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8/18/2019 Clase 9-11-2015 Flotacion 1
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Lorena Cortés M
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orena.corté[email protected]
METALURGIA EXTRACTIVA MN
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EVALUACIONES
• 1ª Prueba 40 %, 21 de Noviembre 2015
• 2ª Disertación y seminarios 20 %
• 3ª Prueba 40 %, 16 de diciembre 2015
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Programa Estudios
• OBJETIVO GENERAL
Que el estudiante desarrolle las capacidades para enfrentar problemasexperimentales vinculados a tareas de control operacional y desarrollo deingeniería básica en el área de Metalurgia extractiva.
• UNIDAD I: PROCESOS DE CONCENTRACION
Explicar de manera general los procesos, con un enfoque en los balances de planta, ver tipos de circuitos mineros dependiendo del mineral a extraer,similitudes y diferencias.
• CONTENIDOS
–
Describir los procesos utilizados para la obtención de metales u otrostipos de productos
– Diagramas de los diferentes tipos de circuitos de procesamiento deminerales
– Realizar un balance del área de conminucion con balance de agua
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Programa Estudios
• UNIDAD II: HIDROMETALURGIA
OBJETIVOS
• Entregar fundamentos teóricos y características principales de los procesosde lixiviación. Emplear criterios teóricos-económicos en la selección de un proceso determinado, como así mismo en equipos, infraestructura, etc.
Aplicar aspectos teóricos, analizar, diseñar y calcular sistemas o circuitosde purificación de soluciones.
CONTENIDOS
– Aspectos básicos de la hidrometalurgia
–
Aglomerado, curado y apilamiento – Tipos de Lixiviación
– Parámetros de Lixiviación
– Proceso de extracción por solvente
– Proceso de electro obtención
–
Diagrama de Mccabe-thiele
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Programa Estudios
• UNIDAD III: PIROMETALURGIA
OBJETIVOS
• Entregar fundamentos teóricos y características principales de los procesosde Pirometalurgia. Emplear criterios teóricos-económicos en la selección deun proceso determinado, como así mismo en equipos, infraestructura, etc.
Aplicar aspectos teóricos, analizar, diseñar y calcular la recuperación delsistema.
• CONTENIDOS
– Aspectos básicos de la flotación
–
Reactivos de flotación – Tipos de celdas
– Balance metalúrgico
– Pirometalurgia
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Minerales sulfurados
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Minerales sulfurados
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METALURGIA
EXTRACTIVA
CONCENTRACION
MINERALES
SULFURADOS
HIDROMETALURGIA
MINERALES
OXIDADOS
PIROMETALURGIA
FLOTACION
LIXIVIACION
PURIFICACION
EX
ELECTRO
DEPOSITACION
RIPIO
METAL
METAL
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DUMP LEACH
Esquema de Proceso
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• Caracterización física: – Densidad real – Granulometría – Dureza – Humedad
• Caracterización química: – Cu total. – Cu soluble. –
Otros (impurezas, sólidos en suspensión, etc.)
• Caracterización mineralógica: – Especies de valor –
Especies de ganga
Parámetros a considerar
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Flotación
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FLOTACIÓN
Es un proceso de concentración consiste en separar selectivamente
especies minerales de acuerdo a sus propiedades superficialesde adhesión a las burbujas de aire.
Flotación Colectiva:
Separación de varios componentes en dos grupos,de los cuales el concentrado contiene por lo menos dos omás componentes
Flotación selectiva o diferencial
Separación de compuestos complejos en productosque contiene no más de una especie individualizada
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COMPOSICION QUIMICA Y/OMINERALOGICA DEL MINERAL
PARTICULAS SULFUROSMETALICOS PARTICULAS GANGAMINERAL+
Cu2S
Al2O3
SiO2
CuS
FeS2CaO
Cu5FeS4
CuFeS2
MgO
Al2O3
CaO
Cu2S
SiO2
Al2O3
SiO2
CuS
MgO
SiO2
SiO2
CaO
FeS2
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CONCENTRACION DE MINERAL
ACCIONES MECÁNICAS- AGITACIÓN- AIREACIÓN INDUCIDA
REACTIVOS- COLECTORES- ESPUMANTES
FLOTACIÓN
CONCENTRADO DE
COBRE (Pulpa)
RELAVES(Pulpa)
PULPAMINERAL
SULFUROSMETALICOS(concentrado)
GANGA MINERAL(relaves)
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PROCESO DE FLOTACIÓN
VARIABLESDEPENDIENTES
VARIABLESINDEPENDIENTES
Variables de perturbaciónLey de CabezaFineza CristalinaGrado de OxidaciónDensidad de Pulpa
Velocidad Flujo Volumétrico
Variables Manejables
Adición de reactivos
Punto de adición de reactivos
Nivel de pulpa
Adición de Aire
Punto de Colección Concentrado
Variables de RendimientoLey Conc Final
Recuperación Conc Final
Densidad pulpa Conc Final
Veloc Flujo Conc Final
Variables Intermedias
Ley Conc Rougher y Scavenger
Recuperación Conc Rougher y Scavenger
Densidad Pulpa Conc Rougher Scavenger
Veloc Flujo Conc Rougher y Scavenger
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Sistemade
Flotación
Componentes QuímicosColectores, espumantes, activadores,
depresantes, pH
Componentes del EquipoDiseño de la celda, agitación,flujo de aire, configuración ycontrol de la celda
Componentes OperacionalesFlujo de alimentación, mineralogía,tamaño de partícula, densidad depulpa, temperatura.
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Control de VariablesOperacionales de una Planta.
Variables no controlables:• Composición mineralógica.•
Tipo de ganga.• Volumen de celda.• Temperatura de la pulpa.• Viscosidad de la pulpa.Etc.
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Principales variables controlables:
• Granulometría del mineral• Tonelaje de alimentación.• Nivel de pulpa en la celda.•
Porcentaje de sólidos de alimentación a la flotación.• Tamaño de burbuja.• Flujo de agua de lavado.• Consumo de cal.• Dosificación de colectores y espumantes.• Flujo de aire• Etc.
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Análisis de las PrincipalesVariables de la Flotación.
1.- Tipo de Mineral
En la flotación es de suma importancia la naturaleza del mineral, laque depende de la composición mineralógica de los mxs útiles y delos mxs de ganga de su diseminación, dureza, fenómenos secundariosde oxidación, además de los antecedentes geológicos del yacimiento y
su método de explotación.En el caso de que los sulfuros estén
parcialmente oxidados, se producen pequeñas perdidas en la recuperación
del metal lo cual puede resolverseseleccionando un colector adecuado omodificador mas apropiado y ajustarel pH del circuito.
Ley de cobre oxidado vsrecuperacion de cobre.
60
70
80
90
100
5 10 15 20 25
Ley de cobre oxidada (%)
Recuperación,%
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2.- Granulometría:
Todo mineral para ser flotado tiene que ser reducido en sutamaño hasta tal punto que cada partícula represente unasola especie mineralogica (tamaño de liberación).
En general se tiende a moler lo menos posible debido al altocosto de esta operación. Esto sin embargo esta limitado porel tamaño de partícula y por el gado de liberación de laespecie útil.
Para un proceso de flotación primaria de mxs sedebe tener como producto de molienda una
granulometría de 40 a 55% -200# Ty
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En la flotación es posible recuperar con éxito partículasde tamaño máximo de 0,3 mm (48 mallas), en el caso de
minerales de cobre una granulometría de descarga demolino de alrededor de 20% + 100 mallas es adecuada
para la flotación primaria, permitiéndose un máximo de28% +100 mallas.
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En la figura se muestra ladependencia de la flotabilidad
de un mineral de cobre. Eneste caso la liberación es deaproximadamente 60 um ysobre los 80 um acusan bajasde recuperación por falta de
liberación. La recuperaciónde partículas de tamaño de250 um es de sólo 40%.También se puede observar
que la recuperación de losfinos empieza a disminuir al pasar el limite de los 100 um
Tamaño de partícula vs
Recuperación de sulfuros de cobre
0
20
40
60
80
100
25 50 100 150 200 250
Tamaño micrometros
Recuperación,%
Sulfuro de Cu Ganga
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3.- Tipo y Dosificación de Reactivos
Se deben de considerar las diferentes familias de colectores,espumantes y modificadores.
La acción de los colectores, activadores y depresantes afectan elmedio químico de la pulpa favoreciendo o reduciendo la
probabilidad de formación de los agregados partícula – burbuja.Sin embargo, la fase espuma es también importante en laflotación debido al drenaje selectivo de las especies mineraleshacia la pulpa, lo que contribuye en gran medida a la
selectividad de la operación.
En cuanto a la dosificación de reactivos, se debe considerar queinterviene en la factibilidad técnica – económica del proceso.
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Colectores
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Concentración por Flotación
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Burbuja de airePartícula hidrófoba
EVENTO 1
Partícula y burbuja que se
mueven a través de una misma
línea de flujo.
EVENTO 2
Colisión y posterior unión
entre la burbuja y la partícula
EVENTO 3
Ascenso del par partícula -
burbuja para incorporarse en
la fase espuma
Esquema de la interacción entre una partícula hidrófoba y una burbuja.
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Burbuja de aire
Partícula hidrofílica
EVENTO 1
Partícula y burbuja que se
mueven a través de una misma
línea de flujo.
EVENTO 2
Colisión entre la burbuja y
la partícula
EVENTO 3
Separación de la partícula y
la burbuja en direcciones diferentes
Esquema de la interacción entre una partícula hidrofílica y una burbuja.
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La fórmula de reactivos de flotación, su dosificación (granos occ por ton) y el punto del circuito donde se agregan es muyimportante en el proceso.
Los Colectores más utilizados son los Xantatos, Ditiofosfatosy Tiocarbomatos, los cuales favorecen la flotabilidad de las
distintas especies mineralógicas. Los Modificadores puedenser Activantes o Depresores de la flotabilidad de algunaespecie mineralógica en especial. Entre los reguladores de pHla cal es la más utilizada dado que a pH sobre 10,5 también es
depresor de pirita.
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Espuma
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Espuma
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La fórmula de reactivos normalmente considera unamezcla de espumante, generalmente MIBC, DF 250 yaceite de pino, su dosificación debe ser suficiente paramantener una espuma estable cuyas burbujas no serompan y sean capaces de permanecer cargadas deminerales valiosos. El comportamiento de la espuma esuno de los signos más importantes para el operador de
flotación y su consistencia asegura el éxito del proceso
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Los reactivos deben ser agregados según sus
necesidades de solubilidad.
Los reguladores de pH se agregan en la molienda junto a los modificadores y colectores insolubles,los colectores en el acondicionamiento, en últimolugar los espumantes debido a que su acción se daen la interfase líquido – aire.
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4. Densidad de pulpa.
Este es un factor importante porque existe un porcentaje desólidos óptimo para el proceso y porque afecta el tiempo deresidencia del mineral en un banco o circuito de flotación(tiempo e flotación).
El porcentaje de sólidos óptimo para la molienda es entre65 - 70% de sólidos, el cual es reducido agregando agua alser alimentado a los hidrociclones de forma de optimizar laclasificación, el overflow del ciclón entrega un 28% de
sólidos.
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5.- Acondicionamiento y aireación
El acondicionamiento es una etapa que proporciona el
tiempo necesario para que operen los reactivos. Algunoscolectores de cinética de adsorción lenta debenincorporarse al molino SAG (colectores primarios,Shell- flot 758), mientras que otros (depresores) seagregan directamente al cajón de descarga del molino
(como los espumantes oreprep F-575) y en el cajón de10 vías los colectores secundarios (Shell-flot 114) que esun reactivo fácilmente soluble en agua.
La aireación es importante ya que es la variableque controla el operador, por cuanto le permiteapurar o retardar la flotación en beneficio de larecuperación o de la ley, dependiendo si se tratade un circuito primario, de limpieza o de barrido
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6.- Nivel de Pulpa en la Celda de Flotación.
Es una de las variables operacionales másimportante y es de responsabilidad deloperador de flotación.
El nivel de pulpa debe asegurar el rebalsecontinuo de la espuma cargada hacia lacanaleta de concentrado, de forma que las
partículas valiosas no se pierdan por coalescencia de burbujas.
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7.- pH de la pulpa.
La flotación es sumamente sensible al pH, especialmentecuando se trata de flotación selectiva, el pH determina laadsorción de los colectores.
Cada fórmula de reactivo tiene un pH óptimo, en el caso
de ganga ácida los consumos de cal pueden serimportantes, por lo cual la determinación del consumode regulador de pH es un dato imprescindible en unestudio de factibilidad.
El pH con el cual se trabaja generalmente está en elrango de 8 a 11 en las etapas primarias alcanzando en
las etapas de limpieza 12,5
8.- Tiempo de flotación.
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8. Tiempo de flotación.
Esta variable es característica de cada tipo de partícula, enoperación de la planta se utiliza el tiempo de residencia de la
pulpa en el banco de celdas.
El tiempo de flotación es una variable de diseño del circuito, delporcentaje de sólidos, del volumen de pulpa, del tipo de mineral,etc.
En Escondida el tiempo óptimo de flotación es de 17 minutos
9.- Temperatura de la Pulpa.
Algunos minerales muestran un mejoramiento de larecuperación con un aumento de temperatura en la pulpa, sinembargo cualquier proceso que signifique un consumo deenergía adicional tiene serias restricciones para su
implementación industrial.
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10.- Calidad del agua.
En la mayoría de las plantas la disponibilidad de agua es unproblema serio.
Esto obliga a utilizar agua industrial o agua de recirculaciónrecuperada desde espesadores y que contiene residuos dereactivos. Aguas duras, saladas o de mar le proporcionan alproceso de flotación un comportamiento particular, que es
necesario evaluar en cada caso
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REACTIVOS DE FLOTACIÓN
Compuestos Tensoactivos Modifican Tensiones Interfaciales del sistema
INDUCEN HIDROFOBICIDAD
SE CLASIFICAN EN TRES GRANDES GRUPOS
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SE CLASIFICAN EN TRES GRANDES GRUPOS
REACTIVOS DE FLOTACIÓN
Colectores
Espumantes
ModificadoresÁcido CarboxílicoAlquil SulfatosAlquil Sulfanatos
Xantatos (Tiocarbamatos alquílicos)XantioformiatosTionocarbamatosEsteres XánticosDitiofosfatos
Alcoholes Lineales
Alcoholes AromáticosÁcido CresílicoAceite de PinoAceite de Eucaliptos
Éteres PoliglicólicosTrietoxibutano
ActivantesDepresoresModificadores de pH
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COLECTORES
SUSTANCIASHETEROPOLARES
FORMADOS PORUNA CABEZA POLAR ó
GRUPO FUNCIONAL (g.f.)
g. f. se adsorbe en el mx yorienta cadena hidrocarbonada
Hidrófobahacia seno de la solución
provocando la hidrofobicidad
a la superficie del mx
Grupo Funcional:
Determina campo aplicacióndel colector y el tipo de mxsobre el que puede actuar
Cadena Hidrocarbonada:
Determina el poderdel colector
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ESPUMANTESSe utilizan en la generación de una columna de espumamineralizada estable que permita sacar desde la celda el materialflotado.
Esta espuma debe poseer un cierto volumen y altura apropiadapara lorar si objetivo, y además de ser consistente tal que permitaun buen drenaje de la ganga arrastrada por efectos mecánicos.
Ya fuera de la celda, esta espuma debe ser de fácil destrucciónpara que de este modo no influya en las operaciones que siguen.
Características
No deben de presentar propiedades colectoras que activen a lagangaGenerar espuma reproducible con baja sensibilidad a cambios decomposición de la pulpa de alimentaciónBajo costo.
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MODIFICADORES
Aquí se agrupan una variedad de reactivos que presentan distintas
características por lo que es necesario referirse a cada unoActivantes
Tienen como función preparar la superficie del mineral para queel colector pueda adsorberse en ella
Depresores
Su acción es contraria al de los activantes.
Su función es inhibir la flotabilidad de alguna manera determinada de los mxs
Modificadores de pHEs una de las variables de operación de mayor utilidad.Se controla por lo general con la adición de CAL, ÁCIDO SULFÚRICO yÁCIDOCLORHÍDRICO.
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OPERACIÒN DE CIRCUITOS DE FLOTACIÒN
Circuitos
Recuperadores
Limpiadores
alimentación por cola o relave anterior
Recleaner ( limpieza)
Cleaner ( limpieza)
anterior al rougher
Circuito ( primario)Rougher
Circuito (barrido)Scavenger
Operaciones complementarias:
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- Molienda - Clasificación- Espesamiento - Filtración
Alimentación
Relave
RECUPERACIÓN
LEY
ROUGHER
CLEANER
SCAVENGER
Concentrado
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Zonas celda de Flotación
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Proceso de Flotación Laguna Seca
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Diagrama de flujo de Minera los
Pelambres
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Planta de Flotación de Escoria
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Circuito o Proceso de Flotación