca de 0.3 mm.

Las partículas de diámetro superior ya normalmente ofrecen ciertas dificultades ya sea por la liberación misma o por su peso.

Aparte del tamaño máximo de las partículas a flotar determinado por su peso y diámetro relativo, es de gran importancia el tamaño indicado como su punto de liberación. La mayoría de los minerales útiles yacen en forma dispersa, o sea, impregnan la roca matriz en forma de partículas que varían de tamaño entre varios micrones y un centenar de micrones. Esto significa

44 que si el mineral se va a flotar no es molido hasta un punto de liberación de sus valores mineralógicos, las recuperaciones van a disminuir considerablemente, pues las partículas que llevan inclusiones de minerales en la ganga tienen una flotabilidad considerablemente inferior a las partículas liberadas. De este modo no solo se disminuye la posibilidad de contacto con la burbuja (pues si la partícula pega a la burbuja con su lado pasivo, no se va a producir la unión) sino que también la fuerza de enlace se debilita considerablemente y la partícula tiene gran probabilidad de despegarse cuando está atravesando la pulpa adherida a una burbuja para llegar a la superficie.

El problema de la liberación de partículas minerales para su flotación satisfactoria crea otro problema serio que el de la sobre molienda. Las especies mineralógicas dentro de una mena no son de la misma dureza.

Esto significa que en el proceso de reducción de tamaño, las especies más blandas se desintegran en mayor proporción que las duras. Si, por ejemplo, los sulfuros están acompañados por cuarzo, como este es más duro que aquellos, las partículas de cuarzo, después de la molienda, serán de mayor tamaño que las partículas de sulfuro. En este caso la molienda se puede guiar por la liberación de sulfuros sin que presente problemas serios con la ganga.Pero si los mismos sulfuros están acompañados por la ganga descompuesta como son los silicatos secundarios y la sericita, entonces su liberación se produce junto con una gran cantidad de lamas que posteriormente perjudican la flotación. En este caso lo que se gana por concepto de liberación de sulfuros se pierde por perjuicios causados por las lamas. Es evidente que en este caso hay que elegir las condiciones óptimas de molienda que dan las mejores recuperaciones. [12]

Influencia de las Lamas: El problema de las lamas finas y el prejuicio que causan en el proceso de flotación se puede comparar solo con el problema

45 de oxidación y en ambos casos el progreso hecho para solucionarlos es mínimo. El daño del material lamoso es de carácter doble: 1) las partículas de diámetro pequeño flotan mal, y 2) las lamas perjudican la flotación de las partículas de tamaño adecuado.

En el primer caso, el problema está evidentemente relacionado con la pequeña masa de la partícula y con ciertas dificultades que este fenómeno crea. Estadísticamente, para un gran número de partículas del mismo volumen global que una sola partícula grande, existe menor probabilidad de encontrarse con una burbuja de aire. Por ejemplo, si tomamos una partícula cubica (por ejemplo de galena) de un diámetro de 50 micrones, ella es equivalente a 125.000 partículas de galena de 1 micrón de diámetro. Es claro que son necesarios 125.000 veces más encuentros entre burbuja de aire y partículas pequeñas que entre una partícula de 50 micrones y otras burbujas de aire para transportar la misma cantidad de materia hasta la superficie.

Pero la dificultad no está solamente en los números de encuentros necesarios. En cada caso de unión entre la partícula y la burbuja es necesario que la partícula venza una cierta barrera energética para acercarse a la burbuja de aire. Este esfuerzo es necesario para vencer a las capas hidratadas que poseen la partícula y la burbuja. Normalmente se llega a vencer esta barrera al tener una apropiada superficie y masa. Al disminuir su masa en miles de veces, indudablemente desaparece un factor importante para que pueda reunirse con la burbuja. De aquí la considerable disminución de las recuperaciones.

Cuando hablamos del efecto dañino de las lamas, no nos referimos solamente a la menor flotabilidad de las partículas útiles de diámetro muy pequeño, sino también los prejuicios que las lamas causan a la flotación en

46 general. Es importante considerar el efecto negativo no solo de los componentes útiles sino que también de las lamas pertenecientes a los minerales de la ganga.Una consecuencia del pequeño tamaño de partículas es el aumento desproporcionado de la superficie del mineral. En primer lugar esto significa un considerable aumento de la adsorción y consumo de reactivos de flotación; en segundo lugar, significa una mayor solubilidad del mineral y exposición excesiva a los fenómenos secundarios tales como la oxidación; finalmente la gran dispersión de la materia se manifiesta en fenómenos tales como el aumento de viscosidad de la pulpa, recubrimiento de la espuma con una película estable.

Se sabe que las partículas de minerales en la pulpa están eléctricamente cargadas. Esto explica su atracción cuando estas cargas son opuestas. En efecto, al mirar las partículas minerales recién sacadas de las pulpas de flotación al microscopio, se puede observar su recubrimiento con partículas más finas. Cuando el recubrimiento de las partículas minerales con las lamas de la ganga es excesivo, aquellas se transforman en poco flotables, y quedan deprimidas en las colas pese a su buena superficie de liberación.

El efecto depresor de las lamas es todavía más serio cuando se trata de flotar partículas de diámetro muy pequeño, comparable con el diámetro de las lamas finas. En este caso el número de encuentros y la cantidad de partículas necesarias para recubrir una partícula útil es menor y el efecto depresor es mayor.

En resumen el efecto negativo de las lamas se puede deber tanto a la flotabilidad inferior de las partículas menores de un cierto tamaño óptimo, como la contaminación que las lamas de la ganga causan sobre distintas partículas minerales deprimiéndolas, o simplemente a la adsorción de reactivos y contaminación de la pulpa con iones extraños, debido a su gran superficie esférica. [12]

47 Factor densidad de Pulpa: La pulpa que llega al circuito de flotación generalmente es el rebalse de un clasificador que ha separado las partículas liberadas de las no liberadas de un circuito de molienda. Este rebalse se caracteriza normalmente por una cierta granulometría y dentro de cualquier sistema hidráulico de clasificación es necesaria una cierta dilución para obtener una granulometría deseada. Esto significa que casi nunca el circuito de flotación se alimenta con la descarga de un molino, caracterizada por una alta densidad, sino que a ella se le agrega agua necesaria para una clasificación requerida. De este modo, en un circuito de flotación primaria, la pulpa tiene una consistencia entre 25% y 35% de sólidos en vez de 60%-70% de solidos que tiene un circuito de molienda.

El porcentaje de solidos que se empleara en un circuito de flotación, naturalmente, también dependerá de la disponibilidad de agua. Hay que tener presente que la mayoría de las minas están ubicadas en desiertos o zonas montañosas con serias dificultades de abastecimiento de agua. En consecuencia, se tratara de trabajar con el mínimo posible de agua.Los inconvenientes que ofrece una pulpa demasiado densa, 40% de solidos o más, son la reducción drástica en la velocidad de la flotación y la disminución de las recuperaciones. Se podría pensar, que al aumentar el porcentaje de sólidos, la misma cantidad de mineral se encontrara en un menor volumen de pulpa y que, por consiguiente, el material flotara en menor tiempo. Lo que ocurre en realidad es lo contrario a esta suposición:

velocidad de flotación baja considerablemente porque la cantidad de aire inyectado por el rotor de la máquina de flotación es la misma e insuficiente para tratar la mayor carga de partículas minerales. Además la fricción dentro de la pulpa aumenta considerablemente y con esta, la cantidad de partículas que quedan de sus respectivas burbujas. En resumen, bajan las recuperaciones. La disminución de recuperaciones, por lo menos en lo que

48 se refiere a sulfuros, puede también relacionarse con la cantidad de aire disponible disuelto en el agua.

En las pulpas densas también se ha observado más pronunciado el efecto negativo de las lamas. Su adhesión a las partículas minerales y depresión de ellas es mucho más pronunciada que en las pulpas diluidas y, además, los concentrados obtenidos son mucho más sucios. En este último caso parece que son responsables de esto no solo las lamas sino también las partículas de las gangas en general, que se llevan al concentrado mecánicamente. Es necesario observar, que en muchas operación en que la diseminación del mineral es gruesa y se usa una molienda bastante gruesa, para evitar las sedimentación de arenas y su segregación de los finos, aparte de la intensa agitación de las maquinas d flotación, es necesario utilizar un alto porcentaje de sólidos, invariablemente, lleva a productos de concentración de más baja ley.

Los problemas con la alta densidad de la pulpa, recién discutidos, son característicos de los circuitos de flotación primaria, ósea, aquellas en que el mineral útil se separa de la ganga. En los circuitos de limpieza o retratamiento en que se efectúa la flotación selectiva de los componentes útiles o en que se purifican los productos finales es más común el problema de la dilución de la pulpa. [12]

Factor tiempo: La flotación consta esencialmente de las siguientes etapas;

1) adsorción de los reactivos sobre las superficies minerales; 2) encuentro de las partículas preparadas con las burbujas de aire, también previamente preparadas; 3) transporte de las partículas hasta la superficie de la celda de flotación. Cada etapa se realiza en un tiempo determinado, diferente para cada una de ellas.La adsorción de los reactivos depende de su composición, solubilidad, disociación, concentración y de la temperatura de

49 la pulpa. En las condiciones industriales el tiempo necesario para el acondicionamiento de los reactivos normalmente varía entre una fracción de minuto y media hora. Cuando son poco solubles y reaccionan lentamente con las superficies de los minerales, su alimentación se efectúa en los circuitos de molienda y clasificación, con lo que puede ganar entre 5 a 30 minutos de acondicionamiento. Al no poder agregarlos por cualquier razón a los circuitos de molienda, se usan acondicionadores especiales cuya única función es de preparar la pulpa con los reactivos de flotación.

Los reactivos se distribuyen en la pulpa y se adsorben rápidamente en forma instantánea se inmediatamente antes de la flotación y, a veces, en la primera celda de flotación. Los reactivos que se consumen rápidamente y cuya acción se debilita con el tiempo debido a su descomposición o cualquier otra causa, se agregan en las diversas etapas del proceso, según las necesidades.En una pulpa bien agitada y adecuadamente aireada no hay problema para que las partículas recubiertas con un colector apropiado se peguen a las burbujas en forma instantánea, siempre que estén completamente liberadas y estén en un tamaño granulométrico adecuado.

En primera instancia van a flotar las partículas que son 1) mas hidrofobias, 2) mejor liberadas y 3) de un tamaño adecuado. Una vez que estas flotan, empiezan a flotar las menos hidrofobias, menos liberadas y de mayor tamaño.

La flotación se efectúa normalmente hasta el punto en que el producto de concentración de la última celda es de ley un poco más alta que la de cabeza. Flotar más allá de este punto significa diluir innecesariamente el concentrado. En algunos casos, cuando las condiciones económicas lo requieren, la flotación se termina todavía antes, para obtener una alta ley de concentrado. El tiempo necesario para desarrollar la flotación varia normalmente entre 5 y 30 minutos, siendo 8 a 10 minutos el tiempo

50 promedio. El tiempo de flotación depende también de la naturaleza del mineral. Los minerales oxidados se recuperan mucho más lentamente que los sulfuros y los metales nativos flotan más rápidamente que estos. [12]

Otras Variables de Importancia: Entre otras variables de importancia podemos nombrar las cargas circulantes en los circuitos de molienda y flotación, calidad y cantidad de reactivos de flotación agregados, orden de su alimentación, temperatura de la pulpa, su pH, aireación, altura de espuma, agua, etc.Vale la pena mencionar, que en algunas operaciones es de vital importancia el orden de su adición. Por ejemplo, si en un circuito queremos activar o deprimir ciertas especies, es natural, que primero se agreguen los reactivos modificadores y en seguida, el colector. Si un espumante produce una espuma muy persistente y abundante, es natural que este reactivo se agregue después del acondicionamiento pues el acondicionamiento de los modificadores y colectores. El procedimiento variara de un caso a otro, pues en ciertas oportunidades el orden de la alimentación no es de gran importancia. En efecto, todo depende de los mecanismos de fijación de los reactivos en cuestión.

Los reactivos de flotación se agregan generalmente en las siguientes cantidades: colectores – entre 25 y 100 g/Tm, espumantes – entre 5 y 250 g/Tm; modificadores – entre varios gramos y varios kilos por tonelada. La cantidad de reactivos agregada en un circuito de flotación tiene que ser materia de un meticuloso estudio, pues influye no solamente en los resultados metalúrgicos, sino que también en los costos del proceso, siendo un ítem de bastante importancia.

Es necesario determinar la cantidad óptima de reactivos para un cierto circuito; estudiar su comportamiento y verificar las influencias provenientes de las cargas circulantes. Como es sabido las cargas circulantes de un