1 LA PREPARACIN DE LA LECHADA DE CAL Y SU IMPACTO EN LA EFICIENCIA DEL PROCESO DE FLOTACIN Y COSTO DE OPERACIN Mohamad Hassibi y Imman Singh Chemco Systems L. P. Technical Paper presentado en el I International Congress of Minerals Flotation Agosto 2014 - Lima Per RESUMEN LaqumicasuperficialdelamayoradelosmineralesseveafectadaporelPh.Engeneralla mayoradelosmineralesdesarrollanunacargapositivasuperficialencondicionescidasyuna carga superficial negativa en condiciones alcalinas. Dado que cada mineral cambia desde una carga negativa a una carga positiva con un determinado pH, podemos modificar la atraccin de los colectores de sus superficies mediante el ajuste del pH . ElcontroldelpHesmuycrticoenlaoperacindelasplantasdeflotacin.UncontroldepH adecuadotendrcomoresultadounmayorrendimientodeproductos,reduccindelconsumode reactivos y reduccin de costos de operacin. La condicin de la espuma depende directamente del pH y esta es controlada por la regulacin del caudal de lechada de cal, para mantener el pH dentro del rango aceptable. En la mayora de los sistemas de flotacin de sulfuros, el pH se controla mediante la regulacin del caudal de lechada de cal (hidrxido de calcio) en el proceso. Es muy importante tener una lechada de cal de buena calidad y consistente, para tener en el proceso de flotacin, un adecuado control del pH. La calidad de la lechada de cal [Ca(OH)2] depende de su proceso de preparacin y de los parmetros del proceso de hidratacin tales como la relacin agua/cal, la temperatura de apagado y la relacin de agitacin. Unadecuadoprocesodepreparacindelechadadecal,producirunincrementoenelrea superficialdelaspartculasycrearunadistribucinuniformedepartculas.Estotendrcomo resultadounamayorreactividady unamenorrelacin de sedimentacin, quelas lechadasde cal producidas por ahogamiento (Drowning). 2 INTRODUCCIN ElefectodelpHenlaespumadeflotacines bienconocido;elpHcontrolalosreactivoso productos qumicos como el hidrxido de calcio que tambin actan como modificadores. El Ph tieneefectosmuycomplejossobreelproceso deflotacin,enparticularlaformaenque cambialaadsorcindecadacolectorsobrela superficiedelmineral.Porlotanto,esposible manejarlaatraccindeloscolectoresalas superficiesmineralesporcontroldelpH. CuandoCa(OH)2sedisuelve,aportaionesde calcio,queadsorbensobrelassuperficies minerales.Tambinesunlcalifuerte,por tanto,eselmsampliamenteutilizadoenel control del proceso de flotacin de sulfuros. Es deprimordialqueunaaltacalidadyuna densidaduniformedelalechadadecal,sea requeridaparaunadecuadocontroldel proceso de flotacin . TEXTO. . La flotacin de espuma, es uno de los mtodos masutilizadosdeseparacindeminerales. Tambin es una de las formas ms sencillas, y mtodoeconmicoparasepararyconcentrar elementosvaliososdelmineral.Esteproceso dependedelanaturalhidrofobicidaddel mineral. Cuando se burbujea aire a travs de la pulpa, los minerales hidrofbicos se adherirn a lasburbujasdeaireyalcanzarnlasuperficie formando la espuma, entonces esta espuma es retirada para su tratamiento posterior. Enlaflotacindemineralessulfuradosla eficienciadelprocesoescontrolada principalmente,mediantelaadicinde determinadosproductosqumicos,conocidos como"colectores"yporelcontroldelpH (modificadores).Loscolectoresseagregan paraaumentarlahidrofobicidaddelos minerales.Loscolectoressoncompuestos orgnicosmineralesquehacenque determinadosmineraleshidrfugos seleccionados, repelan el agua por la adsorcin demolculasoionesdelasuperficiedel mineral.Estoreducelaestabilidaddelacapa hidratada,separandolasuperficiemineral desdelaburbujadeairealaburbujahastaun nivel tal que el acoplamiento de las partculas a la burbuja puede ser hecha en contacto (1).Los XantatossonlosColectoresmscomunes usados en la recuperacin de sulfuros de metal ElpHjuegaunrolmuyimportanteenel proceso de flotacin. A pH inferior, los Xantatos sedescomponeasureactantes.Tambinla superficiequmicadelamayoradelos minerales se ve afectada por el pH. La mayora de los minerales desarrollan una carga positiva superficialencondicionescidasyunacarga negativaencondicionesalcalinas.Dadolos cambiosdecadamineraldecargado negativamenteacargadopositivamenteenun determinado pH, podemos manejar la atraccin de los colectores de sus superficies por ajustes del pH. La adsorcin de los iones de xantato de la superficie del mineral es tambin una funcin del pH. El Control de pH es muy crtico en la planta de flotacin, el control adecuado del pH dar como resultado: Incrementa la produccin Reduce el consumo de reactivos Reduce el costo de operacin Enlamayoradelossistemasdeflotacinde sulfuros,elpHsecontrolamediantelaadicin dehidrxidodecalcio(modificador)enel proceso.DebidoaquelamedicindepHes logartmica,porsunaturaleza,unaunidadde cambioenelpH,causadiezcambiosenla carga(concentracindeiones).Esmuy importantetenerunabuenacalidadyuna densidadconsistentedelechadadecal,para tener un adecuado control del pH en el proceso de flotacin. Variosfactoresafectanelfuncionamiento apropiadodelsistemadecontroldepH,los mayores factores son: Capacidad de Reactividad/Neutralizacin de la lechada de cal [(Ca(OH)2]Densidad de la lechada de cal [(Ca(OH)2] Disponibilidaddelsistemade alimentacindeCa(OH)2para suministrar la demanda con rapidez. Mediciones fiable del pH Capacidaddelsistemadeflotaciny diseo del mezclador Lareactividadyladensidadsonlosdos problemasprincipalesqueafectanel funcionamiento del sistema da a da. Los otros problemassonprincipalmenteelsistemade 3 diseo,losquedebenserconsiderados durante la fase de diseo. LosfactoresqueafectanlaReactividad/ Neutralizacin del Hidrxido de Calcio son: Calidad de la Cal (CaO) Proceso de Apagado ManejoyAlmacenamiento de lalechada de cal Calidad de la Cal Lostresfactoresprincipalesquedeterminanla calidaddelCaOson:elporcentajedeCaO disponiblevsCaOcontenido;laspartculasde cal suaveo quemada (Soft or Hard Burnt); y la cantidaddecalconapagadoareo.Las impurezasyelbajocontenidodeCaO,reduce la eficiencia por tonelada de cal usada. El CaO producidoconCarbonatodeCalciode diferentescomposicionesysumtodode calcinacintendrndiferentescontenidosde calor. Estassonclasificadasgeneralmentecomocal dealtareactividad,caldereactividadmediay cal de reactividad baja AsumiendoquenecesitamosunaTemperatura deApagadode76.7C(170F), necesitaremosqueelaguadeentradaparael proceso de apagado tenga: 1.7C(35F)paraunaCaldeAlta Reactividad 10C (50F) para una Cal de Reactividad Media 21.1C (70F) para una cal de reactividad baja Elcalorcontenidodeestostiposdecalestn indicados en el grfico o carta de la figura N1 Fig. 1 Contenido de calor de varios tipos de Cal4 Proceso de Apagado ElApagado(Slaking),eselprocesode hidratacin, en el cual un exceso de agua es utilizadoparahidratarelCaOydancomo resultado una forma de lechada. CaO + H2O Ca(OH)2 + Calor (1) ElprocesodeApagadoafectaelrea superficialdelaspartculasdehidrxidode calcioformadoyestareasuperficial determinalarelacindereaccin.Cuanto mayoreselreasuperficialestase correlacionaconunamayorcapacidady eficiencia. Es primordial una alta rea superficial ya que el Ca (OH)2 se debe disolver para formar los ioneshidroxilosantesdelareaccin.Esta ionizacin tiene lugar slo en la interfaz de la solucindepartculas(2).Unamayorrea superficial,darcomoresultadounmenor consumocalcuandosecomparacon lechadadecalconmenorreasuperficialo mayor tamao de las partculas. Losfactoresqueinfluyenenelprocesode apagadoyqueafectanelreasuperficialde los cristales formados, es la relacin de CaO : Agua que se utiliza para el Apagado y de la temperaturadelApagado.Las investigacioneshandemostradoqueel excesodeaguadeapagado,tendrcomo resultadounmayortamaodelaspartculas de hidratos (4). LahidratacindelCaOesunareaccin qumica exotrmica, 1 lb CaO genera aprox. 480 BTU de calor Adicionarexcesodeaguapuederesultaren unacadadelatemperaturadeapagado. Dadoquelatemperaturaesunodelos factores ms importantes que afectan el rea superficialespecfica,esesencialelcontrol delatemperaturaparaunacalidaduniforme del producto (3) LatemperaturadeApagadopuedeser mantenida,controlandolatemperaturade entradadelaguadeprocesoqueingresaal Apagador,ocontrolandolarelacinAgua: CaO.Unaagitacinapropiadaenlalechada decalduranteelprocesodeapagadoes tambinmuyimportante.Unmezcladorbien diseado,puedeasegurarunaagitacin vigorosa y continua durante todo el tiempo de lapreparacindelalechada.Estopermite queelsistemamantengaunamezcla homogneadentrodelApagador(slaker), rompiendotrozosslidosdefinos aglomeradosymejorandolatransferencia msicaycalor.Estoevitarel sobrecalentamientolocalizado,loquehace disminuirlareactividaddelacal.Esto tambinpermitealsistemamanteneruna mayoruniformidaddetemperaturaalta duranteelprocesodeApagado.Muypocao una baja agitacin tendr como resultado una desigualdistribucindetemperaturadentro delacmaradelApagador(slaker) generando puntos calientes y puntos fros. Lospuntoscalientesresultanalapagarcontemperaturaporencimadelos100C (212F).Elapagaraestastemperaturasse traduceenlageneracindecristales hexagonales(5)degrantamaoyreducida rea superficial. Unalechadadecalcorrectamenteapagada, debeserenfriadapordebajodelos48,5C (120F)paraevitarlaaglomeracinde cristalesdehidratoconotraspartculasfinas de hidratos. Laaglomeracindepartculasfinasde hidratos,reduceelreasuperficial;porlo tantoeltiempodepermanenciaenun Apagador (slaker) tiene que estar optimizado paraeltipodecalausarylacalidaddel agua .de apagado. Unanlisisdeladistribucindeltamaode partculasdecalcorrectamenteapagadase muestra a continuacin en la Fig 2. 5 Fig. 2 Anlisis de distribucin de tamao de partculas de una cal apagada 6 Fig. 3 Anlisis de distribucin de tamao de partculas de una cal apagada por ahogamiento (Drowned) DospruebasdeApagadodeCalfueron hechasutilizandolamismacalylamisma agua EnlaPruebaA,elaguadeapagadoinicial fuecalentadaa24.9C(76.8F)yel incrementodetemperaturafuede48C (118.4F), lo que indicaba que era una cal de altareactividad.LaPruebaB,fuerealizado conlamismacalyconlatemperaturainicial del agua de 35.2C (95.3F).Elincrementodetemperaturafuede52.9C (127.2F).Lasegundapruebamuestraunincremento enlatemperaturade4.2C(39.6F)cuando es comparada con la Prueba A Lamuestradecalfueusadadeacuerdoal mtodo ASTM C110. La cal fue pulverizada auntamaosobremalla6(3.35mm),.100 gramosdecalfueapagadacon400mlde agua durante 15 minutos. 7 Fig 4 Tasa de Apagado de Cal Viva Test A 8 Fig 5 Tasa de Apagado de Cal Viva Test B A pesar de que el aumento de la temperatura no fue grande, el impacto sobre el tamao de laspartculasfuenotable.Elgrfico"C" muestraeltamaodelaspartculasdela hidratacindelaspartculasdelaspruebas "A" y "B". El tamao de partcula D50, de la prueba "A" fue 10,24 m y el D50 para la prueba "B" fue 8,32 m. Lapruebaanteriordemuestraqueconel apagadodecalatemperaturasuperioral tamaodelaspartculasdehidratacines reducido,porlotantolasuperficieespecfica delhidratoesincrementada,loquese traducirenunamayoreficienciade neutralizaciny,portanto,unareduccinde consumo cal 9 Fig. 6 Efecto de la Temperatura en el Agua de Apagado Test C1 10 Fig. 7 Efecto de la Temperatura en el Agua de Apagado Test C2 11 AlmacenamientoyManejodela lechada de Cal - Ca(OH)2 Hidrxido de calcio no deben estar expuestos aunaatmsferaaltaenCO2.Altas cantidades de CO2 causar la carbonatacin espontneadelhidrxidodecalcio(6),en suspensin Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O(2) La solubilidad de Ca(OH)2 en el agua es muy bajayloscristalesdelhidratoestn suspendidos.Unabuenayapropiada agitacinenelestanquedealmacenamiento evitarlaformacindeaglomeradosy decantaciones. La velocidad de flujo debe ser altaparaprevenircualquierdepositoenlas caeras Laconsistenciay/odedensidaddela lechadadecaldebeserunaconstantepara el apropiado control del pH. Variaciones en la densidad de la mezcla alterar el pH y el lazo decontrolnuncasercapazdealcanzarun estadoestable.Estotendrcomoresultado queellazodecontroloscilar,loqueasu vez dar lugar a una sobrealimentacin o una subalimentacin de cal El Apagador (slaker) debe ser diseado para mantener una produccin con la temperatura constanteentre76,6Ca82,3C(170Fa 180F)yproducirunalechadadecalcon unadensidadconstantede1.15(20%de slidos). Paraalcanzaresto,elCaOyelaguadeben seradicionadosenunarelacinconstantey latemperaturadeentradadelaguade apagado, debe ser controlada para mantener latemperaturadeapagadodeseada.An ms, para compensar la variacin de la cal a granelylasvariacionesdeladensidad volumtricaenelalimentacindecal,el alimentadordecaldebeserunalimentador galvanomtricoconunaprecisinde 0,05%. Un monitor de densidad de lechada decalseutilizaparamedirladensidadyel controldelarelacin,paramantenerla densidad deseada de la lechada de cal. CONCLUSION En la mayora de los sistemas de flotacin de sulfuroselPhsecontrolamediantela regulacin del flujo dehidrxido de calcio en el proceso Esmuyimportantetenerunabuena consistenciaycalidaddelalechadadecal, para tener una apropiado control del pH en el proceso de flotacin. LaCalidaddelCa(OH)2,dependedel procesodeapagadoylosparmetrosdela hidratacin, tales como la relacin Agua:Cal, laTemperaturadeApagadoylaRelacin de agitacin. UnprocesoapropiadodeApagadodeCal, producir un incremento en el rea superficial ycrearunadistribucindepartculas uniformes,loquedarcomoresultadouna lechadadecaldealtareactividad,menor consumodecal,yunalentarelacinde sedimentacin(precipitacin)quelalechada decalproducidaporelsistemade ahogamiento Drowning 12 REFERENCIAS (1)Mineral Processing Technology, B.A. Wills, 3rd Ed. 1984. (2) AcidNeutralizationwithLimeforEnvironmentalControlandManufacturing Processes, C. J. Lewis and R. S. Boynton. Bulletin 216. National Lime Association (3)AnOverviewofLimeSlakingandFactorsthataffecttheProcessRev1, M. Hassibi. Chemco Systems, L.P. February 2009 (4)FactorsAffectingQuicklimeConsumptioninDryFGD,M.Hassibi.Chemco Systems L.P. (5)Practical Lime Slaking, E.F. Hively. Alis Mineral System, Grinding Division (6)MineralTrappingofCO2viaOilShaleAshAqueousCarbonation,M.Uibuand R. Kuusik. 2009a F