3.2.1. Flotación de minerales de cobre-plomo-zinc
En la flotación de minerales de cobre-zinc, donde el Pb es ausente o no está presente en cantidades económicas, la cal es universalmente usada como un controlador de la alcalinidad a un pH de 8-12.
El cianuro es frecuentemente añadido en pequeñas cantidades (0.01- 0.05kg/t) al molino y a la limpieza; si presentan una gran cantidad, calcopirita es también deprimida.
El sulfato de Zinc es también usada en conjunto con el cianuro y en algunos caso el sulfato de sodio (o bisulfito) o dióxido de sulfuro es usado. Las superficies de pirita y esfalerita pueden absorber iones sulfito, los cuales evitan la adsorción del colector y reduciendo la acción de los iones sulfato pueden prever la adsorción del colector y la acción de reducción de los iones sulfato pueden evitar la oxidación y disolución del cobre, de aquí la activación preventiva del Zn y los minerales de fierro.
Despué46j3sss del acondicionamiento, los minerales de cobre son flotados usando xantatos o si la mineralogía lo permite un colector selectivo de cobre.
Típicamente los concentrados de cobre contienen 20-30%Cu y por encima de 5%Zn. Los relaves de la flotación de cobre son activados con sulfato de cobre y los minerales de zinc son flotados como se describe arriba.
89 3.2.2. Cobre del mineral de plomo
La elección del método para separar cobre de los minerales de plomo depende de una relativa abundancia de los minerales de cobre y plomo. Es preferible flotar el mineral que tenga menos abundancia y la depresión de la galena es usualmente llevada a cabo cuando el radio de Pb a Cu en el concentrado Bulk es mayor que la unidad.
La depresión del Pb es también emprendida si las cantidades económicas de calcocita o covelita están presentes, estos minerales no responden a la depresión por cianuro, o si la galena esta oxidada, manchadas o no flotan rápidamente.
La depresión de la galena es llevada a cabo usando bicromato de sodio, dióxido de sulfuros o almidón en varias combinaciones. Mientras que los minerales de cobre son deprimidos con cianuro o complejos de cianuro de zinc.
La depresión de la galena por la adición de bicromato de sodio a un pH alto es todavía usada en algunas plantas. El carácter hidrofóbico de la capa de xantato sobre la superficie de la galena es inhibida por la formación del cromato hidratado de plomo.
La galena es deprimida por la adición de 0.01 kg/t de bicromato de sodio al concentrado Bulk. Después de la flotación de cobre, los relaves de la separación son además flotados para remover el cobre residual, de la limpieza que produce al final un concentrado de plomo.
Aunque no hay un control automático del circuito de separación, la velocidad de adición del bicromato es crítica, como un exceso es retornado a la alimentación
90 Rougher con los relaves de la limpieza, cual deprimen al Pb dentro del circuito de Zn. Aunque la cantidad de bicromato usado es solo poco (0.01-0.02 kg/t) los iones cromato pueden causar contaminación ambiental. Y otros métodos de depresión son algunas veces preferidos.
La depresión de la galena por la adsorción del sulfito es el método más ampliamente usado, dióxido de sulfuro, como liquido o gas, siendo añadido al concentrado Bulk, el sulfito de sodio es comúnmente menos usado. En varios casos el almidón es añadido en pequeñas cantidades como un depresor auxiliar, pero tiende a deprimir el cobre si es insuficiente el dióxido de sulfuro.
El dióxido de sulfuro reduce el pH entre 4 a 5.5, las condiciones ácidas ligeramente limpian la superficie de los minerales de cobre, además ayudan a su flotabilidad.
3.2.3. Relación Pb/Cu
En general, donde el radio de Pb a Cu en el concentrado Bulk sea menor que la unidad, la depresión de los minerales de cobre por cianuro de sodio puede ser preferido.
Donde las soluciones de cianuro estándar pueden causar una inaceptable disolución de metales preciosos y minerales secundarios de plomo, un complejo cianuro de zinc es algunas veces usado para reducir esto a menores.
En Morococha Perú, una mezcla de cianuro de sodio, óxido de zinc y sulfato de .sodio es usado, el cual permite una recuperación de 75% de los 120 g/t de plata en el mineral.
91 Un control de alcalinidad es necesario cuando se usa cianuros, un pH entre 7.5- 9.5 es comúnmente usado, aunque el valor optimo puede ser más alto, dependiendo del mineral.
La depresión con cianuro no es usado si las cantidades económicas de calcocita o covelita están presentes en el concentrado Bulk, teniendo una pequeña acción depresiva sobre estos minerales.
3.2.4. Métodos De Separación De Concentrados De Plomo Y Cobre
Las condiciones de la separación Pb-Cu por flotación usando Bicromato de sodio han cambiado, ahora con el uso de una nueva mezcla se ha logrado disminuir los desplazamientos de Plomo a los concentrados de Cobre y paralelamente baja el consumo de Bicromato de sodio en 40%; el resultado económico es positivo por el incremento del valor de los concentrados de Cobre y disminuir a <1 mg/lt de Cromo en las aguas residuales mejorando así la conservación del medio ambiente.
Si la conocida acción del depresor bicromato de sodio ha sido modificada por la adición de componentes desconocidos como la CMC y el Fosfato Mono sódico;
es seguro que la Separación Pb-Cu y la flotación en general que involucra depresores, colectores, espumantes, debe ser ahora un tema no resuelto, quedando abiertas las posibilidades de investigación a las actuales y futuras generaciones de Metalurgistas.
92 3.2.5. Mineralogía aplicada en la separación Cu-Pb
En un yacimiento polimetálico Pb-Cu-Zn es necesario usar microscopia de minerales para definir los procesos a aplicar, especialmente sobre la proyección de la separación Pb-Cu; los factores más importantes a analizar serán:
a) Amarre galena-calcopirita: Si es frecuente el mixto de este tipo será necesario remolienda previa a la separación.
b) Presencia de Pirita: Si la pirita es libre, la cantidad en que se encuentre relativa a la presencia de galena y calcopirita definirá que valor será el que flote y cuales deprimidos.
c) Calidad de la Esfalerita: En la mineralogía de los yacimientos peruanos es frecuente la presencia de esfalerita con finas inclusiones de calcopirita (ef2), si esta presencia es relativamente alta los grados de concentrados de cobre y plomo, luego de la separación, serán de baja calidad por contaminación de zinc.
d) Tipos de Cobre: Si los cobres primarios (calcopirita) son más abundantes que los secundarios (covelita, calcosita, bornita) la separación será más sencilla ya que en el caso de los cobres secundarios, terminan fácilmente en Calcantita (sulfato de cobre natural) que es un gran activador de zinc y contaminara el proceso. Si hay mayor presencia de Cobres grises (Tetrahedrita - Tennantita) hay posibilidad de obtener concentrados de cobre con mayor contenido de Plata.
93 3.2.6. Sistema De Separación Plomo-Cobre
Optar por alguna de las opciones, entre flotar plomo y deprimir cobre o a la inversa depende mayormente de la cantidad de pirita presente en el sistema
Si relativamente la cantidad de galena y calcopirita es similar, será la cantidad de pirita la que define el circuito para flotar Plomo y deprimir Cobre junto a la pirita (Caso C), como se sabe en este caso se usara una mezcla 2:1 de óxido de zinc/cianuro de sodio. Si la cantidad de galena es mayor que la suma de cobre y pirita (Caso A) se debe deprimir galena con Bicromato de sodio;
técnicamente no hay más alternativas salvo la aplicación de gas SO2 en reemplazo del Bicromato, siendo un proceso no detectado en la minería peruana; pero con algunas pocas referencias de México, Canadá y USA.
Entonces el paradigma de la relación de ensaye químico Pb/Cu en el Bulk como referencia para elegir el proceso de separación debe ser descartado, será más importante un análisis microscópico que determine la liberación de valores y además la importante presencia de pirita.
94 3.2.7. Separación Usando Bicromato De Sodio
Si no se tiene otra opción que deprimir galena con Bicromato de sodio y flotar valores de cobre, el esquema asumido hace más de 70 años fue el siguiente:
El concentrado Bulk Pb-Cu se acondiciona con solución de Bicromato de sodio al 5%, en cantidades próximas a 2 a 5 kilos de reactivo por tonelada de Bulk; y luego se hace una flotación de cobre (desbaste y limpiezas), el problema frecuente de este proceso es que nunca se pudo evitar flotar menos de 10% de plomo aun utilizando cantidades excesivas de Bicromato de sodio, en consecuencia los concentrados de cobre difícilmente llegaban a 23%Cu.
Esta ha sido la realidad de la historia de la metalurgia en separación Pb-Cu por flotación, no solo a nivel del Perú, sino a nivel mundial.
3.2.8. Modificación del circuito de flotación
Se ha introducido una importante modificación en el esquema de separación Pb-Cu por flotación, comenzó en Raura, posteriormente en Milpa, luego Atacocha y Corona; la idea original es del Metalurgista yugoslavo S. Bulatovic;
la aplicación operativa y optimización a cargo de metalurgistas peruanos.
El pensamiento que da origen al nuevo esquema de flotación es el siguiente:
95 a) Si era difícil deprimir las partículas finas de plomo, es necesario aplicar carbón activado previamente, para eliminar la acción colectora residual del xantato sobre galena.
b) Si la acción del Bicromato de sodio sobre la galena era de tipo físico y fácil de actuar cuando la galena ofrece una gran superficie, para la acción del bicromato sobre las partículas finas era necesario adoptar promotores, que haga posible una mejor difusión del bicromato en busca de las pequeñas partículas de galena.
c) La acción física de la CMC estaría orientada a concentrar las partículas de Bicromato en solución y la del Fosfato Mono sódico es un dispersante auxiliar., junto al Bicromato en la proporción 20:20:60 dan lugar al nuevo reactivo denominado RCS.
Entonces se adopta un circuito de separación Pb-Cu con tres etapas de acondicionamiento: 6 minutos para acción del carbón, otros 6 minutos para la acción de la mezcla y otros 6 minutos para aplicación de Bisulfito de sodio como promotor de la flotación de cobre :
96 Este proceso muestra excelentes resultados en la separación Pb-Cu, logrando concentrados de 26 a 27% de Cu con 3 a 5% Pb.
3.2.9. Aspectos ambientales
Del consumo histórico de 3500 kilos/mes de Bicromato de sodio, actualmente el consumo baja a 2200 kilos, significando 40% de menos contaminantes del medio ambiente. Si el costo de CMC es aproximadamente 2.8 $/kilo y el Fosfato Mono sódico 2$/kilo, no es un precio muy alto al reemplazar físicamente el 40%
del precio del Bicromato de sodio que está en el orden de los $2/kilo y que finalmente el exceso de uso podría significar hasta un cierre de operaciones en caso de que los efluentes excedan 1.5 mg/lt de Cr. Si se considera la ventaja de mayor precio real de venta de concentrados de Cobre, aparte de mejorar las condiciones ambientales se está ganando más dinero; es un buen negocio.
3.2.10. Estudio del proceso de extracción plomo - cobre
En la extracción de cobre deprimiendo Plomo mayormente sólo se utiliza una solución de 2-5% de bicromato de sodio, Na2Cr207 aun cuando el proceso era duramente criticado por los ambientalistas esta era la única manera que existía para la obtención de Cobre. En la actualidad existen otros medios de extracción los cuales no son exentos de producir contaminación. Conociendo la problemática de la extracción de Cobre (sulfuros primarios) al contener minerales adjuntos como el caso de la Galena (PbS) o el mismo caso de la esfalerita (ZnS) es que el tema presentado a continuación debe ser analizado al nivel de laboratorio para su posterior aplicación.
97 Las condiciones de separación si es que existiese un amarre Galena - Calcopirita es con la ayuda de bicromato de sodio, sin embargo ya hace algunos años atrás se modificó este proceso de flotación añadiendo CMC (Carboximetil Celulosa), fosfato monosódico y carbón activado; a dicha mezcla se le denomina RCSC (solución que ayuda en el proceso de extracción de Cobre deprimiendo el Plomo). La caracterización de los anteriores compuestos (granulometría, % de disolución, reología, grado de sustitución) así como la proporción es vital (actualmente en algunas mineras ya se ha introducido estos aditivos sin embargo la proporción en que la hacen es equitativas) para su mejor comprensión y optimización se deberá realizar procesos de investigación.
Los resultados de esta investigación demuestran que técnicamente la adición de promotores en la separación plomo-cobre es beneficiosa disminuye el consumo de dicromato y no afecta en la extracción de cobre.
El efecto depresor de la Carboximetil Celulosa y del Silicato de Potasio queda confirmado, aportando a la depresión de la Galena, sin embrago el exceso de el mismo (más de 1.0534 gr. /0.5 Kg. Bulk.) conlleva a la amalgamación del Bulk en el fondo de la celda. El bicromato de Potasio es el principal depresor de la galena según el diseño experimental realizado. Este es el único estadísticamente significativo con un nivel de confianza de 95%.
Asimismo se sugiere realizar experiencias con mayor cantidad de .Meta bisulfito de Potasio, siendo comprobada su importancia en la eliminación de Cromo en los relaves.
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