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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE
MATERIALES
―ESTUDIO DE DEPRESIÓN DE LA PIRITA EN LA FLOTACIÓN
DE MINERALES DE COBRE EMPLEANDO EL HUMATO DE
SODIO EN LA PLANTA CONCENTRADORA HUARÓN‖
TESIS
PRESENTADO POR:
BACHILLER STIVEN KENYO GARCIA TOCAS
BACHILLER ANJHELO KENOY BASTIDAS TOCASCA
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES
HUANCAYO - PERÚ
2011
ASESOR:
ING. MARIO CERRÓN MADUEÑO
El presente trabajo lo dedico en primer lugar a
Dios.
A mis padres por su apoyo incondicional que me
brindan para lograr mis objetivos de superación.
ÍNDICE
Pág.
Dedicatoria
Resumen
Introducción
Índice
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1 OBJETIVOS
10
1.1.1 General
10
1.1.2 Específicos
11
1.2 JUSTIFICACIÓN
11
1.3 ASPECTOS PRELIMINARES
12
1.3.1 La competitividad del sector minero peruano
12
1.3.2 Tendencias del desarrollo de la tecnología y ciencia de los
materiales a nivel mundial
20
CAPITULO II
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2.1 PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES
2.1.1 Aspectos prácticos del beneficio de minerales
27
28
2.1.2 Métodos convencionales usados en la concentración de
minerales sulfurados
30
2.2 ANÁLISIS TEÓRICO DEL PROCESO PROPUESTO
54
2.3 PLANTEAMIENTO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN
60
2.3.1 Planteamiento del Problema
60
2.3.2 Hipótesis
62
2.3.3 Selección de Variables
62
2.3.1 Variables Independientes
62
2.3.2 Variables Dependientes
62
CAPITULO III
MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
3.1 CARACTERÍSTICAS DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA PLANTA
CONCENTRADORA
63
3.2 MATERIALES EMPLEADOS
3.3 ASPECTOS
RELACIONADOS
EXPERIMENTAL
3.4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Conclusiones
Recomendaciones
Bibliografía
72
A
LA
INVESTIGACIÓN
74
76
TESIS
―ESTUDIO DE DEPRESIÓN DE LA PIRITA EN LA FLOTACIÓN
DE MINERALES DE COBRE EMPLEANDO EL HUMATO DE
SODIO EN LA PLANTA CONCENTRADORA HUARÓN‖
RESUMEN
En el beneficio de minerales, el proceso de flotación, es considerada la técnica
más importante de separación de minerales, se trata de una de las aplicaciones
más complejas de la física química de superficies.
La separación por flotación de la chalcopirita y la pirita fue estudiada en la
presencia de humato de sodio. Los resultados de las pruebas de flotación
indicaron que la pirita puede ser deprimida selectivamente por el humato de
sodio, y la actividad del humato de sodio fue afectada totalmente por el pH de
la pulpa. En valores altos de pH, la pirita fue deprimida totalmente por el
humato de sodio; sin embargo, el contenido de chalcopirita no fue afectado.
Las pruebas de flotación del mineral fueron realizadas exitosamente en
laboratorio y en la Planta Concentradora de Huarón aplicando humato de sodio
como un depresor de la pirita. Por adición de 40–60 g/t de humato de sodio a
la pulpa y el ajuste del pH a 10 – 10.5 con CaO, un concentrado con un
contenido de Cu de 24% fue obtenido sin reducir la proporción de recuperación
de Cu. Además, la dosis de CaO fue reducida, y la recuperación de Au, Ag y
Mo en el concentrado de cobre fueron aumentados debido al pH reducido de la
pulpa. El potencial zeta, la adsorción del xantato y el ángulo de contacto de la
superficie del mineral fue medida, y los resultados de las medidas de superficie
indicaron que había una interacción hidrofílica fuerte entre el humato de sodio y
la superficie de la pirita. Además, los resultados revelaron que la interacción
entre el humato de sodio y la chalcopirita fue débil. Espectro de infrarrojo de la
pirita y el humato de sodio fueron obtenidos, y los resultados indicaron que el
humato de sodio fue químicamente adsorbido en la superficie de la pirita.
INTRODUCCIÓN
No obstante la incertidumbre acerca de las posibilidades de continuar con el
acelerado interés de las empresas mineras en continuar invirtiendo y
financiando proyectos para la explotación minero metalúrgica de nuestros
recursos minerales, debido a los conflictos socio ambientales con las
comunidades del entorno; la situación actual de los mercados de minerales y
metales, en el sentido de la economía mundial y a la tendencia a mantenerse
en la situación expectante que se prevé permanecerá por lo menos unos años
más, hace que los esfuerzos de estas empresas dedicadas a la explotación de
estos recursos naturales, se enmarquen en mejorar sus performances de sus
sistemas de extracción y beneficio de minerales, por esta razón la intención de
este trabajo de investigación es la de contribuir a esclarecer los conceptos
fundamentales de la aplicación de técnicas de estudios para escoger
adecuadamente los reactivos específicos para un tipo de mineral en los
procesos de flotación de minerales.
En este estudio de investigación se quiere estudiar la separación por flotación
de la chalcopirita y la pirita en la presencia de humato de sodio. La planta
concentradora Francois de Huarón, ubicada en la Región Pasco, trata
minerales polimetálicos y dentro de sus principales minerales constituyentes
sulfurados observados en la mina son la chalcopirita y las piritas. Por esta
razón investigaremos la flotabilidad de la chalcopirita y la pirita en la presencia
del humato de sodio para lograr la separación del Cu – S en un medio con la
alcalinidad reducida. El potencial de la zeta, los ángulos de contacto de
minerales y la adsorción del xantato en la superficie mineral serán medidos.
Además, un estudioinfrarrojo (IR) se realizará para investigar la interacción del
humato de sodio y la pirita.
Las características de esta tesis se resume en el siguiente esquema, se
presenta un primer capítulo de las generalidades del estudio, un segundo
donde se presentan los fundamentos teóricos, para que en un tercer capítulo
se exponga la parte fundamental que es la metodología de la investigación, que
comprende de la parte experimental, presentación y discusión de resultados.
Espero que el presente estudio alcance con los objetivos especificados, y
permita al ejecutor obtener el título profesional de Ingeniero Metalurgista y de
Materiales.
El Autor
CAPITULO I
GENERALIDADES
Este primer capítulo está dedicado a la exposición de los principales objetivos y
justificaciones, además de la información complementaria necesaria, como es
el de la competitividad de la minería metálica y sus implicancias,
adicionalmente, como la tesis enfoca aspectos relacionados a la extracción de
minerales polimetálicos consideramos hacer un comentario acerca de la
tendencia del uso de los materiales, donde incluimos a los metales como parte
de ellos.
1.1
OBJETIVOS
Los principales objetivos de esta tesis, son los siguientes:
1.1.1 General
Conocer los mecanismos de la depresión de la pirita en la flotación
de minerales de cobre empleando el humato de sodio en la planta
concentradora Huarón, para poder mejorar la calidad de los
concentrados de cobre.
10
1.1.2 Específicos
a) Caracterizar el mineral materia de estudio en el presente
trabajo, con la finalidad de determinar el potencial de valor de
la mena.
b) Desarrollar un esquema de trabajo que permita proponer un
diagrama de flujo experimental adecuado al sistema de
separación de la pirita a partir de los minerales de cobre.
c) Desarrollar pruebas a escala industrial con los mejores
resultados obtenidos en las pruebas experimentales.
1.2
JUSTIFICACIÓN
En esta parte se indican cuales son las razones que nos han llevado a
realizar el trabajo de investigación, por tal razón enumeramos las
siguientes justificaciones:
a) Las características mineralógicas de los principales yacimientos que
están en exploración o explotación en el Perú indican la presencia de
la pirita dentro de las menas sulfuradas, haciendo necesario que se
establezcan técnicas adecuadas para la separación de esta especie
desde estos minerales.
b) La flotación de minerales considerada hasta hace poco más como un
arte que como una ciencia aplicada desde su descubrimiento,
11
necesita ser impulsada como una técnica importante dentro de la
metalurgia extractiva.
c) Con la finalidad de conseguir los objetivos de ingeniería, como es el
caso
de
lograr
adecuadamente
la
separación
de
especies
mineralógicas en los procesos de flotación se hace indispensable
aplicar técnicas modernas en la investigación de procesos, como es la
depresión empleando reactivos adecuados.
1.3
ASPECTOS PRELIMINARES
1.3.1 La competitividad del sector minero peruano
La producción minera del Perú ha crecido a una tasa de 7,1%
anual durante la última década, impulsada por un esquema
favorable para la inversión y, en los últimos años, por precios
récord de los metales. Sin embargo, en los próximos dos o tres
años no se tiene certeza de los nuevos mega proyectos que
iniciarán su construcción. En un contexto en que las tensiones
sociales a nivel local se intensifican, los precios de metales son
inciertos y las condiciones de financiamiento se han endurecido,
resulta clave mejorar la competitividad de nuestra industria minera
para mantener o incrementar el atractivo del Perú como destino de
inversión minera.
Los principales factores inhibidores de la competitividad del sector
son:
12
i.
Aspectos sociales (conflictos sociales y falta de presencia
del Estado en zonas mineras).
ii.
Aspectos políticos (estabilidad política) que corresponden al
ambiente general en el que se desarrolla la cadena de valor.
iii.
Infraestructura (disponibilidad y calidad) que corresponde a
los encadenamientos hacia atrás del sector.
Las relaciones sociales y falta de presencia del Estado inciden
en los incentivos a la inversión. Los conflictos sociales y la falta de
presencia del Estado son el primer y el tercer factor más
importantes para mejorar la competitividad minera, mencionado por
el 98% y 88% de los encuestados, respectivamente.
Existe además, una alta percepción negativa sobre el desempeño
del Estado respecto de sus funciones de prevención, mediación y
resolución de conflictos. Asimismo, el 73% opina que el Estado no
hace cumplir las normas legales. Esto va de la mano con la
existencia de un número significativo de conflictos sociales
asociados a la actividad minera (cerca de 35% del total registrado
por la Defensoría del Pueblo), pese a los abundantes recursos que
destinan las empresas para el apoyo comunitario, que equivalen al
10% de las ventas totales de las empresas mineras (más de US$2
000 millones en el 2008).
13
¿Tienen los conflictos sociales una motivación basada en la
pobreza? Los distritos mineros son menos pobres que los distritos
no mineros comparables. Incluso con la relativamente reciente
política de transferencias hacia zonas mineras, si se transfiriera
directamente en efectivo el canon y las regalías a la población, la
pobreza extrema desaparecería en algunas regiones del Perú. Sin
embargo, más del 50% considera que la calidad del gasto y la
planificación local son inadecuadas, lo que refleja la pobre
ejecución.
En un análisis de la cadena de distribución del valor agregado en el
sector para investigar si alguno de los factores de producción –
trabajo, capital, e incluyendo al Estado- no están recibiendo
retornos competitivos, y la evidencia preliminar sugiere que los
retornos son competitivos comparándolos con otros países mineros
de la región. Ello implica –conjuntamente con el análisis expuesto
anteriormente sobre pobreza y el potencial de las transferencias
actuales del sector- que el problema a resolver radica en la
efectividad del gasto a nivel local y regional.
Otro factor que influye significativamente en las decisiones de
inversión en el sector es el nivel de estabilidad política que
presenta cada país en comparación con sus pares. El nivel de
estabilidad política es el segundo factor más importante para
14
mejorar la competitividad minera, mencionado por el 90% de los
encuestados.
El nivel de estabilidad política en el Perú sigue siendo menor que
en países con potencial minero de la región, como Chile, México y
Brasil. Sólo el 9% opina que existe infraestructura adecuada en el
país para el desarrollo de la actividad minera. Ello es consistente
en que a nivel internacional, el Perú es considerado como uno de
los países que cuenta con la infraestructura menos desarrollada
en la región y que posee una brecha amplia que superar al
respecto.
Entre los componentes de la infraestructura más importantes se
encuentran la disponibilidad de electricidad y transporte.
El costo actual de la energía es menor que el de otros países
mineros de la región, pero el margen de reserva es reducido por lo
que existirían problemas de abastecimiento y seguridad de
suministro para las operaciones actuales y los nuevos proyectos.
En la industria minera, la falta de infraestructura de transporte
genera sobrecostos, los cuales tienen especial importancia, pues
los costos logísticos no se pueden trasladar al precio del producto
final debido a que se trata de commodities. Se aprecia que existen
conglomerados de proyectos en la zona norte (Cajamarca), en la
15
zona centro (Pasco y Junín) y en la zona sur (Apurímac, Cusco y
Arequipa). Para el desarrollo de nuevos proyectos o ampliaciones
en estas zonas se requiere nueva infraestructura, pero aún no se
han definido inversiones que aseguren el transporte.
Los agentes locales involucrados en el sector tienen la percepción
de que los procedimientos regulatorios, en general, no
desincentivan la inversión y en aspectos ambientales satisfacen los
estándares internacional. Sin embargo, el marco regulatorio podría
ser mejorado para facilitar el desarrollo de la minería. En el caso
del Estudio de Impacto Ambiental (EIA), se han encontrado cuellos
de botella como:
i.
La capacidad de gestión y los escasos recursos asignados a
la evaluación.
ii.
Ausencia
de
procedimientos
claros
que
generan
incertidumbre en plazos y requerimientos.
iii.
La falta de gradualidad en los requisitos para la obtención de
permisos.
iv.
La ausencia de lineamientos acerca del tratamiento de
observaciones al estudio.
Otros aspectos que afectan los incentivos a la inversión son el
régimen tributario, los recursos humanos y el costo de
financiamiento; pero a diferencia de otros factores, éstos no
16
parecen ser los limitantes de la competitividad del sector minero
peruano.
En general, el desarrollo del sector dependerá de:
i.
Los retornos a la inversión.
ii.
La capacidad de recuperar la inversión realizada.
iii.
La capacidad de obtener recursos para financiar las
inversiones en el sector.
Además,
existen
factores
específicos
que
afectan
cada
componente. El análisis muestra que los conflictos sociales son la
principal barrera - que junto con la incapacidad de hacer cumplir las
leyes, contratos y acuerdos - limita la capacidad de que los
inversionistas
recuperen
su
inversión.
Otros
dos
factores
adicionales importantes son la ausencia de infraestructura que
incrementa los costos de desarrollo de la actividad; y la existencia
de trámites y permisos que requieren recursos excesivos y retrasan
las inversiones. Estos factores reducen los retornos a la inversión
esperados en el país.
Las posibles recomendaciones para promover la competitividad del
sector minero se concentran básicamente en los siguientes
aspectos:
i.
La prevención y resolución de conflictos.
ii.
El fortalecimiento de la presencia del Estado.
iii.
Desarrollo de infraestructura.
17
iv.
La mejora de los procedimientos administrativos vinculados
con el EIA.
¾ Prevención y resolución de conflictos
x Mapeo
de
concesiones
mineras,
zonas
protegidas,
información social y de propiedad del terreno superficial.
x Fortalecimiento/creación de entidad y/o procesos que
prevengan y medien conflictos entre la comunidad, el Estado
y las empresas.
x Uso de mecanismos de solución de controversias para el
sector (v.g. arbitraje administrativo).
x Monitoreo,
evaluación
de
los
impactos
sociales
y
ambientales.
x Capacitación y difusión de resultados de supervisiones en
comunidades de zonas mineras.
¾ Efectividad y presencia del Estado
x Programas de inversión sectoriales en lugar de procesos
basados en pequeños proyectos.
x Tercerización de las Unidades Ejecutoras de Inversiones.
x Diseño de programas de alcance nacional que incentiven
cofinanciamiento de Gobiernos Regionales y Locales bajo
un adecuado marco de política y procesos estándar.
18
x Mejora de capacidades de los Gobiernos Subnacionales, la
Dirección Regional de Minería, y de las organizaciones
comunales, con énfasis en el ciclo del proyecto.
x Procesos de adquisiciones a través de convenio Marco.
¾ Desarrollo de Infraestructura
Infraestructura de Transporte
x Rol coordinador y planificador del Gobierno, desarrollando
proyectos técnicos para la ampliación de la infraestructura
existente.
x Coordinación intersectorial para que la demanda de
potenciales proyectos mineros sea considerada en los
planes de expansión de infraestructura de transporte.
x Destino de recursos para la elaboración de planes de
inversión y análisis de las iniciativas privadas que se
presenten.
x En el caso de proyectos en construcción: simplificación y
aplicación oportuna de procedimientos para la obtención de
derechos de paso y expropiación de terrenos e inmuebles.
¾ Infraestructura Eléctrica
x Marco regulatorio predecible que permita que las tarifas
cobradas a los usuarios remuneren adecuadamente al
inversionista y cubran los costos de provisión del servicio,
promoviendo así la inversión en el sector.
19
x Mejora en el rol de planificación del Minem para prevenir
situaciones de congestión y de potencial desabastecimiento,
indicando lineamientos claros de la política energética en el
país.
x Decisiones oportunas que
permitan
que
se realicen
inversiones a tiempo, tanto en transporte de gas natural
como en transmisión de energía eléctrica, segmentos que no
están sujetos a competencia.
¾ Procedimientos del EIA
x Procesos integrales de evaluación de proyectos prioritarios:
i.
Formación de equipos de trabajo interinstitucionales.
ii.
Creación de cuerpos colegiados de expertos.
x Mejora del personal dedicado a la evaluación de EIAs:
mayor número de personal, capacitación, establecer un
procedimiento especial para eliminar el backlog.
x Fortalecimiento de la organización y recursos para el MEM.
x Reglamentación e implementación a nivel de detalle de la
regulación existente.
x Implementar el concepto de gradualidad en el proceso y sus
requerimientos.
x Con respecto a las observaciones al EIA:
i.
Limitar la oportunidad para presentar observaciones y
que luego se observe sólo las subsanaciones.
20
ii.
Establecer que primero se deba presentar los
términos de referencia del EIA.
1.3.2 Tendencias del desarrollo de la tecnología y ciencia de los
materiales a nivel mundial
Hasta los años 60 "materiales de ingeniería" era sinónimo de
"metales"; pero desde esa época hasta nuestros días todo ha
cambiado. La velocidad de desarrollo de las nuevas aleaciones
metálicas es más bien baja, la demanda de acero y de hierro
fundido ha caído. Las industrias de polímeros y materiales
compuestos crecen rápidamente, al igual que las proyecciones de
desarrollo de las nuevas cerámicas.
Las tecnologías modernas asociadas a la producción industrial
contemporánea, demandan un desarrollo de productos cuya
realización está vinculada al uso de materiales con propiedades
muy bien determinadas y a la selección de procedimientos mejor
adaptados al éxito económico de los productos.
Las nuevas líneas generales de producción, tienden a conformar
materiales más fiables ligeros y resistentes con una economía de
recursos óptima. Entre éstas líneas está el desarrollo de:
ƒ
Aleaciones metálicas resistentes a altas temperaturas.
ƒ
Metales amorfos.
ƒ
Cerámicas técnicas
21
ƒ
Polímeros especiales
ƒ
Materiales compuestos
Todos estos constituyen los llamados Nuevos Materiales, los
cuales conciernen a los materiales que resultan de un control
óptimo de su microestructura o de la combinación de diversos
materiales. Estos nuevos materiales exigen un intenso desarrollo
de
los
métodos
de
análisis
tanto
macroscópicos
como
microscópicos de las propiedades mecánicas, físicas, químicas y
tecnológicas; así como de los procedimientos para alterar o
modificar dichas propiedades.
Además la tendencia del desarrollo actual tiene en consideración:
el costo de fabricación tanto económico como ambiental, la
utilización y la disposición final del producto en función de su
posible reciclaje, degradación o eliminación. Las regulaciones
internacionales sobre el destino final y el proceso de fabricación del
material cada vez son más respetuosas del medio ambiente
En general la CCMM está ocupada en la creación de nuevos
materiales y en el mejoramiento sustancial de las propiedades de
los materiales tradicionales.
22
El desarrollo de la Ciencia y la Tecnología de los Materiales en las
próximas décadas se prevé estará caracterizada por los siguientes
aspectos:
1. Existe la tendencia a sustituir los materiales metálicos y sus
aleaciones por los plásticos, cerámicos y compuestos, debido a
su bajo costo y su durabilidad.
2. Se propenderá a elevar la resistencia mecánica y las
propiedades anticorrosivas de los aceros en condiciones
extremas (altas temperaturas, presiones y medios altamente
corrosivos), variando la microestructura en base de la
sustitución de algunos elementos aleantes tradicionales,
disminución
del
tamaño
de
grano
y
tratamientos
termomecánicos. (19)
3. Se intensificará el uso de los aceros esferoidizados y colados
en forma continua para la fabricación de elementos de
máquinas.
4. Se espera un incremento notable del uso de metales y
aleaciones ligeras (Especialmente Aluminio y sus aleaciones
Al-Zn-Mg-Cu, Al-Zn-Mg) en la fabricación de elementos de
máquinas especialmente para la industria automotriz y
aeronáutica.
5. Se
intensificará
la
investigación
de
las
aleaciones
superplásticas con una elevada resistencia a la corrosión.
6. Se ampliará y profundizará el conocimiento y la tecnología del
tratamiento térmico de envejecimiento de las aleaciones
23
ligeras.
7. La industria ha intensificado el uso de materiales poliméricos y
cerámicos en la fabricación de algunos tipos de elementos de
máquinas debido a su menor peso específico y costo con
respecto a los materiales metálicos.
8. Se han creado y se continuarán creando nuevos métodos de
análisis microscópico y macroscópico de estos materiales; así
como nuevos procesos tecnológicos de conformación y
tratamiento de los mismos.
9. Los tratamientos térmicos se están sofisticando con el uso de
microprocesadores que maximizan la eficiencia de los sistemas
y controlan adecuadamente los procesos.
10. Los procesos de endurecimiento más utilizados serán por láser,
haz de electrones, por inducción en atmósferas controladas o
al vacío.
11. Se hará más frecuente el uso de medios refrigerantes
poliméricos y compuestos orgánicos solubles en agua.
12. En lo que se refiere a las perspectivas de desarrollo del
Conformado Mecánico sin arranque de viruta, se prevé un
repunte del estampado para confeccionar piezas de partes
críticas, que reemplazarán a las forjadas y fundidas y que
tendrán menor peso y tamaño.
13. Se pondrá mucho énfasis en el conformado de materiales
superplásticos para la fabricación de piezas de formas
complicadas.
24
14. Se dará mucha importancia a la fabricación de alambres
multifilamentarios y superconductores en base de vanadio y
germanio.
15. La
tecnología de soldadura incrementará los procesos
automáticos y semiautomáticos. Se mejorará la composición de
los electrodos no sólo para mejorar la calidad de la soldadura,
sino para hacer cada vez más débil su dependencia en las
habilidades del operador.
16. Dentro de los procesos de soldadura, el láser tendrá cada vez
mayores aplicaciones, al igual que el ultrasonido para el control
de calidad de la misma.
17. Se
investigarán
intensamente
las
propiedades
de
los
materiales compuestos, así como se crearán nuevos procesos
de conformado de los mismos.
18. Se incorporará cada vez con mayor intensidad la Computación
y la Robótica en el análisis de los procesos internos de los
materiales así como en los procesos de conformado de los
mismos.
19. Los tratamientos superficiales tenderán a ser reemplazados por
los recubrimientos plásticos.
20. Se crearán nuevos procesos de conformado para los
materiales
plásticos,
cerámicos,
compuestos
y
polvos
metálicos.
21. Se dará mucha importancia al reciclaje de los materiales
debido a que escasean en el mercado ciertos elementos
25
químicos
que
juegan
un
papel
preponderante
en
las
aleaciones.
22. Se dará mucho énfasis a la investigación de las propiedades
útiles de los materiales, dando una gran preferencia a los
materiales altamente puros y a los compuestos.
El objetivo de la preservación de los materiales será concluir el
ciclo de vida de los mismos de tal manera que los desechos
lleguen a ser material de potencia concluida.
Entre los problemas más agudos que tiene que enfrentar la ciencia
y la tecnología de estos materiales tenemos.
1. Investigar las propiedades y microestructura de un material
compuesto.
2. Crear una nueva teoría de la Resistencia de Materiales.
3. Lo anterior implica la creación de nuevos métodos de diseño
para materiales compuestos.
4. Automatizar la fabricación de piezas de materiales compuestos
y mejoramiento de su calidad.
Considerando que en el futuro próximo la población aumentará su
confianza en la ciencia y la tecnología, se esforzará para mejorar la
calidad del medio ambiente y fundamentalmente volcará su
atención a la calidad de vida; se puede prever un gran dinamismo
en los modelos de producción y consumo.
26
Los aspectos más importantes que se deben tomar en cuenta a
futuro son: la disponibilidad, la utilización y la preservación de los
materiales.
Un razonable abastecimiento y una buena cantidad de reserva de
emergencia contrarrestarán de alguna manera la deficiencia de los
materiales.
27
CAPITULO II
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Para aclarar los conceptos claves de esta tesis, una parte fundamental es el
análisis de los aspectos teóricos, porque permite incluir la información
necesaria, antecedentes y datos bibliográficos que permitan especificar
claramente el problema, plantear la hipótesis y hacer el trabajo experimental.
Luego de realizado el trabajo de experimentación nos permite tener los
fundamentos teóricos para realizar la discusión de los resultados.
2.1 PROCESOS DE CONCENTRACION DE MINERALES
En esta sección se discute algunas generalidades que influyen en el
proceso de flotación, como la caracterización del beneficio de minerales y
una apreciación bastante general de la teoría de la flotación relacionado
con el trabajo de investigación.
28
2.1.1 Aspectos prácticos del beneficio de minerales
El beneficio de minerales en realidad se inicia en el proceso de
extracción de minerales, con los procesos de separación in situ de
especies consideradas como beneficiables y las no beneficiables
(desmontes). Una vez extraído el mineral de la mina comienza el
beneficio en planta en primer lugar realizando los procesos de
conminución o reducción de tamaños, luego la concentración a
través del proceso de flotación selectiva de plomo - zinc. Los
principales productos de rendimiento económico son plomo, zinc,
plata y en menor cantidad oro y cobre.
La mayoría de los minerales de Pb - Zn pueden ser clasificados
como minerales complejos, y los problemas de recuperación
aumentaran con el grado de diseminación de los minerales. La
presencia de grandes cantidades de pirita incrementa los
problemas de recuperación y selectividad. Frecuentemente, los
minerales de Pb - Zn contienen pequeñas cantidades de minerales
de cobre también como plata y oro.
La práctica general en el tratamiento de minerales de Pb - Zn es
flotar el concentrado de plomo primero, mientras los minerales de
zinc son deprimidos. Después de la flotación de plomo, los
minerales de zinc son reactivados con sulfato de cobre (CuSO4) y
flotarlos selectivamente.
29
La depresión de los minerales de cinc y pirita en el circuito de
flotación de plomo es usualmente logrado con una mezcla de
cianuro de sodio (Na(CN)), en combinación con el sulfato de zinc
(ZnSO4), la cantidad de sulfato de zinc es usualmente tres a uno
veces la cantidad de cianuro de sodio. Estos depresores son
agregados al circuito de limpieza del plomo. Cuando la plata esta
presente, es preferible mezclar el sulfato de zinc con el cianuro de
sodio para formar un complejo de zinc y cianuro con el objeto de
prevenir la disolución de la plata.
Después de la flotación de minerales de plomo, el pH de la
alimentación al circuito de zinc (que son las colas del circuito de
plomo) es ajustado con hidróxido de calcio (Ca (OH)2) “cal”,
acondicionando con sulfato de cobre, esta cantidad requerida para
la activación adecuada de los minerales de zinc varia, pero es en el
orden de 50 gr/ton., por cada punto porcentual de zinc. Usualmente
la cal es agregada antes de la adición del sulfato de cobre.
Para disminuir la presencia de pirita, es importante el uso de
colectores selectivos. La activación de la pirita puede llevarse
acabo durante la etapa de acondicionamiento con sulfato de cobre.
Si esta tendencia existe puede contrarrestarse con la adición de cal
para ayudar a subir el pH y deprimir la pirita. Es por lo tanto una
práctica común flotar los sulfuros de zinc a niveles de pH cerca de
8.5 a 12 como muy alto.
30
Generalmente el uso de un promotor AEROFLOAT (en este caso)
como colector principal, con alfo de Xantato como un colector
auxiliar, proporciona máxima recuperación con la selectividad
deseada.
2.1.2 Métodos convencionales usados en la concentración de
minerales sulfurados
En esta sección se realiza una revisión de la tecnología actual en
lo que se refiere a los procesos de beneficio de los minerales
sulfurados que son explotados en las diferentes plantas de
concentración pro flotación.
a) Introducción a la flotación
Los cuerpos cuya densidad relativa es menor que la unidad,
flotan en el agua. Esto nos lleva al importante concepto
llamado flotación, que se trata con el principio fundamental de
Arquímedes.
Cuando
un
cuerpo
se
sumerge
total
o
parcialmente en un fluido, una cierta porción del fluido es
desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce
sobre el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de
presión es una fuerza resultante apuntando verticalmente hacia
arriba, la cual tiende, en forma parcial, a neutralizar la fuerza de
gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La
fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de
31
flotación
y
puede
demostrarse
que
su
magnitud
es
exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por tanto, si el
peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al
sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es
más pesado que el mismo volumen del líquido donde está
sumergido. El principio de Arquímedes es un enunciado de
esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo
cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está
sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado. Este
principio explica el funcionamiento de un tipo de hidrómetro
empleado universalmente en los talleres para determinar el
peso específico del líquido de las baterías de los automóviles.
Un flotador se hunde o no hasta cierta señal, dependiendo del
peso específico de la solución en la que flota. Así, el grado de
carga eléctrica de la batería puede determinarse, pues
depende del peso específico de la solución.
Se conoce también como flotación en minería, a un proceso
fisicoquímico, ampliamente usado para la recuperación de
minerales y su concentración o separación desde especies de
diferente mineralización, aprovechando las propiedades de
hidrofobicidad natural o inducidas, mediante reactivos químicos
(colectores, espumantes, modificadores). La flotación es un
proceso
de
concentración
beneficio
de
éstos,
de
minerales
llevándolos
que
a
nivel
permite
la
comercial
32
interesante. Es muy utilizado en la recuperación de los
minerales de cobre. Se caracteriza por ser un proceso que
involucra tres fases, la sólida (el mineral), la acuosa (agua) y la
gaseosa (gas disperso en burbujas, aire o nitrógeno), esta
última responsable físicamente del término “flotación” al
levantar las partículas adheridas a las burbujas de la espuma.
También se usa para la limpieza de aguas usadas con
contenidos de grasas o aceites para su reutilización. Existen
equipos que realizan este proceso como las celdas de flotación
y
las
columnas
reemplazando
a
de
flotación,
las
celdas
estas
por
sus
últimas
han
menores
ido
costos
operacionales.
La primera flotación de Europa fue desarrollada por el ingeniero
cántabro Don Leopoldo Bárcena Díaz de la Guerra en la
localidad cántabra de Torrelavega.
El principio de flotación está apoyado por el principio de
Arquímedes y de Pascal.
El Proceso de Flotación
La flotación de minerales es un fenómeno físico - químico, que
depende de las propiedades de los minerales tales como la
hidrofobicidad o de las propiedades aerofílicas que les permite
adherirse a burbujas de aire y ser llevadas a la superficie de la
pulpa, los reactivos que se agregan a la suspensión del mineral
33
y agua con el propósito de crear una superficie hidrófoba, se
denominan colectores. Para facilitar la adhesión del colector al
mineral valioso y por otro lado, para impedir la adhesión de
este reactivo a la parte no valiosa se agregan otros reactivos
llamados activadores y depresores respectivamente, estos
compuestos químicos son llamados también modificadores o
moduladores de la colección.
La teoría de la flotación debe explicar el mecanismo mediante
el cual actúan los colectores y modificadores, las condiciones
para que el reactivo químico sea colector de un determinado
mineral, y debe establecer las condiciones físico - químicas que
producirán una mejor recuperación del proceso.
Química de la Flotación
En un medio acuoso alcalino, la mayoría de los minerales
sulfurados sufren un proceso de oxidación superficial. Para el
caso particular de la galena, existen numerosos estudios que
demuestran que en un medio acuoso su superficie estaría
recubierta de especies oxidadas especialmente el tiosulfato
básico de plomo.
Si se utiliza como colector un xantato, la reacción de ‚este con
la superficie del mineral ocurre por medio de esta capa oxidada
e interviene un mecanismo de intercambio iónico en la
34
formación del xantato de plomo, Taggart y sus colaboradores
fueron los principales propulsores de ‚esta teoría, quienes
afirmaron que los colectores que se disuelven en el agua
reaccionan químicamente con las superficies de los minerales
formando compuestos insolubles que se depositan sobre ellos
hidrofobizándolos y haciéndolas susceptibles a la flotación.
El mecanismo propuesto puede resumirse mediante las
siguientes reacciones:
2PbS + 2O2 + H2O = PbS2O3 + Pb(OH)2.......(1)
PbS2O3 + 2X- = PbX2 + SO3=................(2)
De esta forma se explica la formación de un recubrimiento de
colector formado por el xantato de plomo, quedando implícito
que sería también responsable de la hidrofobización y de la
flotación del mineral. Sin embargo resultados obtenidos más
tarde, por diferentes investigadores han remarcado que
superficies de plomo recubiertas con xantato de plomo
conservan su hidrofilia.
Métodos instrumentales y termodinámicamente, las especies
tipo tiosulfatos pueden ser reemplazadas por xantatos. Esta
reacción podría ser considerada como una desorción del
35
tiosulfato y adsorción del xantato, siendo la reacción la
siguiente:
2PbS + 3H2O + 4EtX- = 2Pb(EtX)2 + S2O3= + 6H+.+ 8e-...(3)
Termodinámicamente es la reacción más favorable para la
formación del xantato de plomo. Sin embargo se ha
experimentado que las multicapas de xantato de plomo no son
hidrofóbicas. Del mismo modo se ha observado que es posible
obtener la adhesión galena - burbuja a un pH = 8, antes que de
acuerdo al diagrama Eh-pH se forme tiosulfato básico de plomo
en la superficie del mineral. Por lo tanto se concluye que la
interacción del ión xantato con este producto de oxidación es
por lo tanto innecesario, por la formación de un recubrimiento
hidrofílico.
Termodinámica de la Flotación
La flotación de minerales se basa en el contacto íntimo entre
tres fases, una sólida, una líquida y otra gaseosa, las dos
últimas están representadas casi siempre por el agua y por el
aire respectivamente. El sólido está constituido por minerales,
sin embargo experiencias recientes en las que se han utilizado
SO2, o inclusive esferas de poliestireno, como medios para el
transporte de mineral que se desea separar, en reemplazo del
aire.
36
Aun cuando la mayor parte de las propiedades de las fases que
interesan en la flotación pueden estudiarse sin obviar el detalle
atómico, es necesario explicar en forma somera algunos
conceptos sobre la estructura de la materia. Esto debe permitir
una mejor comprensión del mecanismo de algunas reacciones,
como la hidratación y de los fenómenos tales como la tensión
superficial, adsorción, capilaridad, etc. Es importante señalar
que el fenómeno de la flotación hace uso de las propiedades
de superficie nuevamente creadas, y no puede recibir una
explicación cuantitativamente enteramente satisfactoria.
Considerada durante largo tiempo como un arte, la flotación de
minerales, actualmente estamos en que se está convirtiendo en
la ciencia de la interfase mineral-líquido cuyos resultados
experimentales desbordarán muy probablemente el cuadro del
beneficio o concentración de minerales para aplicarse a los
problemas del desplazamiento y la fijación de los elementos en
metalogenia y a los problemas de los depósitos de sedimentos
en sedimentología, la termodinámica de la flotación ha sido
discutida
por
diferentes
autores,
sin
embargo
por
la
profundidad del análisis los investigadores J.S. Laskowski,
D.W. Fuerstenau y S. Chander, son los que más han incidido
sobre ello.
37
b) Reactivos de Flotación
Siendo el principal aspecto de la tesis, el estudio de los
reactivos de flotación, consideramos que dentro del proceso de
concentración de minerales por flotación son una de las la
variables más importantes, ya que sin ellos es casi imposible
efectuarse una flotación óptima.
Los minerales que tienen flotabilidad natural son muy pocos,
dentro de ellos podemos citar al talco, grafito, azufre, entre
otros, por lo que la importancia del uso de los reactivos dentro
de la flotación es fundamental.
Para muchos investigadores, esta bien entendido, que los
efectos que producen las variables de molienda, la aereación,
la densidad de pulpa, etc. no superan en importancia a los
efectos que produce una fórmula de reactivos, por lo tanto en la
solución de los problemas de la flotación, es muy sustancial el
tipo de reactivo que se utiliza.
Los reactivos de flotación son productos químicos naturales o
artificiales, que coadyuvan a que la flotación de minerales sea
selectiva y eficiente, por lo tanto podemos asegurar que crean
condiciones óptimas que mejoran este m‚todo de concentración
de minerales, permitiendo una variación en las propiedades
superficiales de los minerales en un rango bastante amplio.
38
Clasificación de los Reactivos de Flotación
Los reactivos de flotación por la acción que realizan podemos
clasificarlos en tres grupos principales:
a) Reactivos Colectores
Son
compuestos
químicos
orgánicos
que
actúan
selectivamente en la superficie de cierto tipo de minerales,
haciéndolos repelentes al agua y asegurando la acción de las
burbujas de aire, haciéndolas aerofílicas. La gran mayoría de
los
colectores
comerciales
son
moléculas
complejas,
estructuralmente asimétricas y están compuestas de una parte
polar y de una parte no polar, con propiedades diferentes, la
parte no polar es orientada hacia el agua debido a que
difícilmente reacciona con los dipolos del agua y por
consiguiente tiene propiedades fuertes para repeler el agua, y
la parte polar hacia el mineral, debido a que la superficie del
mineral presenta una respuesta frente a esta parte de los
colectores, este aspecto hace que la superficie de mineral
cubierta por las moléculas de los colectores se haga
hidrofóbica.
El mecanismo de acción puede ser descrito bajo los siguientes
criterios:
39
-
En la mayoría de los casos, los reactivos son adheridos a la
burbuja de aire y a la partícula de mineral por adsorción en
la superficie límite de la fase apropiada.
-
La adsorción es basada en la interacción de fuerzas
eléctricas entre la superficie absorbente y la absorbida.
-
Existe: adsorción física y adsorción química.
Los colectores se fijan sobre la superficie de las partículas de
mineral bajo las siguientes consideraciones:
-
Los colectores se fijan sobre la superficie de las partículas
del mineral en la forma de adsorción, ya sea física o
química.
-
El grupo hidrocarburo no polar del colector se orienta hacia
la fase líquida y la parte polar se adhiere directamente a la
superficie del mineral, haciéndola finalmente repelente al
agua.
Principales Colectores Usados en la Industria Minera
Peruana
Los colectores se clasifican de acuerdo a su habilidad para
disociarse en una solución acuosa y también considerando el
tipo de ión que produce el efecto de repulsión al agua. De
40
acuerdo a su disociación iónica tenemos los siguientes
colectores:
a) Colectores No Iónicos
Usualmente hidrocarburos líquidos no polares de estructura.
Variadas las cuales no se disocian en agua; los principales
reactivos son el kerosene y el aceite de transformadores.
b) Colectores Aniónicos
Son los que convierten al mineral repelente al agua por
acción
del
anión
(cargado
negativamente).
Son
los
colectores que más se usan en la flotación de minerales y
sus grupos solidofílicos son de diferentes composiciones,
siendo en algunos casos iones oxhidrilo en grupos orgánicos
y sulfoácidos o en iones sulfhidrilo basados en sulfuros
divalentes, los colectores aniónicos se caracterizan por su
notable selectividad y su fuerte adherencia, entre los
principales tenemos a los xantatos y a los ditiofosfatos.
c) Colectores Catiónicos
Son aquellos donde la repelencia al agua es asegurada por
el catión (cargado positivamente), al igual que los colectores
aniónicos consisten de un radical hidrocarbonado y un grupo
solidofílico. El elemento principal en la mayoría de los
41
colectores catiónicos es el nitrógeno, así como el grupo
amino. Los colectores catiónicos se usan principalmente en
la flotación de silicatos y óxidos, siendo su aplicación
bastante limitada.
PRINCIPALES COLECTORES XANTATOS USADOS EN LA
MINERIA PERUANA
NOMBRE
Z-3
Z-4
Z-6
Z-9
Z-10
Z-11
Z-12
Z-14
NOMBRE QUIMICO
FORMULA COMERCIAL
XANTATO ETILICO DE POTASIO
XANTATO ETILICO DE SODIO
XANTATO AMILICO DE POTASIO
XANTATO ISOPROPILICO DE POTASIO
XANTATO HEXILICO DE POTASIO
XANTATO ISOPROPILICO DE SODIO
XANTATO BUTILICO DE SODIO
XANTATO ISOBUTILICO DE SODIO
C2H5OCS2K
C2H5OCS2Na
C5H11OCS2K
C3H7OCS2K
C6H13OCS2K
C3H7OCS2Na
C4H9OCS2Na
C4H9OCS2Na
PRINCIPALES COLECTORES: DITIOFOSFATOS USADOS EN LA
MINERIA PERUANA
NOMBRE
COLOR
PESO
VISCOSIDAD
COMERCIAL
ESP.
(centipoise)
15°C 30°C
A-15 CAFE OBSCURO NEGRO
1,10
50,9 18,0
A-25 CAFE OBSCURO NEGRO
1,19
129,9 40,3
A-31 CAFE OBSCURO NEGRO
1,19
127,5 62,5
A-33 CAFE OBSCURO NEGRO
1,19
1004,7 209,5
A-194 AMBAR OBSCURO NEGRO
1,22
----A-242 CAFÉ OBSCURO NEGRO
1,13
----A-208 DITIOFOSFATO DIBUTILICO SECUNDARIO DE SODIO (OXID)
A-404 DIETILICO DE SODIO (OXIDOS)
c) Reactivos Espumantes
Son sustancias orgánicas de superficies activas heteropolares
que se concentran por adsorción en la interfase aire-agua,
ayudando a mantenerse a las burbujas de aire dispersas y
evitando su coalescencia, los espumantes son compuestos
42
semejantes en su estructura a los colectores, su diferencia con
estos radica en el carácter del grupo polar que en los
colectores es un grupo químicamente activo para reaccionar
con la superficie del mineral, mientras que en los espumantes
es un grupo liofílico de gran afinidad por el agua. En forma
general puede decirse que los colectores tienen afinidad por la
interfase sólido-líquido, los espumantes la toman por la
interfase líquido-gas.
A continuación se indican los mecanismos que permiten la
adherencia de los espumantes a las superficies de las
partículas mineralizadas:
a) Se ha probado que la acción de los reactivos en la flotación
está relacionado con su adherencia a la superficie del
mineral o a las burbujas de aire.
b) Cuando un mineral se sumerge en una solución acuosa de
los reactivos apropiados:
-
La concentración de los reactivos en la solución decae,
ya que parte del reactivo se traslada fuera de la solución
y va a la superficie del mineral. Esto es medido mediante
isótopos radioactivos y otros métodos.
43
-
También ocurren cambios en la superficie del mineral
como resistencia a la mojabilidad y a la flotabilidad. Esto
puede ser cuantificado midiendo el ángulo de contacto
antes y después de la acción de los reactivos.
También podemos citar los mecanismos que permiten la
adherencia de los reactivos espumantes a las burbujas de aire.
a) La cara monomolecular de agua es el transportador de
energía libre de superficie en la interfase aire-agua.
b) Por
otro
lado
la
capa
límite
de
moléculas
son
extremadamente móviles, cambian de lugar continuamente
con las moléculas del líquido.
c) La introducción de una sustancia activa de superficie en el
agua promueve que se concentren en la interfase aireagua, que es una forma de adsorción física.
d) La adsorción de compuestos de moléculas heteropolares
en la interfase aire-agua es importante en la flotación.
e) Como el momento dipolar del agua es mayor que el de las
moléculas del alcohol, el agua pasa a la solución.
44
El espumante actúa principalmente de la siguiente manera:
a) Previenen la fusión de las burbujas, las mantiene dispersas
por periodos relativamente largos, un incremento en la
concentración
del
espumante
(coalescencia)
y tiene
un
ayuda
efecto
a
la
negativo.
fusión
Si
hay
demasiada variación de tamaño de las burbujas, el efecto
del
espumante
en
su
habilidad
para
recubrir
la
coalescencia se reduce y casi se anula.
b) La capa de adsorción del espumante en la cubierta de la
burbuja que consiste en moléculas de reactivos hidratadas
iónicas con los grupos no polares orientados al aire,
incrementa la resistencia de las burbujas a fuerzas
externas.
c) La capa de adsorción producida en la cubierta de la burbuja
produce la velocidad de movimiento en la pulpa. El
contacto de la burbuja con la partícula de mineral es
prolongado, creando así condiciones más favorables para
la adhesión.
45
Principales Espumantes Utilizados en el Perú
Los espumantes más utilizados en la minería peruana son: el
aceite de pino, el ácido cresílico, el Dowfroth-250, el metil
isobutil carbinol, el Frother-70.
a) El Aceite de Pino.- se continúa usando ampliamente como
espumante en la flotación de sulfuros, como el ácido
cresílico
tiene
algunas
propiedades
colectoras,
especialmente con minerales tan fáciles de flotar como el
talco, azufre, grafito, molibdenita y carbón. La espuma
producida por el aceite de pino es generalmente más tenaz
y persistente que la producida por el ácido cresílico y su
mayor característica indeseable es la tendencia a flotar
ganga.
Los principales compuestos surfactantes del aceite de pino
son los alcoholes complejos hidroaromáticos como el
terpinol.
b) El Acido Cresílico.- continúa siendo un espumante popular,
especialmente en la flotación de menas de plomo, cobre y
potasa. Su poder espumante varía y está generalmente en
la relación con su temperatura de destilación. El destilado a
menor temperatura produce una espuma más liviana y
46
menos
persistente
que
el
destilado
a
mayores
temperaturas.
El ácido cresílico es un espumante energético que a
diferencia de los espumantes alcohólicos, tiene algunas
propiedades colectoras y por lo tanto tiende a no ser
selectivo,
se
usa
donde
se requiere una
espuma
persistente y donde la selectividad no es problema.
c) Dowfroth 250 (D-250).- es un espumante completamente
soluble en agua, son líquidos de baja viscosidad y pueden
representarse por la siguiente fórmula:
CH3― (O―C3H6)x-OH
Es un espumante bastante selectivo, la acción espumante
del D-250 es instantánea y perdura por un prolongado
tiempo. Son bastante estables, se requiere de solamente
pequeñas cantidades para la espumación. La más
importante consideración en la selección de un espumante,
naturalmente consiste en los resultados metalúrgicos
obtenidos y en los costos del espumante. Para la mayor
parte de las aplicaciones, los espumantes D-250 son
efectivos con solo una cantidad equivalente a una cuarta o
tercera parte de lo normalmente obtenida con otros
47
espumantes. Esto redunda en un ahorro considerable en el
costo del espumante.
d) Metil Isobutil Carbinol.- tiene gran importancia en la flotación
selectiva de minerales complejos, se utiliza generalmente
en la flotación bulk de sulfuros, en la flotación de piritas
auríferas y de los minerales cupríferos simples. Es muy útil
en la flotación de minerales con muchas lamas; la
representación de sus estructuras es la siguiente:
CH3―CH―CH2―CH―CH3
│
│
CH3
OH
e) El Frother 70.- sus espumas son tenaces y compactas, pero
fácilmente abatidas a la salida de la celda, son más
selectivos que los espumantes tradicionales.
Son ampliamente utilizados en la flotación de minerales de
cobre, también son usados en la flotación de los minerales
de oro y de zinc.
d) Reactivos Modificadores
Son reactivos usados en la flotación de minerales cuyo objetivo
es controlar el efecto o la acción de los colectores de los
minerales, ya sea intensificando o reduciendo su efecto
48
hidrofóbico (repelente al agua) en la superficie del mineral, de
manera que la selectividad de la flotación sea incrementada y
pueden ser:
Reactivos Activadores
Son reactivos químicos que actúan directamente en la
superficie de un mineral, facilitando la interacción del mineral y
el colector. Hacen que la acción del colector sea más selectiva,
asegurando la separación de los minerales. Generalmente son
sales solubles que se ionizan en solución y los iones
reaccionan entonces con la superficie del mineral.
Entre los principales activadores podemos citar los siguientes:
a) Sulfato
de
Cobre.-
el
sulfato
de
cobre
se
usa
universalmente para la activación de la esfalerita, que no
responde fácilmente a la flotación con los colectores
comunes en ausencia de este compuesto químico. El
sulfato de cobre también se usa para reactivar los
minerales que han sido deprimidos por el uso del cianuro
tales como la chalcopirita, pirrotita y arsenopirita.
b) Nitrato de Plomo o Acetato de Plomo.- el nitrato de plomo
se usa como un activador para la estibinita. También se
usa como un activador del cloruro de sodio en la flotación
49
de esta sal con ácido graso y en presencia de sales de
potasio, la estibinita no responde bien, usualmente, a la
flotación sin una activación previa ya sea con nitrato o con
acetato de plomo.
c) Sulfuro de Sodio.- el sulfuro de sodio se usa para la
sulfurización de minerales oxidados de plomo, cobre y zinc.
Para mejores resultados con este reactivo, se hace
necesario regular apropiadamente las cantidades que se
añaden por que una cantidad excesiva actúa como
depresor de varios minerales sulfurosos.
Reactivos Depresores
Los reactivos depresores ayudan a separar un mineral de otro
cuando la flotabilidad de los dos minerales a ser separados es
similar entre sí con respecto a cualquier promotor o
combinación de promotores. Antes del desarrollo de los
depresores específicos, era imposible separar mediante
flotación-espuma, los minerales que poseían flotabilidades
iguales o similares con respecto a cualquier combinación
promotor espumante.
Entre los principales depresores podemos citar los siguientes:
a) Cianuro de Sodio.- los cianuros alcalinos son fuertes
depresores de los sulfuros de hierro (pirita, pirrotita y
50
marcasita), de arsenopirita y esfalerita. Actúan como
depresores en menor grado de la chalcopirita, enargita,
tennantita, bornita y casi todos los demás minerales
sulfurosos, con la posible excepción de la galena.
b) Cal.- para la depresión de la pirita, otros sulfuros de hierro y
de cobalto.
c) Sulfitos e Hiposulfitos de Sodio y Calcio e Hidrosulfito de
Sodio.- para la depresión de pirita y esfalerita, en la
flotación de plomo y cobre.
d) Sulfato de Zinc.- conjuntamente con el cianuro de sodio,
para deprimir esfalerita mientras se flotan minerales de
plomo y cobre.
e) Cromato.- para deprimir la galena en separaciones de
cobre-plomo.
f) Permanganato.- para deprimir pirita y pirrotita en presencia
de arsenopirita. En algunos casos se usa también en la
separación de cobre-molibdenita cuando los minerales de
cobre se deprimen con permanganato.
51
g) Quebrachos y Acidos Tánicos.- para deprimir tanto la calcita
y dolomita como la pirita, en la flotación con ácidos grasos
de fluorita y scheelita.
h) Silicatos de Sodio.- para deprimir los silicatos y el cuarzo.
i) Almidón y Colas.- para deprimir mica, talco y azufre en la
flotación de sulfuros.
j) Hidróxido de Sodio.- para deprimir la estibinita.
k) Ferrocianuro.- para deprimir sulfuro de cobre en la flotación
de molibdenita y en la separación de ciertos sulfuros de
cobre y esfalerita.
l) Ferro y Ferricianuros.- para separar sulfuros de cobalto y
níquel de sulfuros de cobre.
Reactivos Reguladores o Modificadores de pH
La función de estos reactivos es la de controlar la alcalinidad o
acidez. En casi todas las operaciones de flotación se obtienen
los mejores resultados cuando se mantiene el pH dentro de
cierto margen. Por esta razón es de mucha importancia
controlar el pH apropiado, entre los reactivos usados
comúnmente para ajustar el pH tenemos:
52
a) Cal.- la cal es el regulador de alcalinidad y pH que más
comúnmente se usa. Generalmente se usa en flotación en
forma de cal hidratada Ca(OH)2. La cantidad de cal que se
requiere
en
la
operación
varía
considerablemente
dependiendo del pH deseado y de la cantidad de
constituyentes consumidores de cal que se encuentren
presentes naturalmente en la mena.
b) Carbonato de Sodio.- hace tiempo que el carbonato de
sodio (Ca2CO3) fue ampliamente usado como regulador de
pH en la flotación selectiva de menas de plomo y zinc, pero
ha sido reemplazado en gran parte por la cal debido a su
menor costo y mayor disponibilidad, la sosa caústica
(NaOH) se usa ocasionalmente en lugar del carbonato de
sodio en algunas operaciones de flotación de plomo-zinc.
c) Acido Sulfúrico.- se adiciona para bajar el pH en otras
palabras para darle basicidad a la pulpa.
Reactivos Dispersantes
Son reactivos utilizados para contrarrestar el efecto interferente
detrimental en las lamas, los coloides y las sales solubles.
Estos reactivos ayudan a la selectividad produciendo una
acción dispersora en las lamas y coloides, reduciendo as¡ la
53
tendencia que tienen los coloides y lamas de adsorber
reactivos e interferir con la formación de películas químicas
sobre la superficie de las partículas de minerales en la mena.
Entre los principales dispersantes tenemos:
a) Silicato de Sodio.- este reactivo se usa comúnmente para
dispersar lamas silicosas y de óxidos de hierro, y a la vez
actúa como un depresor de ganga silicosa en la flotación de
sulfuros y de no metálicos. El silicato de sodio se encuentra
en el mercado usualmente en la forma de un líquido
viscoso, que es una solución acuosa de hidratos de SiO 2 y
Na2O, con una relación de silicato a sosa de 1:1 y 4:1.
b) Fosfatos.-
varios
fosfatos
alcalinos,
particularmente
pirofosfatos trisódico y fosfato trisódico, se usan como
dispersantes se usan en la flotación de menas lamosas,
especialmente en aquellas que contienen lamas de óxido de
hierro que intervienen en la flotación.
Reactivos Aglutinantes o Floculantes
Son reactivos que tienen una acción floculadora en las lamas y
coloides reduciendo as¡ la tendencia que tienen los coloides y
lamas de absorber reactivos e interferir con la formación de
películas químicas sobre la superficie de las partículas de
minerales en la mena.
54
Entre los principales floculantes tenemos series de dos
industrias
comerciales
conocidas
a
nivel
mundial,
los
floculantes de la Dow Chemical Company designando a la serie
bajo el nombre de SEPARAN. Entre otros tenemos al:
a) SEPARAN 2610
b) SEPARAN NP10
c) SEPARAN MGL
d) SEPARAN MG100
e) SEPARAN MG200
Los floculantes de la Cyanamyd Company tienen dos grupos
principales:
a) REACTIVOS AEROFLOC: 550, 3425 y 3453
b) FLOCULANTES SUPERFLOC: 16, 20, 84 y 127
2.2 ANÁLISIS TEÓRICO DEL PROCESO PROPUESTO
Aspectos Preliminares
La planta concentradora Huarón, ubicado en la Región Pasco, trata
minerales
polimetálicos
y
dentro
de
sus
principales
minerales
constituyentes sulfurados observados en la mina son la chalcopirita y las
piritas. Además, el mineral también contiene Mo, Au y Ag. En la industria,
la chalcopirita y la pirita son recuperados, y el Mo, Au y Ag son
enriquecidos en el concentrado de cobre. Cuando sólo una etapa de
55
molienda primaria es aplicada a la pulpa, el contenido de cobre del
concentrado es muy bajo (10 – 12%); así, el concentrado rougher debe
ser sujeto a una segunda etapa de molienda (remolienda) con la finalidad
de aumentar el contenido de Cu. Aunque un contenido de cobre de 24%
puede ser alcanzado después dos etapas de molienda, una cantidad
grande de cal (CaO) debe ser agregada para deprimir a la pirita en el
circuito de separación de Cu – S (5 – 6 kg/t de CaO versus mineral crudo;
70 – 80 CaO kg/t versus concentrado bulk Cu – S), lo que aumenta la
alcalinidad de la pulpa. Como resultado, la recuperación de Mo, Au y Ag
en el concentrado de cobre son reducidos, y la recuperación de la pirita
del circuito de relaves es difícil. Para mejorar la recuperación de Mo, Au y
Ag en el circuito de cobre y la recuperación de la pirita del circuito de
relaves de cobre, la cantidad de CaO utilizado en la separación de Cu – S
debe ser reducida.
Los depresores orgánicos son diversos, materiales fácilmente disponibles
y eficientes en el aspecto de costos, y ellos han atraído una cantidad
considerable de atención. Por ejemplo, la dextrina ([Liu y Laskowski,
1989], [Bolin y Laskowski, 1991] y [Drzymalaa y otros., 2003]) ha sido
utilizada en la separación de la chalcopirita y la galena, y el ácido de
tioglicólico ha sido utilizado como un depresor de la chalcopirita en la
separación del concentrado bulk Cu – Mo ([Nagaraj y otros., 1986] y
[Poling y Liu, 1987]). Además, (Ansari y Pawlik, 2007a) y (Ansari y Pawlik,
2007b) estudiaron la flotabilidad de la chalcopirita y la molibdenita en la
presencia de lignosulfonatos.
56
El humato de sodio es la sal del ácido húmico y puede ser extraído de la
Leonardita. Debido a su precio bajo y excelentes propiedades químicas y
electroquímicas, el humato de sodio ha sido utilizado para una variedad
de aplicaciones diferentes. Por ejemplo el humato de sodio ha sido
utilizado como un agotador de metales tóxicos en el tratamiento de aguas
de desecho, como un ajustador de lodo en la exploración por taladro del
petróleo y como un aditivo en las industrias de alimento y fertilizantes.
Además, los resultados del estudio presente indican que el humato de
sodio puede ser utilizado como un depresor de la pirita en la separación
de la chalcopirita y la pirita en valores de pH más bajos que los usuales
para la depresión de la pirita, y la cantidad de CaO adicionados al
concentrado puede ser reducido apreciablemente.
En este estudio, la flotabilidad de la chalcopirita y la pirita en la presencia
del humato de sodio fue estudiado para lograr la separación del Cu – S en
un medio con la alcalinidad reducida. El potencial de la zeta, los ángulos
de contacto de minerales y la adsorción del xantato en la superficie
mineral fueron medidos. Además, un estudio infrarrojo (IR) fue realizado
para investigar la interacción del humato de sodio y la pirita.
Depresión de Minerales
Un método que comprende beneficiar minerales valiosos en sulfuro a
partir de rocas o minerales nativos mediante el rechazo selectivo de los
minerales de silicatos de ganga no sulfurados o especies minerales no
deseadas como la pirita, caracterizado porque comprende:
57
a. Proporcionar una suspensión acuosa espesa de pulpa de las
partículas del mineral nativo que contienen dichos minerales de
sulfuro valiosos y dichos minerales de silicatos de ganga no
sulfurados o pirita, finamente divididos, con un tamaño que permita
su liberación.
b. Acondicionar dicha suspensión acuosa espesa de pulpa con una
cantidad eficaz de un depresor de mineral de ganga no sulfurado o
pirita, un colector de mineral valioso de sulfuro y un agente
espumante, en que dicho depresor comprende, ya sea (1) un
polímero de polivinilo alcohol en que es unida una acrilamida y,
opcionalmente,
un
comonomero
copolimerizable
con
dicha
acrilamida, o (2) una mezcla de dicho polímero y un polisacárido.
c. Colectar el mineral de sulfuro valioso con un contenido reducido de
minerales de silicatos de ganga no sulfurados por flotación de
espuma.
Reactivos Depresores
Los reactivos depresores ayudan a separar un mineral de otro cuando la
flotabilidad de los dos minerales a ser separados es similar entre sí con
respecto a cualquier promotor o combinación de promotores. Antes del
desarrollo de los depresores específicos, era imposible separar mediante
flotación-espuma, los minerales que poseían flotabilidades iguales o
similares con respecto a cualquier combinación promotor espumante.
Entre los principales depresores podemos citar los siguientes:
58
a) Cianuro de Sodio.- los cianuros alcalinos son fuertes depresores de
los sulfuros de hierro (pirita, pirrotita y marcasita), de arsenopirita y
esfalerita. Actúan como depresores en menor grado de la chalcopirita,
enargita, tennantita, bornita y casi todos los demás minerales
sulfurosos, con la posible excepción de la galena.
b) Cal.- para la depresión de la pirita, otros sulfuros de hierro y de
cobalto.
c) Sulfitos e Hiposulfitos de Sodio y Calcio e Hidrosulfito de Sodio.- para
la depresión de pirita y esfalerita, en la flotación de plomo y cobre.
d) Sulfato de Zinc.- conjuntamente con el cianuro de sodio, para deprimir
esfalerita mientras se flotan minerales de plomo y cobre.
e) Cromato.- para deprimir la galena en separaciones de cobre-plomo.
f)
Permanganato.- para deprimir pirita y pirrotita en presencia de
arsenopirita. En algunos casos se usa también en la separación de
cobre-molibdenita cuando los minerales de cobre se deprimen con
permanganato.
59
g) Quebrachos y Ácidos Tánicos.- para deprimir tanto la calcita y
dolomita como la pirita, en la flotación con ácidos grasos de fluorita y
scheelita.
h) Silicatos de Sodio.- para deprimir los silicatos y el cuarzo.
i)
Almidón y Colas.- para deprimir mica, talco y azufre en la flotación de
sulfuros.
j)
Hidróxido de Sodio.- para deprimir la estibinita.
k) Ferrocianuro.- para deprimir sulfuro de cobre en la flotación de
molibdenita y en la separación de ciertos sulfuros de cobre y
esfalerita.
l)
Ferricianuro.- para separar sulfuros de cobalto y níquel de sulfuros de
cobre.
¿Qué son los Humatos?
Son carbones minerales petrificados a lo largo de miles de millones de
años; como resultado de modificación química y biológica de plantas y
animales, por acción de microorganismos. Las sustancias con actividad
biológica responsables de las bondades de los humatos son los ácidos
húmicos y fúlvicos.
Los humatos son Quelatos complejos con microelementos que pueden
penetrar más fácilmente que los iones ordinarios en el interior de las
60
células radiculares de las plantas. Los humatos incrementan la
permeabilidad de las membranas, como resultado de la acumulación de
K+ en el fluido intracelular, lo que conduce a un incremento de la división
celular. Debido al abastecimiento adicional de energía, los procesos
fotosintéticos celulares son más intensos.
Un factor determinante en el crecimiento vegetal es la asimilación de
nitrógeno, el cual se incrementa por la acción de los humatos, lo que se
puede advertir por la intensa formación de nitratos, que indudablemente
incrementa la cantidad de las cosechas.
Durante un largo período de la historia, los humatos han sido utilizados en
campos experimentales, invernaderos y jardines, pero son pocos los datos
que se han recolectado y publicado.
2.3 PLANTEAMIENTO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN
2.3.1 Planteamiento del Problema
La presencia de la pirita en la mayoría de las menas beneficiables
del tipo sulfurado es inherente a la metalurgia extractiva,
específicamente en la etapa de beneficio o concentración de
minerales.
La pirita generalmente se encuentra asociada con otros sulfuros o
óxidos en cuarzo venas, roca sedimentaria, y roca metamórfica, así
como adentro carbón camas, y como mineral del reemplazo
adentro fósiles. A pesar del apodo ³RUR GHO
, cantidades
WRQWR´
pequeñas de oro a veces se encuentran asociado con pirita. De
61
hecho, tales auriferous la pirita es un objeto de valor mineral del
oro.
Esta presencia inevitable de la pirita en dichos minerales de
nuestro país, se refleja en yacimientos minerales como es el caso
del mineral que trata la planta concentradora Huarón. Uno de los
minerales beneficiables es la chalcopirita que siempre o casi
siempre está asociado a la pirita, por esta razón es importante
buscar tecnologías cada vez más específicas para realizar la
separación de la pirita que es considerado como mineral de ganga
de los minerales considerados como valiosos.
La flotación por espumas, es considerado en la actualidad como el
método más importante para el beneficio de las menas sulfuradas,
cuyo comportamiento depende básicamente de las técnicas de
aplicación de los reactivos o agentes necesarios para el logro de
obtener superficies hidrofóbicas de los minerales valiosos y hacer
más hidrofílicas a las superficies de la ganga, o también de
reactivos como los depresores que están destinados a inhibir la
flotación de los minerales no deseados en una determinada
operación.
En este trabajo se propone separar la pirita de la chalcopirita,
teniendo como objetivo el de mejorar la calidad del concentrado de
cobre y también recuperar otras especies valiosas como el oro, la
plata y el molibdeno, para este efecto se empleará el humato de
62
sodio como
depresor.
Con lo indicado anteriormente
nos
planteamos el siguiente interrogante:
¿Conociendo los mecanismos de la depresión de la pirita en la
flotación de minerales de cobre empleando el humato de sodio en
la planta concentradora Huarón, se podrá mejorar la calidad de los
concentrados de cobre?
2.3.2 Hipótesis
Conociendo los mecanismos de la depresión de la pirita en la
flotación de minerales de cobre empleando el humato de sodio en
la planta concentradora Huarón, se podrá mejorar la calidad de los
concentrados de cobre.
2.3.3 Selección de Variables
2.3.3 Variables Independientes
x Dosis de humato
x pH de proceso
2.3.4 Variables Dependientes
x Grado y recuperación de cobre
x Grado y recuperación de pirita
x Potencial Zeta
63
CAPITULO III
MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
En este capítulo se presenta como aspecto fundamental el procedimiento de
investigación experimental el cual parte de los criterios anteriormente
planteados, relacionando el estudio bibliográfico con el planteamiento teórico
del problema.
En tal sentido presentamos los aspectos generales de los métodos empleados
en cuanto a la experimentación, materiales y equipos, presentación y discusión
de resultados. Previamente se hace una descripción de la infraestructura de la
planta concentradora
3.1 CARACTERÍSTICAS DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA PLANTA
CONCENTRADORA
Reseña Histórica
Los trabajos mineros en el yacimiento comenzaron a realizarse en el año
1912 con la creación de Compagne des Mines de Huarón constituida con
capitales franceses.
64
En sus inicios la explotación se dirigir básicamente a una importante veta
de enargita con alto contenido de plata y cobre.
En el año 1928 se descubrieron filones de plomo y zinc cuya explotación
se acentúo a partir del año 1933.
Para explotar la mineralización polimetálica se construyo una extensa red
de galerías que permitió acceder a deferentes zonas del yacimiento.
UBICACIÓN Y ACCESO
x Sierra Central del Perú: flanco Este de la Cordillera Occidental.
x Distrito de Huayllay, provincia y departamento de Pasco.
x Coordenadas de ubicación
75°25'21.8" Longitud Oeste
11 °00"00.0" Latitud Sur
x Se encuentra a una altitud entre 4250 y 4800 m. s. n. m.
x En esta unidad se explotan minerales de Plata, Zinc Plomo y Cobre.
65
ACCESIBILIDAD
Tramo
Distancia
Tipo de
Vía
Lima - Carretera Central- La Oroya –
280Km
Asfaltada
Unish - Mina Huarón
40 Km
Afirmada
Lima - Huaral - Huarón
210Km
Afirmada
Lima - Canta - Huarón
215 Km
Afirmada
Por avioneta Lima - Vicco
30'
Aéreo
Unish
PROCEDENCIA DEL MINERAL
El mineral beneficiado en la planta Concentradora Huaron, en su totalidad
es de explotación subterránea y es un mineral polimetálico de plomo,
cobre, plata y zinc con las siguientes leyes promedio:
x Plomo: 2.00 %
x Plata: 230 g/TM
x Zinc: 3.5 %
x Cobre: 0.5 %
CAPACIDAD DE PLANTA
EFECTIVA: La capacidad efectiva de la planta Concentradora es de 2100
TMSD
PRODUCCIÓN: La capacidad de producción de la Planta Concentradora
es de 2040 TMD
66
DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS Y FASES METALÚRGICAS
x SECCIÓN DE PESAJE Y RECUPERACIÓN DE MINERAL
El mineral proveniente de la mina, es previamente pesado en una
balanza electrónica de plataforma marca Toledo de 80 TM de
capacidad para el control respectivo de/ tonelaje, luego es
descargado en una cancha para el blending (mezcla de minerales
según zonas y leyes de cabeza) o transportado en algunos casos
directamente a la tolva de gruesos para su almacenamiento. Así
mismo de hace uso de esta balanza para el control de tonelaje de
concentrados para su despachos lima, vía camiones.
EQUIPOS Y MAQUINARIAS
q 01 Tolva de gruesos de 60 TM de capacidad con parrilla de 12" de
abertura.
q 01 Balanza electrónica de 80 TM de capacidad.
x SECCIÓN CHANCADO
EQUIPOS Y MAQUINARIAS
q 01 Tolva de gruesos capacidad 30 m3
q 01 Apron feeder COMESA de 42" x 15'
q 01 Apron feeder STEPHENS ADAMSON
q 01 Alimentador grizzly vibratorio 4x8 COMESA
q 01 Chancadora de quijadas de 24" x 36" COMESA
q 01 Tolva de concreto volteo de carros 30m3
q 01 Faja transportadora N° 1B de volteo de carros
67
q 01 Balanza automática RAMSEY MODELO SERIE 10-20E
q 01 Faja transportadora N° 1 de 32" x 68 m
q 01 Carro tripper de gruesos
q 01 Tolva de gruesos 250 TMH c/u parrilla de 10"x10"
q 01 Alimentador vibratorio 34" x 18"
q 01 Faja transportadora N° 2 de 32" x 90.0 m
q 01 Faja transportadora n° 3 de 24" x 254 m
q 01 Zaranda vibratoria 4' x 12' Nº 1
q 01 Chancadora SYMONS 4 1/4 STD
q 01 Chancadora MC CULLY -ALLIS CHALMERS 13"
q 01 Faja transportadora N° 4 de 24" x 73.70m
q 01 Faja transportadora Nº 5 de 24" x 54.00 m
q 01 Zaranda vibratoria 6' x 16' Nº 2
q 01 Chancadora SYMONS 4 1/4 Short Head
q 01 Faja transportadora nº 6 de 24" x 25.00 m
q 01 Faja transportadora nº 7 de 24" x 174.00 m
q 01 Carro tripper faja de finos
q 01 Separador electromagnetico RAPID CBE 24
q 01 Detector de metales OUTOKUMPU MOT117
q 01 Tolva de gruesos capacidad 30m3
x
SECCIÓN MOLIENDA
Esta etapa de molienda del mineral se realiza en húmedo mediante el
circuito, conformado por un molino de bolas 12' x 16', que recibe la
68
carga de la tolva de finos mediante la alimentación simultánea de la
faja transportadora N° 8, 9, que descarga sobre la faja N°10, y esta a
su vez a la faja N°11 que alimenta al molino, la descarga del molino
se alimenta a dos ciclones en paralelo D-20 cuyas arenas retornan al
molino y los finos son alimentados al circuito de flotación.
EQUIPOS Y MAQUINARIAS
q 06 Tolvas de finos de 350 TM C/U
q 06 Alimentador de faja de 36"
q 01 Faja transportadora Nº 8 de 21" X 53.0 M
q 01 Faja transportadora Nº 9 de 21" X 59.0 M
q 01 Faja transportadora Nº 10 de 16.42 M X 60CM
q 01 Faja transportadora Nº 11 de 29.22 M X 60CM
q 01 Balanza automatica RAMSEY
q 01 Molino primario de bolas 12'x16' DOMINION
q 01 Bomba DENVER SRL 10"x8"
q 02 Ciclón D-20 KREBBS
q 01 Molino secundario de bolas 8'x8' COMESA
q 01 Molino cónico HARDINGE 8' x 3'
q 01 Bomba COMESA SRL 10"x8"
q 01 Bomba DENVER SRL 5" x 4" Recup. Derrames molino
q 01 PLC SYEMENS - CPU: st 200
q 01 Compresora atlas COPCO LT-2200
40bar
q 01 Compresora atlas COPCO LF - 75
16barr
q 01 Compresora atlas COPCO ga11 230 PSI
69
x SECCIÓN FLOTACIÓN
EQUIPOS Y MAQUINARIAS
Circuito Pb-Cu
q 02 Celdas Outokumpu OK 8 Rougher Pb/Cu
q 07 Celdas DR – 300 Scavenger Pb/Cu
q 02 Bombas Denver SRL 8" x 6"
q 01 Bomba Denver SRL 6"x 6"
q 06 Celdas DR 24 1° Limpieza Pb/Cu
q 04 Celdas DR 24 2° Limpieza Pb/Cu
q 02 Celdas DR Sub-A 24 3° Limpieza Pb/Cu
q 02 Celdas DR sub-A 24 4° Limpieza Pb/Cu
q 02 sopladores Airtec
q 01 Acondicionador de 6’7" x 8"
q 02 Celdas DR sub-A 24 Rougher Pb-Cu
q 04 Celdas DR sub-A 24 Scavenger Pb-Cu
q 05 Celdas DR sub-A 24 1, 2, 3, 4 y 5° limpieza Cu
q 04 Bomba Vertical Fima 3%" x 48"
q 01 Controlador de nivel
q 01 controlador de pH
Circuito Zn
q 02 Acondicionadores de 10'x l0' 0 05 Celdas DR 300 Rougher Zn
q 05 Celdas DR 300 Scavenger Zn
70
q 04 Celdas DR 100 1° Limpieza Zn c; 04 Celdas DR 100 2°
Limpieza Zn 0 02 Celdas DR 100 3° Limpieza Zn
q 01 Bomba Denver SRL 5'' x 4"
q 01 Bomba Denver SRL 8" x 6" 0 01 Bomba Denver SRL 5" x 5"
q 04 Celdas DR sub-A 24 4° limpieza Zn
q 01 Bomba Denver 3” x 3”
q 01 Bomba Vertical Fima 3 1/2" x 48"
q
01 Bomba Vertical Fima 2 1/2" x 48"
x SECCIÓN DE ESPESAMIENTO Y FILTRADO
EQUIPOS Y MAQUINARIAS
q 01 Espesador DOOR OLIVER 18' X 8' de Cobre
q 01 Bomba FIMA 3"X3" SRL Esp. Cobre
q 01 Tanque Homogenizador de Cobre de 3.05X3.05M
q 01 Espesador DOOR OLIVER 26' X 6' de Plomo
q 01 Bomba FIMA 3"X3" Espesador de Plomo
q 01 Tanque Homogenizador de Plomo DE 3.05X3.05M
q 01 Espesador DOOR OLIVER 20' X 8'
q 01 Bomba FIMA 3"X3"
q 01 Espesador FIMA DE 28' X 10' de ZN
q 01 Bomba FIMA 3"X3" Esp. de ZN
q 01 Bomba Vertical FIMA 31/2 X 48"
q 01 Tanque Homogenizador de ZINC de 3.66X3.66M
q 01 Espesador DOOR OLIVER 24' X 8'
71
q 01 Filtro PRENSA ANDRITZ 1500 CPK400017
q 01 Faja transportadora de concentrado Nº 1
q 01 Faja transportadora de concentrado movil Nº 2
x PLANTA DE PREPARACIÓN DE LECHADA DE CAL
La materia prima para la preparación de lechada de cal, es la cal
apagada, procesada en los alrededores de la planta. Esta cal es
depositada en una chancha de almacenamiento y se alimenta al tolvín;
de esta su vez a la tolva mediante una faja transportadora hacia el
molino de bolas para moler en húmedo y en circuito cerrado con un
hidrociclón D-10, con la finalidad de obtener una granulometría
adecuada para su posterior utilización. Los finos u overflow del
hidrociclón son alimentado a un tanque acondicionador, de este se
bombea la lechada de cal a través de una tubería de 2" de diámetro, en
circuito cerrado.
EQUIPOS Y MAQUINARIAS
q 01 Faja transportadora de 36" x 13.50 m
q 01 Tolva metálica para cal 120TM
q 01 Faja transportadora de 36" x 3.8 m
q 01 Molino de Bolas Dalbouze 4'6" x 3'3"
q 01 Bomba Denver SRL 2% x 2"
q 01 ciclón Krebbs 10"
q Tanque agitador 18'x 8'
q 01 Bomba Wiffley
72
xREACTIVOS
Lista de reactivos usados
q Cianuro de Sodio
q Sulfato de zinc
q Sulfato de cobre
q Xantato amílico de potasio (z-6)
q Methyl isobutil carbinol
q Bicromato de sodio
q Cal
Sistema de preparación de reactivos
q CuSO4.5H20; la sal del cobre es agregado a un tanque especial con
agitación mecánica y en un volumen determinado de agua a la
concentración requerida (12%)
q ZnSO4+CNNa (Complejo), Esta mezcla se efectúa adicionando en un
tanque con agitación mecánica con una relación de 5:1 en una cantidad
determinada de agua
q Xantato, Bicromato; son preparados en la misma forma que el CuSO4,
al 3% y 2 % respectivamente.
q MIBC, este reactivo se adiciona puro 100%
Sistema de almacenamiento
La mayor parte de los reactivos son utilizados mediante bombas
dosificadoras.
73
3.2 MATERIALES EMPLEADOS
Los reactivos de grado químico como el xantato etílico y el xantato butílico
fueron proporcionados por Renasa. El humato de sodio fue obtenido a
través de Cimatec, y los análisis elementales indicaron que el humato de
sodio contuvo 51.30% de C, 3.74% de H, 2.38% de N y 42.58% O. La Fig.
1 ilustra la estructura molecular del ácido húmico. Como es mostrado en
la figura, el humato de sodio contiene muchos grupos funcionales,
inclusive carboxilos, fenoles, grupos amino, quinones y anillos aromáticos
condensados, que juegan un papel importante en las propiedades
químicas del humato de sodio.
Fig. 1 Estructura de un fragmento del ácido húmico
74
Las muestras de pirita y chalcopirita fueron obtenidas del departamento
de geología de la empresa. Las muestras altas de pureza fueron
seleccionadas cuidadosamente de la mina, y un análisis químico
revelaron que el contenido de chalcopirita del material fue de 95.2% y el
contenido de pirita fue de 96.3%. La pirita fue molida en seco en un
molino de bolas de porcelana y tamizado en seco para obtener partículas
de −0.09 + 0.06 mm. Con un método semejante fueron obtenidas
partículas de chalcopirita de −0.13 + 0.09 mm.
Las muestras del mineral fueron obtenidas de las minas de la empresa, y
los resultados del análisis químico son mostrados en la Tabla 1. Según
los resultados obtenidos del análisis de la fase mineralógica, los
principales minerales de sulfuro en el mineral fueron la chalcopirita y la
pirita, y los principales minerales de la ganga fueron silicatos.
Tabla 1. Contenido elemental en % por análisis químico
Especies Cu
S
Fe
Mo
As
SiO2
Ag(oz) Au(g)
Contenido 0.482% 1.667% 3.81% 0.009% 0.0068% 68.74% 1.20
0.274
3.3 ASPECTOS RELACIONADOS A LA INVESTIGACION EXPERIMENTAL
Las pruebas de flotación en minerales particulares fueron llevadas a cabo
en un tubo de Hallimond. Antes de la prueba, la muestra fue limpiada con
ondas supersónicas, y con 1.0 g del material fue utilizada para cada
prueba. Las muestras fueron acondicionadas con xantato durante 5 min, y
75
el humato de sodio fue añadido al tubo. El tiempo de la flotación fue
establecido a 3 min en todos los experimentos del mineral particular.
Los minerales fueron probados en una máquina de flotación Denver en
volúmenes efectivos de 0.25 L, 0.5 L y 1.0 L, y el flowsheet es mostrado
en la Fig. 2.
Fig.2. Diagrama de flujo de las pruebas de flotación de laboratorio
76
Los ángulos de contacto húmedos de la superficie de pirita y chalcopirita
fueron medidos según el método sésil de gota, y fue empleado un
goniómetro JY-82 instrumento para medir el ángulo de contacto. Una
analizador
de
potencial
zeta
producido
por
la
Corporación
de
Instrumentos Brookhaven fue utilizado para medir el potencial de zeta de
la superficie mineral. Un espectrómetro dual de grabación de longitud de
onda de doble de rayo (UV-3000) fue utilizado para detectar la adsorción
del xantato en la superficie mineral en ʎmax = 301–303 nm. El espectro
de infrarrojo (IR) de la pirita y el humato de sodio fueron obtenidos con un
espectrómetro FT-IR-8400S.
3.4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Pruebas de Flotación sobre Minerales Particulares
El pH de la pulpa fue ajustado a 9.5 con NaOH, y los efectos del humato
de sodio en las recuperaciones de flotación de la pirita y la chalcopirita
fueron determinados (ver la Fig. 3). Los resultados indicaron que la
recuperación de flotación de la pirita disminuyó gradualmente con un
aumento en la concentración del humato de sodio. Sin embargo, como la
concentración del humato de sodio aumentó de 0 a 50 mg/L, la
recuperación de la chalcopirita permaneció relativamente constante.
77
Resultados obtenidos de las pruebas
Efecto de adición del humato de sodio en las recuperaciones de la
chalcopirita.
Ley Chalcopirita (%)CONDICIONES:**pH 9.5 ajustado con NaOH
Chalcopirita 95.2
**Xantato butílico: 2.5 × 10–5 mol/L (acond. 5min)
Relave
2.7
**Alcohol de éter: 35 mg/L
1ra Prueba Empleando 0 mg/L de Humato de Sodio
Ensayes (%) Contenido g( )
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Cu
Cu
Cc Cobre 0.9314
93.140
96.1
0.8951
Relave
0.0686
6.860
91
0.0624
Cab Calc 1.0000
100
95.75
0.9575
3min
Recuperación (%)
%Cu
93.4803
6.5197
100
2da Prueba Empleando 10 mg/L de Humato de Sodio
3min
Ensayes
(%)
Contenido
(g)
Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Cu
Cu
%Cu
Cc Cobre 0.9203
92.030
95.7
0.8807
92.4690
Relave
0.0797
7.970
90
0.0717
7.5310
Cab Calc 1.0000
100
95.25
0.9525
100
3ra Prueba Empleando 20 mg/L de Humato de Sodio
3min
Ensayes
(%)
Contenido
(g)
Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Cu
Cu
%Cu
Cc Cobre 0.9287
92.870
95.8
0.8897
93.2239
Relave
0.0713
7.130
90.7
0.0647
6.7761
Cab Calc 1.0000
100
95.44
0.9544
100
4ta Prueba Empleando 30 mg/L de Humato de Sodio
3min
Ensayes
(%)
Contenido
(g)
Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Cu
Cu
%Cu
Cc Cobre 0.9187
91.870
95.7
0.8792
92.2934
Relave
0.0813
8.130
90.3
0.0734
7.7066
Cab Calc 1.0000
100
95.26
0.9526
100
5ta Prueba Empleando 40 mg/L de Humato de Sodio
3min
Ensayes
(%)
Contenido
(g)
Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Cu
Cu
%Cu
Cc Cobre 0.9197
91.970
95.8
0.8811
92.2639
Relave
0.0803
8.030
92
0.0739
7.7361
Cab Calc 1.0000
100
95.49
0.9549
100
78
Efecto de adición del humato de sodio en las recuperaciones de la pirita.
Ley Pirita (%)
96.3
Pirita
Relave
1.9
CONDICIONES: **pH
9.5 ajustado con NaOH
**Xantato butílico: 2.5 × 10–5 mol/L (acond. 5min)
**Alcohol de éter: 35 mg/L
1ra Prueba Empleando 0 mg/L de HumatoSodio
de
Ensayes (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Fe
Cc Fierro 0.8567
85.670
97
Relave 0.1433
14.330
94
Cab Calc 1.0000
100
96.57
Contenido (g)
Fe
0.8310
0.1347
0.9657
3 min
Recuperación (%)
%Fe
86.0514
13.9486
100
3 min
2da Prueba Empleando 10 mg/L de Humato de Sodio
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro 0.7881
78.810
96.5
0.7605
78.8966
Relave 0.2119
21.190
96
0.2034
21.1034
Cab Calc 1.0000
100
96.39
0.9639
100
3 min
3ra Prueba Empleando 20 mg/L de HumatoSodio
de
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro 0.6502
65.020
97.5
0.6339
65.8468
Relave 0.3498
34.980
94
0.3288
34.1532
Cab Calc 1.0000
100
96.28
0.9628
100
3 min
4ta Prueba Empleand
o 30 mg/L de Humato de Sodio
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro 0.5873
58.730
96.4
0.5662
59.0841
Relave 0.4127
41.270
95
0.3921
40.9159
Cab Calc 1.0000
100
95.82
0.9582
100
3 min
5ta Prueba Empleando 40 mg/L de Humato de Sodio
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso
Producto
Peso (%)
(g)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro 0.4678
46.780
96.8
0.4528
46.9867
Relave 0.5322
53.220
96
0.5109
53.0133
Cab Calc 1.0000
100
96.37
0.9637
100
79
Fig. 3. Efecto de adición del humato de sodio en las recuperaciones
de la chalcopirita y pirita en pH 9.5 ajustado con NaOH. Condiciones:
xantato butílico: 2.5 × 10–5 mol/L; alcohol de éter: 35 mg/L.
Como es mostrado en la Fig. 4, el pH de la pulpa fue ajustado con NaOH
o CaO en la presencia de una concentración constante de humato de
sodio, y la recuperación de la chalcopirita y la pirita fue evaluada como
una función del pH. Los resultados indicaron que el pH de la pulpa tuvo un
efecto más fuerte en la recuperación de la pirita que la recuperación de la
chalcopirita. Además, la depresión de la pirita fue aumentada cuando el
CaO fue utilizado para ajustar el pH de la pulpa, mientras la combinación
del CaO y el humato de sodio tuvieron poco efecto en la recuperación de
la chalcopirita.
80
Resultados obtenidos de las pruebas
Recuperación de la chalcopirita como una función del pH ajustado con NaOH
Ley Chalcopirita (%) CONDICIONES:
**Humato de Sodio: 40 mg/L
Chalcopirita
95.2
**Xantato butílico: 2.5 × 10–5 mol/L
(acond. 5min)
Relave
2.7
**Alcohol de éter: 35 mg/L
1ra Prueba pHajustado a 7.8 con NaOH
Producto
Peso (g)
Peso (%)
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
0.9387
0.0613
1.0000
93.870
6.130
100
Ensayes (%)Contenido g( )
%Cu
Cu
97.1
0.9115
92
0.0564
96.79
0.9679
3 min
Recuperación (%)
%Cu
94.1732
5.8268
100
3 min
Ensayes (%)Contenido(g) Recuperación (%)
Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
92.900
96.2
0.8937
93.3271
7.100
90
0.0639
6.6729
100
95.76
0.9576
100
2da PruebapH ajustado a 8.9 con NaOH
Producto
Peso (g)
Cc Cobre
RelaveRlv
Cab Calc
0.9290
0.0710
1.0000
3 min
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
91.340
95.6
0.8732
91.7139
8.660
91.1
0.0789
8.2861
100
95.21
0.9521
100
3ra PruebapH ajustado a 9.5 con NaOH
Producto
Peso (g)
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
0.9134
0.0866
1.0000
3 min
Ensayes (%)Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
88.520
96.7
0.8560
89.1764
11.480
90.5
0.1039
10.8236
100
95.99
0.9599
100
4ta PruebapH ajustado a 10.5 con NaOH
Producto
Peso (g)
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
0.8852
0.1148
1.0000
3 min
Ensayes (%)Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
85.340
96.6
0.8244
86.0715
14.660
91
0.1334
13.9285
100
95.78
0.9578
100
5ta PruebapH ajustado a 11.5 con NaOH
Producto
Peso (g)
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
0.8534
0.1466
1.0000
81
Recuperación de la chalcopirita como una función del pH ajustado con CaO
Ley Chalcopirita (%) CONDICIONES:
**Humato de Sodio: 40 mg/L
**Xantato butílico: 2.5 × 10 –5 mol/L
Chalcopirita
95.2
(acond. 5min)
Relave
2.7
**Alcohol de éter: 35 mg/L
1ra PruebapH ajustado a 7.8con CaO
Producto
Peso (g) Peso (%)
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
0.9284
0.0716
1.0000
92.840
7.160
100
Ensayes (%) Contenido g( )
%Cu
Cu
95.9
0.8903
92
0.0659
95.62
0.9562
3 min
Recuperación (%)
%Cu
93.1111
6.8889
100
3 min
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (g) Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
0.9233
92.330
95.7
0.8836
92.7537
0.0767
7.670
90
0.0690
7.2463
1.0000
100
95.26
0.9526
100
2da PruebapH ajustado a 8.9 con CaO
Producto
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
3 min
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (g) Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
0.9033
90.330
95.9
0.8663
90.7693
0.0967
9.670
91.1
0.0881
9.2307
1.0000
100
95.44
0.9544
100
3ra PruebapH ajustado a 9.5 con CaO
Producto
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
3 min
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (g) Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
0.8767
87.672
95.7
0.8390
88.2632
0.1233
12.328
90.5
0.1116
11.7368
1.0000
100
95.06
0.9506
100
4ta PruebapH ajustado a 10.5 con CaO
Producto
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
3 min
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Peso (g) Peso (%)
%Cu
Cu
%Cu
0.8267
82.670
95.6
0.7903
82.9105
0.1733
17.330
94
0.1629
17.0895
1.0000
100
95.32
0.9532
100
5ta PruebapH ajustado a 11.5 con CaO
Producto
Cc Cobre
Relave
Cab Calc
82
Recuperación de la pirita como una función del pH ajustado con NaOH
Ley Pirita (%)
Pirita
Relave
96.3
1.9
CONDICIONES:**Humato
de Sodio: 40 mg/L
**Xantato butílico: 2.5 × 10–5 mol/L
(acond. 5min)
**Alcohol de éter: 35 mg/L
3 min
1ra PruebapH ajustado a 7.5 con NaOH
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Producto
Peso (g) Peso (%)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro
0.6534
65.340
96.5
0.6305
65.8604
Relave
0.3466
34.660
94.3
0.3268
34.1396
Cab Calc
1.0000
100
95.74
0.9574
100
3 min
2da PruebapH ajustado a 8.5 con NaOH
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Producto
Peso (g) Peso (%)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro
0.5982
59.820
96.4
0.5767
59.8949
Relave
0.4018
40.180
96.1
0.3861
40.1051
Cab Calc
1.0000
100
96.28
0.9628
100
3 min
3ra PruebapH ajustado a 9.5 con NaOH
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Producto
Peso (g) Peso (%)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro
0.5256
52.560
96.9
0.5093
53.0011
Relave
0.4744
47.440
95.2
0.4516
46.9989
Cab Calc
1.0000
100
96.09
0.9609
100
3 min
4ta PruebapH ajustado a 10.5 con NaOH
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Producto
Peso (g) Peso (%)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro
0.4078
40.780
97
0.3956
41.3096
Relave
0.5922
59.220
94.9
0.5620
58.6904
Cab Calc
1.0000
100
95.76
0.9576
100
3 min
5ta PruebapH ajustado a 11.5 con NaOH
Ensayes (%) Contenido (g) Recuperación (%)
Producto
Peso (g) Peso (%)
%Fe
Fe
%Fe
Cc Fierro
0.3354
33.540
96.5
0.3237
33.6792
Relave
0.6646
66.460
95.9
0.6374
66.3208
Cab Calc
1.0000
100
96.10
0.9610
100
83
Recuperación de la pirita como una función del pH ajustado con NaOH
Ley Pirita (%)
CONDICIONES:**Humato
de Sodio: 40 mg/L
Pirita
96.3
**Xantato butílico: 2.5 × 10 –5 mol/L
(acond. 5min)
Relave
1.9
**Alcohol de éter: 35 mg/L
1ra PruebapH ajustado a 7.5 con CaO
Producto
Peso (g)
Peso (%)
Cc Fierro
Relave
Cab Calc
0.6146
0.3854
1.0000
61.460
38.540
100
2da PruebapH ajustado a 8.5 con CaO
Producto
Peso (g)
Peso (%)
Cc Fierro
Relave
Cab Calc
0.5254
0.4746
1.0000
52.540
47.460
100
3ra PruebapH ajustado a 9.5 con CaO
Producto
Peso (g)
Peso (%)
Cc Fierro
Relave
Cab Calc
0.3990
0.6010
1.0000
39.900
60.100
100
4ta PruebapH ajustado a 10.5 con CaO
Producto
Peso (g)
Peso (%)
Cc Fierro
Relave
Cab Calc
0.2569
0.7431
1.0000
25.690
74.310
100
5ta PruebapH ajustado a 11.5 con CaO
Producto
Peso (g)
Peso (%)
Cc Fierro
Relave
Cab Calc
0.1973
0.8027
1.0000
19.730
80.270
100
3 min
Ensayes (%)Contenido g( ) Recuperación (%)
%Fe
Fe
%Fe
97.3
0.5980
62.4494
93.3
0.3596
37.5506
95.76
0.9576
100
3 min
Ensayes (%)Contenido (g) Recuperación (%)
%Fe
Fe
%Fe
97.1
0.5102
52.9802
95.4
0.4528
47.0198
96.29
0.9629
100
3 min
Ensayes (%)Contenido (g) Recuperación (%)
%Fe
Fe
%Fe
97
0.3870
40.3247
95.3
0.5728
59.6753
95.98
0.9598
100
3 min
Ensayes (%)Contenido (g) Recuperación (%)
%Fe
Fe
%Fe
97.2
0.2497
26.0081
95.6
0.7104
73.9919
96.01
0.9601
100
3 min
Ensayes (%)Contenido (g) Recuperación(%)
%Fe
Fe
%Fe
97.1
0.1916
19.9111
96
0.7706
80.0889
96.22
0.9622
100
84
Fig. 4. Recuperación de la chalcopirita y pirita como una función del
pH ajustado con NaOH o CaO en la presencia de humato de sodio de
40 mg/L. Condiciones: xantato butílico: 2.5 × 10 −5 mol/L, alcohol de
éter,: 35 mg/L. 1) Chalcopirita: pH ajustado con NaOH; 2)
chalcopirita: pH ajustado con CaO; 3) pirita: pH ajustado con NaOH;
4) pirita: pH ajustado con CaO.
Pruebas de Flotación del Mineral
Los minerales obtenidos de las minas de Huarón fueron probados para
determinar las condiciones óptimas para la separación Cu – S en la
presencia de humato de sodio. En los experimentos, el CaO fue utilizado
para ajustar el pH de la pulpa. El flowsheet de la flotación y el sistema de
85
reactivos son mostrados en la Fig. 2, y el efecto de la concentración del
humato de sodio en la separación por flotación del Cu – S es mostrado en
la Fig. 5. Los resultados indicaron que el contenido de Cu del concentrado
aumentó de 15.6% en ausencia del humato de sodio a 24.5% en la
presencia de 80 g/t de humato de sodio. Sin embargo, una disminución en
la recuperación del Cu no fue observada; así, la pirita fue deprimida
selectivamente en la presencia de humato de sodio, y la flotabilidad de la
chalcopirita no fue afectada.
Fig. 5. Efecto de la concentración del humato de sodio sobre el
contenido de cobre y recuperación en el concentrado a un pH 9.5 – 10
ajustado con CaO.
86
Como se presenta en la Fig. 6, el pH de la pulpa fue ajustado con CaO, y
la eficiencia de separación Cu – S en la presencia de humato de sodio
(40 g/t) fue evaluado como una función del pH. En la solución alcalina
(pH> 7), el contenido de Cu del concentrado se incrementó gradualmente
con un aumento en el pH, y en un contenido de Cu de 24.9% fue obtenido
en un pH de 11.5. Sin embargo, la recuperación de Cu no fue afectada
por la adición de humato de sodio, indicando que la pirita puede ser
deprimida selectivamente bajo condiciones alcalinas sin disminuir la
flotabilidad de la chalcopirita.
Fig. 6. Efecto de valores de pH ajustados con CaO sobre el contenido
y recuperación del Cu del concentrado en la presencia de humato de
sodio 40 g/t.
87
Los resultados del presente estudio sugirieron que la depresión de la pirita
por el humato de sodio fue más efectiva cuando el pH de la pulpa fue
ajustado con cal (CaO), con respecto al ajuste con hidróxido de sodio. La
cal (CaO) ha sido mostrado para deprimir a la pirita; así, el mecanismo del
efecto del humato de sodio y la cal (CaO) en la flotación de la pirita y la
chalcopirita fue investigado analizando la concentración del óxido de
calcio libre (CaO) en la pulpa de las colas en la presencia y la ausencia
de humato de sodio. Como se presenta en la Fig. 7, en la presencia del
humato de sodio, el contenido de Cu del concentrado aumentó
bruscamente con un aumento en la concentración de óxido de calcio libre
(CaO) en la pulpa de las colas. Alternativamente, en ausencia del humato
de sodio, el contenido de Cu del concentrado aumentó lentamente con un
aumento en CaO. Así, en ausencia del humato de sodio, una
concentración más alta de CaO es requerida para lograr una eficiencia de
separación que es semejante a la del humato de sodio/CaO. Por ejemplo,
en la presencia del humato de sodio, el contenido de Cu en el
concentrado fue de 24.6%, y la concentración del óxido libre de calcio en
la pulpa de las colas fue de 350 mg/L. Sin embargo, en ausencia del
humato de sodio, una concentración de óxido de calcio libre de 1000 mg/L
fue requerida para lograr el mismo contenido de Cu en el concentrado.
Así, los resultados indicaron que humato de sodio fue un depresor
efectivo para la separación de Cu – S en la pulpa con la alcalinidad
reducida.
88
Fig. 7. Correlación entre el contenido de Cu del concentrado y la
concentración del CaO en la pulpa de las colas.
Prueba a Escala Industrial
Basado en las pruebas del laboratorio, una prueba de a escala industrial
fue realizada por dos meses en la planta concentradora de Huarón. Las
pruebas fueron realizadas sobre 30.000 t/d de alimentación, y los
resultados son proporcionados en la Tabla 2. Cuando el humato de sodio
fue aplicado como un depresor de la pirita, un concentrado con un
contenido de Cu de 24.29% fue obtenido sin reducir la tasa de
89
recuperación de Cu. Comparado a la tecnología actual, la dosis de cal fue
reducida en aproximadamente 3.84 kg/t (contra el mineral crudo).
Además, la recuperación de Au, Ag y Mo en el concentrado de Cu fueron
aumentados debido a la concentración baja de CaO en la pulpa. Además,
la pirita fue recuperada fácilmente de las colas de Cu por flotación en pH
9.5–10, y las recuperaciones de la pirita hasta 91% fueron obtenidas,
junto con 43% de S en el concentrado de azufre.
Tabla 2. Resultados de las pruebas a escala industrial de la
separación de Cu – S por el humato de sodio.
Depresor
Dosis de reactivo Producto
Humato
de sodio
(g/t)
Combinación 52.35
de humato de
sodio y cal
Cal
0
Cantidad
(%)
Cal
(kg/t)
1.30
5.14
Contenido
(%)
Recuper. (%)
Cu
Cu
S
S
Conc.- Cu
28.75
24.29 32.45 97.26 52.35
Colas
71.25
0.279 11.92 2.74
47.65
Bulk Cu
±
S
100
7.18
100
Conc.- Cu
27.70
24.54 33.02 97.40 47.95
Colas
72.30
0.250 13.73 2.60
52.05
Bulk Cu
±
S
100
6.98
100
17.82 100
19.08 100
Debido a los resultados de la prueba a escala industrial, el humato de
sodio es actualmente propuesto como un depresor de la pirita. Los
informes de la producción indican que la recuperación de Au, Ag, y Mo
aumentaron en 0.25%, 3.22% y 10.7%, respectivamente.
90
Aplicación en minerales
Las pruebas referidas de la flotación indicaron que (1) el humato de sodio
es sumamente selectivo en la separación de la chalcopirita y la pirita y (2)
la actividad del humato de sodio es aumentada cuando CaO es utilizado
para ajustar el pH. En este estudio, el potencial de zeta, ángulo de
contacto y adsorción del xantato en la superficie de los minerales fueron
medidos para determinar los efectos del humato de sodio, y los espectros
de infrarrojo del humato de sodio y la pirita fueron obtenidos para
investigar sus interacciones.
El humato de sodio (NaA) se disocia en la solución y existe como un
anión (A−):
NaA → Na+ + A-
Como es mostrado en la Fig. 8, el pH de la pulpa fue ajustado con NaOH
y CaO, y fue determinado el efecto del humato de sodio en el potencial
zeta de pirita como una función del pH. Una comparación de las curvas 1
y 2 y de las curvas 3 y 4 indicaron que la adición de humato de sodio
cambió el potencial zeta de la pirita a valores más negativos, sugiriendo
que el anión (A-) fue adsorbido en la superficie de la pirita.
91
Fig. 8. Efecto del humato de sodio en el potencial zeta de la pirita
como una función del pH ajustado con NaOH y CaO. 1—humateo de
sodio: 0 mg/t, pH ajustado con CaO; 2—humato de sodio: 50 mg/L, pH
ajustado con CaO; 3—humato de sodio: 0 mg/t, pH ajustado con
NaOH; 4—humato de sodio: 50 mg/L, pH ajustado con NaOH.
Una comparación de las curvas 1 y 3 revelaron que el potencial zeta de la
pirita en ausencia de humato de sodio fue más grande cuando el CaO fue
utilizado para ajustar el pH del medio, sugiriendo que los cationes como el
CaOH+ y Ca2+ fueron adsorbidos en la superficie de la pirita.
Como es mostrado en la Fig. 9, el pH de la pulpa fue ajustado con CaO y
NaOH, y el efecto del humato de sodio en el potencial zeta de la
chalcopirita fue investigado como una función del pH. Después de la
adición de humato de sodio, el potencial zeta de la chalcopirita no mostró
92
variación obvia, que sugirió que el humato de sodio interactúa débilmente
con la chalcopirita.
Fig. 9. Efecto del humato de sodio en el potencial zeta de la
chalcopirita como una función del pH ajustado con NaOH y CaO. 1—
humato de sodio: 0 mg/t, pH ajustado con CaO; 2—humato de sodio:
50 mg/L, pH ajustado con CaO; 3—humato de sodio: 0 mg/t; pH
ajustado con NaOH; 4—humato de sodio: 50 mg/L, pH ajustado con
NaOH.
La Fig. 10 ilustra la adsorción del xantato en la pirita y la chalcopirita en la
presencia y la ausencia de humato de sodio. Los resultados indicaron que
93
la adsorción del xantato en la pirita disminuye apreciablemente como la
concentración del humato de sodio aumentó. Alternativamente, la
adsorción del xantato en la chalcopirita se quedó relativamente constante
y fue independiente de la concentración del humato de sodio. Además,
cuando el CaO fue utilizado para ajustar el pH, la adsorción del xantato en
la pirita (curva 1) fue apreciablemente más bajo que cuando el NaOH fue
utilizado como una base (curva 2).
Fig. 10. Efecto de la adición de humato de sodio en la adsorción del
xantato en la chalcopirita y la pirita. valor de pH: 9.5 1, 3—utilizando
CaO para el ajuste de pH; 2—utilizando NaOH para el ajuste de pH.
La hidrofilicidad–hidrofobicidad de minerales, que es asociado con la
flotabilidad, puede ser valorado midiendo los ángulos de contacto de los
94
minerales. Los ángulos de contacto más grandes indican que un mineral
es hidrófobo y ángulos de contacto más pequeños indican hidrofilicidad
más fuerte. Como es mostrado en las Figs. 11a y b, el pH de la pulpa fue
ajustado con NaOH y CaO, respectivamente, y los efectos del humato de
sodio en los ángulos de contacto de la pirita y la chalcopirita fueron
determinados. Los resultados indicaron que el ángulo de contacto de la
pirita disminuyó apreciablemente después de la adición del humato de
sodio, sugiriendo que la adsorción del humato de sodio en la superficie de
la pirita redujo la hidrofobicidad y la flotabilidad de la pirita. Además, la
combinación del CaO y el humato de sodio tuvo como resultado el más
pequeño ángulo de contacto (ver curva 4).
95
Fig. 11. Efectos del humato de sodio sobre los ángulos de contacto de
la pirita (a) y la chalcopirita (b) 1—humato de sodio: 0 mg/L, pH
ajustado con NaOH; 2—humato de sodio: 0 mg/L, pH ajustado con
CaO; 3—humato de sodio: 50 mg/L, pH ajustado con NaOH; 4—
humato de sodio: 50 mg/L, pH ajustado con CaO.
Como es mostrado en la Fig. 11b, después de la adición del humato de
sodio, el ángulo de contacto de la chalcopirita no disminuyó tan fuerte
como para la pirita, que sugirió que el humato de sodio no tenía un efecto
más fuerte en la flotabilidad de la chalcopirita que con la pirita.
96
La Fig. 12 presenta los espectro de infrarrojo de la pirita, humato de sodio
y una mezcla de humato de sodio y pirita. Sobre la adición del humato de
sodio a la pirita, los picos atribuyeron al enlace C - C del benceno en
1573 y 1697 cm-1 (ver Fig. 12a) fueron cambiados a 1600 y 1716 cm-1 (ver
Fig. 12c), respectivamente, sugiriendo que el humato de sodio fue
químicamente adsorbido en la superficie de la pirita a través del anillo de
benceno del humato de sodio.
Fig. 12. Espectros de infrarrojo del humato de sodio (a), la pirita (b) y
una mezcla de humato de sodio y pirita
97
CONCLUSIONES
1.
Los resultados del presente estudio sugirieron que el humato de sodio
puede ser utilizado como un depresor de la pirita para la separación por
flotación del Cu - S en el medio alcalino.
2.
Pruebas de flotación realizadas en minerales y una prueba a escala
industrial realizada en la Planta Concentradora de Huarón indicaron que
un concentrado con un contenido de Cu de 24% fue obtenido sin reducir
la recuperación de Cu por la adición de humato de sodio y la recuperación
de Au, Ag y Mo también fueron aumentados.
3.
Los resultados de las mediciones de superficie sugirieron que la
hidrofobicidad y la adsorción del xantato en la superficie de la pirita
disminuyó apreciablemente debido a la adición del humato de sodio.
4.
Los espectros de infrarrojo de humate de sodio y pirita revelaron que el
efecto depresor del humato de sodio puede ser atribuido a la adsorción
química del humato de sodio en la superficie de pirita.
RECOMENDACIONES
1.
Se debe continuar investigando con otros tipos de reactivos orgánicos
aplicados a los procesos de flotación de minerales, ya sea como
colectores,
depresores,
modificadores
de
superficie,
espumantes,
floculantes, etc., que sean considerados como “ecológicos”, de tal forma
que no dañen al medio ambiente.
2.
Los resultados obtenidos deben de ser verificados con otros tipos de
mineral que tengan la presencia de pirita, de tal forma que adicionalmente
se logre optimizar sus procesos de separación.
3.
Considerando que los precios de los metales continúan expectantes, es
importante que se continúen realizando trabajos de investigación
relacionados con las diferentes variables independientes relacionados con
el proceso de flotación.
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