Flotación Diferencial de Sulfuros

March 28, 2018 | Author: Andrés Mancilla Bustamante | Category: Molybdenum, Copper, Lead, Zinc, Minerals


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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA CURSO: CONCENTRACIÓN Y FLOTACIÓN DE MINERALES PROFESOR: ING. ANGEL AZAÑERO ORTIZ FLOTACION DIFERENCIAL DE SULFUROS El término flotación diferencial, se refiere a la flotación de una o más especies mineralógicas de sulfuros dejando en los relaves especies de otro tipo, deprimidas por reactivos específicos. En este tipo de procesos se considera dos aspectos principales: 1. Selección de diagramas de flujo (flow sheets) adecuados, Uso de reactivos químicos que permita la máxima selectividad del 2. proceso dentro de costos aceptables. Respecto al primer punto, si bien cada mineral presenta características especiales en su tratamiento, los esquemas de flotación diferencial utilizados pueden ser esquematizados en dos, figuras 1 y 2, estos diagramas son adecuados para la obtención de dos productos, un aplicado a circuito como el mostrado en la figura 1 es minerales de Pb, Zn y Fe, puede ser utilizado considerando que requiere dos etapas rougher, una para el plomo y otra para el zinc, la figura 2, es típico del tratamiento de pórfidos de Cobre – Molibdeno, sin embargo, si fuera necesaria la recuperación de 3 ó más concentrados bastará combinar estos esquemas de acuerdo a la figura No. 3, la selección de cualquiera de estos diagramas de flujo esta fundamentalmente condicionada por la respuesta del mineral a los colectores, activadores y depresores utilizados. FLOTACION DE SULFUROS DE COBRE – MOLIBDENO Estos minerales son típicos de yacimientos porfiríticos y presentan contenidos aproximados de 0.6 –1.0 % de Cu y 100 –300 ppm de Mo. En nuestro país se conoce muchos yacimientos de tipo pórfido algunos de las cuales se encuentran en etapa de explotación y otros en exploración: Toquepala, Cobriza, Cuajote, la Granja, Michiquillay. 1 Flotación Bulk y Diferencial : Cu – Mo ALIMENTO CIRCUITO BULK RELAVE CONC. donde se aprecia que luego de las operaciones de 2 .DIAGRAMA DE FLOTACIÓN DIFERENCIAL Fig. Cu CONC. Flotación Diferencial: Pb – Zn ALIMENTO CIRCUITO 1 CIRCUITO 2 RELAVE CONC. figura 2. Zn Fig.2. BULK Flotación Diferencial CONC. El proceso tradicional de recuperación de concentrados de cobre y molibdeno de minerales porfiríticos. Mo La importancia de estos yacimientos en el total de reservas de cobre y molibdeno evaluadas para nuestro país hace necesario el estudio detallado de métodos adecuados para su beneficio. 1. Pb CONC. Otra excepción la constituye la operación de la mina Utah (USA) que luego del proceso general descrito en la figura 2.trituración y molienda se flota un bulk Cu – Mo conteniendo minerales predominantes en calcopirita. formada por superposición de prismas trigonales constituidos por seis átomos de azufre rodeando cada átomo de molibdeno. dejando en el relave minerales de ganga y pirita. Este procedimiento es universalmente utilizado con la excepción de la planta “El teniente” en Chile donde se flota el bulk inicial de Cu – Mo – Fe. así como la separación. calcosita además de molibdenita. a pH ácido para luego seguir con dos flotaciones diferenciales. los procesos seguidos para la recuperación de cobre y Molibdeno.-FLOTACIÓN BULK COBRE – MOLIBDENO Durante la flotación bulk: Cu – Mo ocurre los siguientes fenómenos: a) Flotación natural de la molibdenita. Esta estructura al fracturarse origina superficies con enlaces desbalanceados muy débiles que interaccionan en forma mínima con el agua generando una hidrofobicidad natural. él oxigeno presente en las pulpas de flotación desplaza el potencial electroquímico a valores más oxidantes hasta lograr que el xantato se oxide a dixantógeno que es la especie que determina la flotación de la calcopirita. durante la separación Cu. debido a su estructura laminar. en la primera de las cuales se deprime la pirita por ajuste del pH a rangos alcalinos. mientras que en la segunda se flota selectivamente la molibdenita deprimiendo el cobre. covelita. quedando adsorbidas en la superficie del mineral como especies oxidadas de dixantógeno y dithiolato respectivamente. son descritos a continuación: 1. para que esto ocurra. ditiofosfatos. Las reacciones que representarían estos fenómenos son: 3 . mediante mecanismos en las que el oxígeno desempeña un rol fundamental porque favorece la deshidratación de la superficie del mineral facilitando la adsorción de los reactivos colectores: xantatos. Luego el concentrado bulk es procesado mediante una flotación diferencial donde selectivamente se flota el molibdeno quedando en las colas el concentrado de cobre.Mo deprime la molibdenita flotando el cobre. b) Flotación de los sulfuros de cobre. 2.. R O C S2 2H+ + ½ O2 + 2e (ROCS2)2 + 2e reacción anódica catalizada por la H 2O ó 2Fe ²+ + (ROCS2)2 reacciones catódicas superficie del mineral.1. 2Fe³+ + з ROCS¯2 c) Depresión de la pirita: este sulfuro flota por acción del dixantógeno producido por un mecanismo similar al descrito por las ecuaciones (1). Las reacciones que pueden sintetizar estos mecanismos podrían ser: 4 . ditiofosfatos formando simultáneamente HS¯ por hidrólisis del Na2S según: (3) P2S5 + 6NaOH ⇔ Na3 PO2S2 + Na3 PO3S + 5 H2O ó reacciones similares . se realiza utilizando nuevamente las propiedades de flotabilidad natural de la molibdenita y deprimiendo los sulfuros de cobre con reactivos a base de sulfuros de sodio y / o cianuro. -Reactivo de Nokes: Mezcla de P2S5 y NaOH se transforma en derivados del tipo monotiofosfatos. 2. bloqueando la reacción de formación del dixantógeno que como se explicó. (2).Reactivo Anamold : Mezcla de Na2S y As 2O3 que produce arsenitas y tioarsenitas además de un remanente de Na2S hidrolizado a HS-.MOLIBDENO La separación selectiva Cu-Mo.FLOTACIÓN DIFERENCIAL COBRE .Sulfhidrato de Sodio (NaHS) que se hidroliza a HS¯: (4) NaHS ⇔ Na+ + HS¯ Todos estos reactivos desactivan y deprimen sulfuros de cobre por mecanismos similares donde el HS¯ (anión sulfhidrato) es el principal agente activo. es la especie adsorbida por la superficie del mineral. la mayoría de las plantas en que este reactivo es usado. Su depresión durante la flotación bulk se logra utilizando cal que alcaliniza la pulpa de flotación depositando tanto Fe (OH)2 y Ca (OH)2 sobre la superficie de la pirita recubriéndola o disminuyendo su porosidad. lo cual lo haría muy flotable. Si bien en algunas plantas se reportan operaciones de separación Cu-Mo utilizando exclusivamente el Na2S. utilizan mezclas de los siguientes reactivos químicos: . es explicado por mecanismos de lixiviación que remueven el dixantógeno superficies produciendo simultáneamente superficies frescas: (7) (8) de las Cu X2 + 3 CN¯ ∧ Cu (CN)¯3 + X¯ 2 Cu2S + 6 CN¯ + ½ O2 + H2O ∧ 2 CuS + Cu (CN)¯3 + 2OH¯ Los dixantógenos son primeramente reducidos a xantatos para luego ser removidas por mecanismos similares a los descritos anteriormente. Otros procesos utilizan la flotación inversa como el caso de Twin Buttes que teniendo concentrados de molibdeno con excesivos contenidos de insolubles: arcillas y talcos lograron su reducción utilizando un circuito de flotación de insolubles deprimiendo la molibdenita con sulfonato de lignito y pH alto 11. 3. para luego de un repulpado flotar los insolubles inalterados quedando la moly en las colas por efecto de la oxidación. Para la eliminación de insolubles.8 con cal. La depresión de sulfuros de cobre por compuestos de cianuro: ferrocianuros. utilizado si las impurezas son de calcocina o covelita ó el Fe3+ si la impureza es calcopirita.LIMPIEZA DE LOS CONCENTRADOS DE MOLIBDENO La obtención del grado final de los concentrados de molibdeno implica varias etapas de flotación de limpieza y lixiviación de impurezas de cobre mediante disolventes tales como el cianuro.. Los derivados de fósforo y arsénico de los reactivos Anamold y Nokes se adsorben sobre la superficie de los sulfuros de cobre impidiendo que las reacciones (5) y (6) sean reversibles. El dixantógeno adsorbido sobre la calcopirita es de esta forma reducido a xantato que pasa a solución (Ec. generalmente silicatos de los concentrados de molibdenita.(5) (6) 2X2 + HS¯ + 3/2 H2O ⇔ 4X¯ + 1/2S O=3 + 4H+ Cu X2 + HS¯ + OH ⇔ Cu2S + H2O + 2X¯ ó Donde X‾ representa un reactivo tipo xantato. ferricianuros o el mismo cianuro. 5 . estos insolubles presentan flotabilidad natural (talco. se requiere de procesos muchas veces complicados. 5). pirofilita y otros) uno de ellos es la tostación del concentrado de molibdeno para lograr cierta oxidación de la molibdenita. De la descripción de los procesos de recuperación de cobre y molibdeno de yacimientos tipo pórfido. En esta etapa se deprime nuevamente la pirita. Pb. se aprecia que se requiere un cuidadoso control de las condiciones a las que se realizan estos procesos para lograr resultados satisfactorios. una combinación de reactivos químicos y puntos de adición de las mismas se muestra en la figura 3. molienda. Flotación bulk Cobre . por ello son varios los aspectos susceptibles de ser optimizados y entre ellos el principal lo constituye la mejora de la recuperación de molibdeno durante la flotación bulk donde en los mejores casos no se excede del 60 % debido principalmente a las condiciones de minado. luego del plomo y finalmente del zinc podría ser aplicable a este tipo de minerales. Si bien alternativas tales como la obtención de un bulk Cu. Flotación bulk Cu – Pb deprimiendo la esfalerita y la pirita. PLOMO. I. Zn. sulfuro de sodio ó repulpado para atenuar la concentración de colectores. marmatita) de las colas de flotación bulk. Otro aspecto importante a ser optimizado es el referente al excesivo consumo de reactivos durante la flotación bulk Cu – Mo el cual puede ser encarado utilizando solo cantidades adecuadas y necesarias de colectores y espumantes caso contrario usar por ejemplo carbón activado. flotación ajustadas a una adecuada recuperación del cobre y no del molibdeno. es común en los yacimientos peruanos. II. 6 . ZINC La presencia simultánea de sulfuros de estos elementos en concentraciones económicamente recuperables. como producto único ó flotación en tres etapas primero del cobre. espumantes e inclusive floculantes contenidos en las pulpas de flotación y aguas residuales FLOTACION DE SULFUROS DE COBRE. Activación y flotación de los sulfuros de zinc (esfalerita. Su tratamiento metalúrgico comprende la obtención de tres concentrados mediante un procedimiento ya establecido y que consta de las siguientes etapas: I. generalmente no son usuales.Plomo Esta flotación se realiza con una depresión simultánea de sulfuros de zinc y pirita. Separación Cu / Pb del bulk obtenido en la etapa I III. 3 .MINERAL TRITURADO Cal Ph:7-8 ZnSO4 NaCN NaHSO3 A . BULK Pb-Cu CONC. Flotación Cu-Pb-Zn 7 .242 MOLIENDA CLASIFICACION ZnSO4 NaCN ZnSO4 y Xantatos FLOTACION Xantatos MIBC Cal:pH-11 CuSO4 – Xantato DF-250 Rougher BULK FLOTACIÓN Scavenger BULK Pb-Cu Pb-Cu A Flotación de Zinc NaCN ZnSO4 CARBON ACTIVADO FLOTACION DE LIMPIEZA CIANURO O BICROMATO CONC. Pb SEPARACION CONC. Cu Reactivos utilizados y puntos de adición Fig. mientras que el modelo que mejor explica la flotación de la galena es una adsorción química del colector sobre la superficie del sulfuro. Los mecanismos bajo los cuales han sido interpretadas las flotaciones de la galena y la calcopirita. La secuencia de hidrofobización de la galena considerando la influencia del oxigeno podría ser la siguiente: a) Oxidación superficial de la galena a sulfitos. aunque se debe indicar que la calcopirita también puede PbS + m 2 O2 Pb SOm b) Remplazo de los sulfatos o sulfitos a carbonatos si el sistema es abierto al aire. sulfatos o tiosulfatos (9) electroquímica catalizada. el más común de los sulfuros de cobre son diferentes. bisulfito y sulfato de zinc en dosificaciones que no afecten la flotación del cobre por el cianuro y del plomo que es deprimido por el bisulfito en concentraciones altas. (10) PbSO4 + CO=3 PbCO3 + SO=4 8 . La depresión de la pirita y esfalerita se logra mediante el uso de cianuro.Básicamente la flotación cobre – plomo se realiza a pH natural o levemente alcalino utilizando generalmente xantatos como colectores. En el caso de la galena. los estudios realizados han establecido que no se forma dixantógeno. en el caso de la calcopirita los colectores (dixantógeno) son formados sobre la superficie del mineral mediante una reacción absorber químicamente los colectores. la hidrofobicidad de su superficie es originada por monocapas de xantato ó colectores tiólicos similares y precipitados de xantatos de plomo en multicapas. Además se debe agregar que el sulfuro de cobre flota perfectamente entre pH: 3 y 12 y el pH de flotación de la galena está en el rango neutro a ligeramente alcalino. Para la calcopirita la hidrofobización de su superficie ocurre por adsorción del dixantógeno. el cianuro lo hace por mecanismos de lixiviación de pirita – adsorción de ferrocianatos de fierro sobre la superficie del sulfuro según se indica: (12) Lixiviación FeS2 ⇔ Fe2+ + 2S° + 2e‾ Fe(OH)3 + 3H+ + e ⇔ Fe2+ + 3H2O − (13)Adsorción 7Fe2+ + 18HCN ⇔ Fe4 (Fe(CN)6)3 + 18H+ +4e − Este ha sido probado por estudios que determinaron que al existir Fe 4 [Fe(CN)6]3 sobre la superficie de la pirita. dixantógenos y luego el alcohol correspondiente. Por otro lado el bisulfito deprime la pirita inclusive ya activada al descomponer los xantatos. la pirita se deprime mediante el uso de reactivos tales como el cianuro de sodio y el bisulfito de sodio y la esfalerita con sulfato de zinc. ésta no debería flotar en el bulk ya que requiere de activación previa. De los reactivos utilizados para la depresión. la esfalerita y la pirita deben permanecer deprimidas.5. (11) PbSO4 + 2 X‾ ⇔ PbX2 + SO=4 La adsorción química de xantato sobre la galena ocurre sobre los iones plomo de la superficie.Depresión de la Esfalerita y Pirita Durante la flotación bulk. sulfito o carbonato de plomo superficial por xantato ya que en rangos usuales de pH los xantatos de plomo son más estables que los carbonatos. I.c) Desplazamiento del sulfato. esto entre 6 y 8 de pH.a . Sin embargo es común encontrar en las 9 . En el caso de la esfalerita. esta no flota. y cuando tiene alto contenido de plata el plomo tiende a deprimirse a pH mayor a 9. sulfatos o sulfitos de plomo. en remplazo de los OH¯ adsorbidos. El tercer factor es un tema difícil controlado por dosificación aunque puede ser parcialmente de reactivos desactivantes y depresores tales como el sulfato de zinc. Sb. eficiencia de remoción de espumas. dosificación de reactivos. el zinc se pierde en la escoria de los reverberos o perjudica a los refractarios si va asociado al concentrado de cobre ó dificulta la aglomeración y escarcha los hornos de manga si va asociado al plomo.operaciones de las concentradoras contenidos de zinc en los bulk que representan pérdidas considerables ya que en el tratamiento extractivo posterior. Se ha establecido el siguiente orden de fuerza de depresión: Zn(CN)2 < Zn (CN)-3 < Zn (CN)2-4 En algunos casos estos complejos previenen la activación al formar películas hidrofílicas que impiden la interacción superficie – colector y en otros el efecto depresor es por muy corto tiempo. As. De todos estos el cianuro. en el mineral ó en el agua.ZnSO4 e inclusive Na2CO3 pueden deprimir la esfalerita al formar depósitos hidrofílicos. bisulfitos o sulfuro de sodio. El bisulfito de sodio no puede desorber el xantato de la esfalerita. Respecto a las mezclas NaCN . Ag. Los dos primeros factores pueden ser regulados mejorando las condiciones de molienda. cianuros. solubles de Cu. Cd. El porqué la esfalerita flota indebidamente en el bulk es un problema particular de cada mineral aunque las principales causas podrían ser: (a) factores tales como la asociación mineralógica Cu-Zn ó PbArrastre de sulfuros de zinc durante la flotación bulk por Por activación de la esfalerita debido a la presencia de sales Zn (b) (c) factores mecánicos. Es muy usual encontrar minerales de zinc activados por sales solubles que en forma natural tiene el mineral principalmente. CuSO4 como se 10 . es el más efectivo ya que lixivia primeramente al xantato absorbido sobre la capa activa de la esfalerita y luego al sulfuro de cobre constituyente de esta capa. + CuS Simultáneamente es necesario deprimir la pirita lográndose esto por la elevación del pH hasta valores de 10 – 12. La activación en pH alcalino puede variar respecto a la propuesta en (15) según la siguiente reacción: (16) ZnS/ZnOH + Cu OH+ ⇔ ZnS/ZnOCu+ + H2O Luego de activados los sulfuros de zinc.-Activación y Flotación de Sulfuros de Zinc La esfalerita no adsorbe xantatos de cadena corta sin una activación previa. como se explicó previamente la pirita en este rango de pH no flota al inhibirse la formación del dixantógeno que es la especie colectora. El mecanismo de activación está definido por una reacción expresada del siguiente modo: (14) ZnS+ + M2+ ⇔ MS+ + Zn2+ Donde M2+ es cualquier catión no necesariamente de valencia 2 cuyo sulfuro sea menos soluble que el sulfuro de zinc excepto el Sn 4+ que a pesar de ser menos soluble no activa a los sulfuros de zinc probablemente por su tendencia a formar hidróxidos y el Te 4+ que a pesar de ser mas soluble si activa por algún mecanismo todavía desconocido. 11 . (15) ZnS + CuSO4 ⇔ Zn2+ + SO42.sabe este reactivo tiene un alto producto de solubilidad y pasa rápidamente a solución. esta activación consiste en el recubrimiento de la esfalerita – marmatita por una capa de ion activante que formará una superficie que podrá interaccionar con el xantato. Para la flotación de la escalerita y marmatita de las colas de la flotación Cu – Pb se usa generalmente el CuSO4 como activante. el cual forma una superficie de covelita sobre la esfalerita. su flotación representa en realidad la llamada flotación de un sulfuro de cobre. en estas condiciones es muy difícil mantenerla deprimida por tiempos usuales de la flotación. el cual aún en pequeñas concentraciones activa a la esfalerita. II. ANGEL "MODELOS MATEMATICOS PARA SIMULAR FLOTACION INDUSTRIAL A PARTIR DE PRUEBAS DE LABORATORIO" REVISTA DEL INSTITUTO DE INVESTIGACIONES . AZAÑERO ORTIZ.Ciudad Universitaria."FLOTACION DE MENAS POLIMETÁLICAS" CURSO DE FLOTACION . ZEGARRA Y C. NEW YORK 1957. 9. PAG. 6. PEREZ "SELECCIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SEPARACION DE CuPb FLOTACION Y OPTIMIZACION ECONÓMICA" CENTROMIN .INSTITUTO DE INVESTIGACION.1985. QUIROZ.7/81 USA. 1999. HANDBOOK" MINERAL 2. 4. 10. A. EGAS SAENZ ANGEL "EVALUACION DE PLANTAS CONCENTRADORAS" 1° EDICION LIMA . VILLACHICA LEON.PERU. GAUDIN.009 BIBLIOGRAFIA 1.PERU 1985 7.UNMSM VOLUMEN 2 N° 3.FGMMCG . 12 . ASTUCURI T. COPYRIGHT BY AMERICAN CYANAMID COMPANY 1976. DENVER EQUIPMENT COMPANY "MINERAL PROCESSING FLOWSHEETS" FIRST PRITING DENVER COLORADO 1972.UNI .83 JULIO .M. ALEXANDER SUTULOV "FLOTACION DE MINERALES". UNIVERSIDAD DE CONCEPCION .PERU.LIMAPERU.999 LIMA . CHILE 1963.1992. Marzo del 2. 8. JOHN MARSDEN "THE CHEMISTRY OF GOLD EXTRATION" PRINTED IN GREAT BRITAIN .1. IVAN. MC GRAW-HILL. VENANCIO "INTRODUCCION A LA FLOTACION DE MINERALES" . AMERICAN CYANAMID COMPANY "MINING CHEMICALS DRESSING NOTES N°26.1998 11. J. REV .LA OROYA . 5. CARLOS . "FLOTATION". "FLOTACIONES DIFERENCIALES DE SULFUROS" UNI . 69 . 3.
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