CURSO: CONCENTRACION DE MINERALES II

DOCENTE: FLORES BRICEÑO, Ranulfo

FACULTAD: INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIA

E.A.P: INGENIERIA METALURGIA

CICLO: VII

ALUMNO: CASTILLO ESPINOZA, Joel Rodrigo

AÑO/SEMESTRE: 2013 – II

TEMA: FLOTACION DE

PLOMO Y ZINC

DEDICATORIAEste trabajo va dedicado a mi esfuerzo, el tiempo

Y al apoyo de la familia que es muy importante para

Seguir creciendo profesionalmente.

En este trabajo de investigación doy a conocer lo que es el principal proceso de

concentración de los minerales que es la flotación donde los principales conceptos

que constituyen la base de la comprensión de los principios de la flotación en este

son para los minerales de plomo y zinc.

Donde comprenderemos y manejaremos los mecanismos y variables de la flotación

de estos minerales; teniendo en cuenta los principios físico-químicos y

termodinámicos de la flotación de estos minerales sulfuros.

PRESEN

TACION

Los procesos de flotación son usados para separar o concentrar minerales y otras

especies químicas. La separación por flotación es el resultado de muchos procesos

fisicoquímicos complejos que ocurren en las interfaces sólido/líquido, líquido/gas y

sólido/gas. La flotación depende de la probabilidad de unión de la partícula a la

burbuja en la celda de flotación, la cual es determinada por la hidrofobicidad de la

superficie de la partícula. En la mayoría de los sistemas de flotación, la superficie

de la partícula se torna hidrofóbica por la adsorción selectiva de los surfactantes

llamados colectores.

La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las

propiedades superficiales o interfaciales del mineral, o especies de valor, y la

ganga. Se basa en la adhesión de algunos sólidos a burbujas de gas generadas en

la pulpa por algún medio externo, en la celda de flotación.

Las burbujas de aire transportan los sólidos a la superficie donde son recolectados

y recuperados como concentrado. La fracción que no se adhiere a las burbujas

permanece en la pulpa y constituye la cola o relave.

De este modo, la condición de flotabilidad es una fuerte adhesión entre las

partículas útiles y las burbujas, las cuales deben ser capaces de soportar la

agitación y turbulencia en la celda. Estas partículas se dicen hidrofóbicas, o

repelentes al agua, al contrario de las partículas que constituyen el relave o cola,

que son hidrofílicas.

Para lograr una buena concentración en la etapa de limpieza del concentrado se

requiere que las especies útiles que constituyen la mena estén separadas o

liberadas, está la liberación de las partículas útiles no es necesaria en la etapa

primaria de flotación (etapa rougher). La liberación de las partículas se consigue

con etapas de molienda o remolienda. Para la mayoría de los minerales se alcanza

un adecuado grado de liberación moliendo la mena a tamaños del orden de –100

μm o –74 μm.

El proceso de flotación, de esta forma, está gobernado por una gran cantidad de

variables las que interactúan entre sí, y cuyo conocimiento contribuirá a

INTRODUCCION

comprender mejor el proceso en sí y obtener finalmente un mejor rendimiento en

las aplicaciones prácticas.

La propiedad que permite la separación en un proceso de flotación es la naturaleza

hidrofóbica (o aerofílica) de las especies mineralógicas que componen la mena,

cuyas características hacen que las superficies presenten afinidad por el aire o por

el agua. entre las propiedades útiles y la ganga, modificando el ambiente químico y

electroquímico del sistema mediante la adecuada selección de los reactivos

químicos adicionados: colectores, espumantes, activadores, depresores o

modificadores de pH.

ANTECEDENTES:FLOTACION DE MINERALESSe denomina flotación al método físico-químico que consiste en la concentración

de minerales finamente molidos. Este proceso comprende el tratamiento quimico

de una pulpa de mineral que crea condiciones de adherencia de las partículas

minerales a las burbujas de aire. Estas burbujas emergen de los minerales

seleccionados a la superficie de la pulpa y forman una espuma establecida, que es

recogida mientras los otros minerales permanecen sumergidos en la pulpa.

El método de recuperación de minerales por flotación es actualmente el eficaz y el

más extensamente usado en todo el mundo se distingue entre “flotación selectiva”

(separación de minerales distintos, como los sulfurados y los no sulfurados) y

“flotación diferencial” (separación de tipos similares de mineral, como la separación

de sulfuros de cobre, plomo y zinc).

En la flotación por espumas. La separación mineral tiene lugar utilizando las

diferencias en las propiedades de superficies de los minerales. Dichas propiedades

son específicas para cada especie mineral y vienen determinadas por su

composición química y tipo de enlace químico. Por ello, la flotación ofrece una

capacidad de separación muy selectiva.

La aplicación de esta técnica como método de separación es la técnica más

utilizada, esperándose, en el futuro el mantenimiento de esta tendencia. La

importancia de la flotación reside en su relativa eficiencia y selectividad, su

aplicabilidad a la mayor parte de las especies minerales ya sus altas capacidades

por unidad de flotación.

Este último aspecto es el que permitido, con la utilización de la flotación, el

tratamiento de menas con leyes muy bajas que, de lo contrario, no hubiesen podido

ser explotadas.

Inicialmente desarrollada para el beneficio de los sulfuros de cobre, plomo y cinc,

su utilización se ha expandido a otras especies minerales, como la hematita y la

casiterita en el campo de los óxidos, e inclusive especies como carbonatos tipo

malaquita y cerusita como ejemplo de fases oxidadas, e incluso, para menas no

metálicas como la fluorita, los fosfatos o el carbón. La importancia económica de la

flotación puede evaluarse al tener en cuenta que se utiliza en un

80% de los minerales que se tratan mediante operaciones de concentración.

Flujos de alimentación, concentrado y relave en un sistema de flotación.

Flotación de sulfuros:Los sulfuros metálicos tienen propiedades fuertemente hidrófobas, de manera que

junto con los metales nativos son los minerales más fácilmente flotables. El gran

problema que presenta la flotación de sulfuros es la separación entre ellos, es

decir, la flotación selectiva de los sulfuros individuales a partir de concentrados

colectivos.

Otro problema que se presenta en la flotación de los sulfuros es la influencia de la

oxidación superficial de éstos sobre su flotabilidad. La oxidación superficial se

produce por erosión y oxidación por el aire y aguas presentes en los yacimientos,

produciendo una película de óxidos, sulfatos o carbonatos sobre la superficie de

éstos.

En la flotación de los sulfuros la adsorción de los colectores sulfhídricos es

fundamental, jugando un papel importante la presencia de oxígeno en ella. Hay dos

teorías que explican el mecanismo de adsorción:

Teoría química:Es un medio acuso alcalino los sulfuros tienen un reacción previa con el oxígeno

formándose especies oxidadas superficiales. Las cuales reaccionan posteriormente

con los iones colectores para formar sales metálicas de menor solubilidad que las

especies oxidadas.

Teoría electroquímica (semiconductores)

En la superficie del mineral se producirá la oxidación de ciertos colectores

sulfhídricos, formando un dímero que daría una naturaleza mixta al recubrimiento

de la superficie del mineral (sal metálica fijada químicamente y el dímero

coadsorbido físicamente).

CIRCUITO DE FLOTACIÓN

Esto es necesario para que las espumas de las primeras celdas pasen a un nuevo

grupo de celdas que se encarguen de limpiar los elementos indeseables que hayan

logrado flotar con la parte valiosa. Lo mismo ocurre con los relaves de la primera

máquina ya que aún tienen apreciable cantidad de sulfuros valiosos que no se

pueden perder y es necesario recuperarlos en otro grupo de celdas.

Los tres tipos de máquinas o circuitos son: De cabeza o rougher

Limpiadora o cleaner

Scavenger

Celda de cabeza o rougher.

Estas máquinas reciben la pulpa de cabeza procedente de los acondicionadores o

de los molinos. Aquí flota la mayor parte de los sulfuros valiosos. Pero en estas

celdas obtendremos concentrados y relaves “provisionales”. Las espumas

obtenidas en las devastadoras no es un concentrado final, por todavía tiene

muchas impurezas.

Celdas limpiadoras:

Estas máquinas sirven para quitar la mayor cantidad de las impurezas contenidas

en las espumas del rougher y nos dan finalmente un concentrado esto se hace

atraves de la:

Primera cleaner, segundo cleaner y tercer cleaner

Las espumas del tercer cleaner, forman el concentrado final que va al espesador

Celdas escavenger:

Estas máquinas reciben el relave de la rougher y tratan de hacer flotar el resto de

los sulfuros que no han podido flotar en las celdas de cabeza, ya sea por falta de

tiempo, deficiente cantidad de reactivos, o por defectos mecánicos.

Pero las espumas que obtenemos en estas máquinas no las podemos enviar al

espesador por están sucias, pero tampoco las podemos desechar por que

contienen mucho material valioso

Reactivos de flotación de minerales sulfuro

FLOTACIÓN DE MINERALES POLIMETÁLICOS

PLOMO-ZINC

Plomo-Zinc

Los principales minerales son la galena PbS y la esfalerita o

blenda ZnS. Otras especies: wurtzita, marmatita y formas

oxidadas. Depósitos conteniendo galena finamente

cristalizada en general contienen oro y plata disueltos,

actuando como núcleos de cristalización. Metales preciosos

pueden aún estar disueltos en otros sulfuros, por ejemplo a

pirita, o estar presente en los contornos de los granos. Los

principales minerales de ganga son pirita y pirrotita (sulfuros),

dolomita y calcita (básicos) y, cuarzo y silicatos (ácidos).

FLOTACIÓN DE PLOMO Y ZINCLos minerales de plomo y cinc se presentan juntos en los depósitos de valor

económico y en la mayoría de los casos están acompañados de minerales de

hierro, cobre, oro, plata y otros metales.

La separación y recuperación por flotación de concentrados de Plomo y Zinc de

minerales que contienen galena (PbS) y esfalerita (ZnS) está bien establecida y

normalmente se logra con bastante eficacia. La plata proporciona a menudo un

valor económico altamente significativo, si no es que el valor mayor, con la plata

más a menudo asociada con la mineralización de la galena que es un hecho casual

ya que las fundiciones pagan más por plata en el plomo contra concentrados de

zinc. Los materiales sin valor incluyen sulfuros como la pirita y la pirrotita que,

aunque son a menudo flotables, pueden ser controlados. Siderita, un mineral de

carbonato de hierro, también a menudo se asocia en por lo menos en alguna

mínima cantidad.

Marmatita (Zn, Fe)S) es una esfalerita rica en hierro lo que en consecuencia resulta

en grados de bajo contenido de zinc. Concentrados de marmatita tienen un nivel

bajo de zinc debido a la dilución de los minerales de hierro.

Las separaciones son posibles por la hidrofobicidad inherente natural y debido al

hecho de que la esfalerita como un mineral no es fácilmente recogido por los

reactivos de flotación. Se emplea un proceso de flotación secuencial de dos etapas

bien establecido:

Un importante primer paso implica asegurar que la superficie de la esfalerita no

está activada con iones de metal disueltos, que a su vez hace a la esfalerita no

flotable. El sistema establecido de procesamiento por flotación de plomo-zinc es

agregar sulfato de zinc (ZnSO4) al molino para controlar la activación de los iones

metálicos (depresión de esfalerita). A menudo se agregan metal bisulfito u otros

químicos de sulfuración con el sulfato de zinc para depresión de mineral de sulfato

de hierro.

El colector de flotación de plomo y el espumante están acondicionados antes de la

flotación del plomo que se lleva a cabo normalmente a un pH casi neutro a

ligeramente elevado el cual puede incrementarse en el circuito de limpieza para

asegurar el rechazo del sulfuro de hierro. Algunas veces el cianuro, si puede

utilizarse, se agrega para ayudar en la depresión de sulfuros de hierro. Porque la

plata esta típicamente asociada mineralógicamente con la galena, la mayoría de los

valores de plata son arrastradas con y se incorporan en el concentrado de galena.

La esfalerita que es rechazada dentro de los residuos de flotación del plomo es

luego flotada en una segunda etapa de flotación después de la activación con

sulfato de cobre. Los iones de cobre remplazan a los átomos de zinc en la

superficie de la esfalerita creando una cubierta superficial de mineral de cobre falso

el cual entonces se recoge usando colectores de tipo flotación de cobre. Dado que

la mayoría de los sulfuros de hierro también se incorporan con los residuos de

flotación del plomo y por lo tanto alimentan el circuito de flotación del zinc,

normalmente se usa cal para elevar el pH para depresión de sulfuro de hierro. Los

colectores de flotación usados en la flotación de la esfalerita tienden a ser menos

poderosos porque en esta etapa la esfalerita por lo general flota fácilmente y usar

colectores más agresivos puede llevar a que más minerales no-esfalerita floten.

Metalurgia concentrada y recuperaciones óptimas de plomo se logran

generalmente utilizando una combinación de xantato y ditiofosfato. Si la superficie

de la galena está ligeramente oxidada (manchada), la inclusión de

mercaptobenzotiazol (MBT) a menudo se hace parte del juego colector para

maximizar las recuperaciones de galena. Los espumantes usados en la flotación de

galena tienden a ser del tipo más débil, tal como el MIBC, porque la galena es

fácilmente flotable y tiene una cinética de alta flotación. Sin embargo, por la cinética

de alta flotación y la alta densidad del mineral de galena, la capacidad de acarreo

de la espuma de mineral puede requerir el uso de una espuma ligeramente más

fuerte o una combinación con un componente de espuma más potente para

alcanzar óptimos resultados metalúrgicos.

La práctica normal de flotación de esfalerita es elevar el pH de flotación a 10-12

para mejorar el rechazo de minerales de sulfuro de hierro hacia los residuos de

flotación de esfalerita. Muchos operadores prefieren usar espumantes del tipo

alcohol en flotación de esfalerita para maximizar su selectividad de flotación. Un

xantato de menor peso molecular como el xantato de sodio isopropílico (SIPX) se

usa en combinación con un colector de flotación de ditiofosfato menos poderoso, y

en casos raros, un reactivo de flotación de tionocarbamato.

En circunstancias excepcionales, las consideraciones de respuesta de mineralogía

y metalúrgica requieren un concentrado inicial a granel de plomo-zinc con los

minerales de plomo y zinc posteriormente separados en un paso de flotación

selectiva. Bajo este esquema, un concentrado de flotación a granel de galena y

esfalerita es producido a un pH de 6.5 (modificado con H2SO4) con la adición de

algunos sulfatos de cobre para asegurar una activación completa de la esfalerita. El

concentrado a granel es posteriormente acondicionado con hidróxido de sodio para

alcanzar un pH de aproximadamente 11.5 y la adición de un colector desde el cual

un concentrado de plomo es flotado. El concentrado de zinc es en realidad el

residuo de este paso de separación a granel. El residuo de flotación es

concentrado de zinc. Si la plata está asociada con la galena, la plata se reporta al

concentrado de plomo.

Mientras que la pirita es relativamente fácil de deprimir con cal, la pirrotita es más

difícil de deprimir. Una alternativa para la depresión de meta bisulfito es oxigenar

la lechada la cual, si la pirrotita se reactiva, puede hacer que el sulfuro de hierro

sea menos flotable. En casos de desafíos mayores de depresión de sulfuro de

hierro, el concentrado de zinc puede ser limpiado por flotación inversa del

concentrado tratándolo primero con SO2 para reducir el pH a 5-5.5 y entonces

calentar la pulpa a 60-70 grados C. La ganga se flota con la esfalerita y se

incorpora a los residuos.

Esfalerita:

Requiere activación con iones cuproso, cúprico, mercurioso, mercúrico,

plata, plomo, cadmio y antimonio.

Lo más común es usar sulfato de cobre, lo que genera que los iones Cu ++

desplacen a los iones Zn++ de la red de la esfalerita.

La activación no intencional más común de la esfalerita es con iones Cu++,

esto puede evitarse agregando cianuro para evitar la activación con iones

Cu++ y agregando sulfato de zinc para evitar la activación con iones de Pb+

+.

Galena

En ausencia de colector, el oxígeno cambia el PCC de 2.6 a 7.9

La depresión de la galena ocurre en presencia de iones hidroxilos, sulfuros,

cromatos y cianuros (este último es para concentraciones muy grandes).

La depresión en ambiente alcalino se debe a la formación de hidróxidos de

plomo como plumbita Pb(OH)3 de mayor estabilidad que el xantato de plomo

La depresión con iones sulfuro se debe a la formación de sulfuro de plomo.

Compuesto muy insoluble, sobre la superficie de la galena en lugar de la

formación de xantato de plomo.

La depresión con cianuro no es efectivas en cantidades moderadas.

Antecedentes de su flotación: se debe realizar una flotación selectiva Pb-Zn

se flota la galena deprimiendo la esfalerita con cianuro de sodio (también

puede emplearse sulfato de zinc o ambos)

el relave de la flotación de la galena, que contiene la esfalerita, es flotado

en otra etapa agregando sulfato de cobre para activar la superficie de los

sulfuros de zinc.

El cianuro además de deprimir los sulfuros de zinc deprime a la pirita.

La presencia de los sulfuros de hierro convierten a la mena en acida con la

producción de sulfatos e hidróxidos de hierro, plomo y zinc, los cuales

afectan a la superficie de los minerales de plomo y zinc, su efecto es:

la galena tiende a ser deprimida por el empañamiento de la

superficie y la esfalerita tiende a ser activada por los iones de plomo.

Las sales disueltas tales como el sulfato ferroso, consumen xantato y

cianuro (alto consumo de reactivos).

se usa cal para ajustar el pH de manera que las sales disueltas precipiten.

En un exceso de esta en el circuito de plomo deprime la galena.

La flotación de plomo se realiza con colectores sulfhídricos (xantatos , etc.),

con aceite de pino ácido cresilico o alcoholes como espumantes, pH 8 a 10.

La flotación de zinc se realiza con colectores sulfhídricos (xantatos, etc.),

con espumantes convencionales, pH = 12.

Ley de concentrado de plomo es de 70% y la ley de concentrado de zinc es

del orden del 62%.

Partes de la celda de flotación

DIAGRAMA DE FLUJO DE FLOTACION DE PLOMO-ZINC

CONTROL DE FLOTACIONLa práctica usual es la de conducir una separación de dos etapas con la producción

de concentrados de plomo y zinc. Teóricamente deberá ser posible flotar la galena

con xantato etílico o un colector similar sin levantar los minerales de zinc y de

hecho esto puede ocasionalmente hacerse.

El cobre presente entre los dos minerales ya mencionados puede activar una

importante cantidad de zinc, en el que generalmente es de un orden del 8% de

zinc; la combinación del cianuro de sodio y del sulfato de zinc es útil en la flotación

de minerales plomo-zinc.

El cobre debe ser flotado con el plomo en la primera etapa

En la segunda etapa las colas de las celdas primarias de plomo-cobre pasan

a un tanque acondicionador donde los minerales de zinc son activados con

el sulfato de cobre

Siendo deprimida cualquier cantidad de pirita que esté presente con cal. La

activación por un lapso que varía de 15 a 20 minutos es mas común,

especialmente, para el caso de sulfuros de zinc de baja ley.

El aerofloat de sodio se emplea a menudo para este objetivo pues es un

colector selectivos para los sulfuro de zinc; también intervienen los aerofloat

203, 211 y 243

Para producir una espuma demasiado sucia se puede usar ácido cresilico.

Como colector se usa Z-11 entre 0.009 y 0.0454, espumante el MIBC,

también intervienen el NaCN (a 0.0454-0.1816 kg/Ton) y ZnSO4 (a 0.1362 – 0.5448 kg/ton) esto es para el acondicionamiento para flotar plomo

Para flotar Zn debe tener un pH mediante la adición de cal entre 0.454 y 1.816 kg/ton. El grado de pH de llegar entre 8.5 y 11.5, un CuSO4 entre

0.227 y 0.908 kg/ton al 10% de concentración en peso, xantato entre 0.01 y 0.07 kg/ton al 1%.

Para flotación cleaner cada concentrado rougher de Pb y Zn debe ser

llevado a la etapa de limpieza.

Para concentración de plomo la adición de NaCN 0.1816 kg/ton y

ZnSO4 0.5448 kg/ton 20 min de flotación

Para concentración de zinc sin reactivos 10 min de acondicionamiento

y 20 min de flotación.

Tabla de reactivos

Tipo de reactivo Consumo UNIT. kg/ton

CIANURO DE SODIO (NaCN) 0.0454 – 0.1816SULFATO DE ZINC (ZnSO4) 0.1362 – 0.5448XANTATO DE ETILO 0.009 – 0.0454SULFATO DE COBRE (CuSO4) 0.227 – 0.908CAL (Ca(OH)2) 0.454 – 1.816AEROFLOAT 211 0.01362 – 0.0229ACIDO CRESILICO 0.01 – 0.07

ANEXOS

BIBLIOGRAFIA:

Concentración de minerales – universidad de chile – ingeniería de

minas.

Manual de la minería – estudios mineros Perú S.A.C,

MIRAFLORES – LIMA-PERU.

Minerales de plomo-zinc,

http://www.danafloat.com/es/mining_ores/lead_zinc.

Planta concentradora, “manual de flotación”- BRAVO

GALVES, Antonio Cesar, supervisor de operaciones

Tesis USON - MEXICO,

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/554/Capitulo4.pdf

“Apuntes de concentración de minerales”, UNIVERSIDAD

DE ATACAMA – departamento de metalurgia – Dr. ing.

OSVALDO PAVEZ