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FLOTACIN CON AGUA DEMAR
Sergio Castro
Departamento de Ingeniera MetalrgicaUniversidad de Concepcin
Seminario Cytec Flotacin 2010
(21-22 octubre-Antofagasta)
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Objetivo
Analizar y discutir los desarrollosrecientes en relacin al uso de agua de
mar en la flotacin de mineralessulfurados de Cu-Mo.
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Requerimiento de agua
Slo el consumo de agua fresca enplantas concentradoras de cobrealcanza entre 0,4 a 0,8 m3/ton demineral.
El consumo de agua total (aguafresca + agua recuperada) vara en el
rango de 1,0 a 2,5 m3/ton de mineral
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Desalinizacin del agua de mar?
El mar es la mayor reserva de aguapara la industria minera en el Norte deChile; y tambin en otras zonas ridasdel mundo.
La disyuntiva es usarla: condesalinizacin o uso directo?
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Osmsis inversa
La osmsis inversa ofrece una tecnologaefectiva para transformar agua de mar enagua dulce. Sin embargo tiene dos grandes
problemas:
Alto costo
Produccin de salmueras que puedenafectar fuertemente el medio ambiente
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Agua de mar desalinizada?
Se requiere realmente desalinizar el agua de marpara usarla en plantas concentradoras, o puedeusarse sin desalinizar?
El uso directo de agua de mar produce:
1. Corrosin e incrustacin en equipos y estructuras.
2. Problemas metalrgicos en los procesos(molienda, clasificacin, flotacin, espesamiento,filtracin y secado).
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Evaluacin de la flotacin con agua de mar
Un error frecuente es hacer pruebas de laboratorioaplicando las mismas condiciones empleadas conagua dulce, lo cual entrega resultados ms bajosen recuperacin de Cu.
Esto ha llevado en ocasiones a descartar laopcin de uso directo de agua de mar,concluyendo que el problema estara en su alta
salinidad; y por lo tanto la solucin tcnica exigirasu desalinizacin
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Fenmenos fsico-qumicos
Para entender mejor los fenmenosasociados a la flotacin con agua de mar, serevisarn los siguientes tpicos:
Tamao de burbuja Espumacin Flotabilidad de especies minerales Consumo de cal en pulpas de flotacin Qumica del agua de mar
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TAMAO DE BURBUJA
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Efecto del espumante sobre el tamaode burbuja
Es sabido que en flotacin el rol de inhibir la coalescencia de burbujas lodesempea el reactivo espumante. Para caracterizar los espumantes se
usa el concepto de concentracin crtica de coalescencia, CCC.
Evaluacin grfica de los valores de CCC para espumantes del tipo Dowfroth.
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Agua de mar y coalescencia
Effect of the frother MIBC on bubble size in seawater (Castro et al., 2010).
Tambin el agua de mar es capaz de disminuir el tamao de burbuja enausencia de reactivos qumicos. Mientras que en presencia de
espumante ocurre un efecto sinrgico.
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Efecto sobre el holdup de gas
Determining equivalent frother (MIBC) concentration (Jg = 0.7 cm/seg) (Quinn et al., 2007).
Si el espumante y el electrolito disminuyen el tamao de burbuja, ambos debenaumentar el holdup de gas, (para un flujo constante de gas). Esto se demuestra
en la figura, donde con 0,4M de NaCl se logra el mismo holdup que 8,5 ppm de
MIBC.
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El electrolito reduce el tamao deburbuja
Desde el punto de vista del tamao de burbuja y del
holdup de gas, la presencia de un electrolito a
concentracin adecuada, puede sustituir en gran
medida al reactivo espumante en una celda de
flotacin.
Esto explica por qu la flotacin de minerales
naturalmente hidrfobos (p. ej., carbn bituminoso) se
realiza en soluciones salinas (proceso conocido comosalt flotation), y opera perfectamente sin adicin de
ningn espumante ni colector.
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ESPUMACIN
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Efecto del agua de mar sobre la espumacin
La espumacin distingue:
1. Espuma de dos fases (dispersin deaire en una solucin acuosa)
2. Espuma de tres fases (con partculasminerales hidrofbicas, es decir,
espuma de flotacin)
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Efecto del KCl sobre espuma dos fases
Effect of concentration of-terpineol and KCl onfoaming and water content carried by bubbles
(Iskra and Laskowski, 1969).
El aumento en la concentracin del
electrolito KCl (0,1 y 2,0M) disminuye la
altura de la capa de espuma; pero ademsdisminuye el agua arrastrada a la espuma,
p. ej., para el espumante alfa-terpineol
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Espuma de tres fases: rougher
pH
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0
Espesormaximoespum
a,cm
4
5
6
7
8
9
espesor maximo, agua dulce
espesor maximo, agua de mar
pH flotacin rougher
8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0
Alturamxima,cm
0
1
2
3
4
5
6
7
Agua de mar
Agua dulce
pH flotacin rougher
8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0
Alturamxima,cm
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
Agua de marAgua dulce
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FLOTABILIDAD DE ESPECIES MINERALES
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Flotacin de calcopirita
Concentracin colector, ppm
0 4 8 12 16 20
Recuperacin
,%
0
20
40
60
80
100
en agua destilada
en NaCl 0.5 M
en agua de mar
Efecto del IsopX de sodio sobre la flotacin de calcopirita.
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Flotacin de calcopirita
pH
2 4 6 8 10 12
Recuperacin
,%
0
20
40
60
80
100
en NaCl 0.5M
en agua de mar
Efecto del pH sobre la flotacin de calcopirita
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Flotacin de calcocita
0
20
40
60
80
100
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Recovery,%
pH
Distilled water
[NaCl]=0.5M
Sea water
Effect of pH (adjusted by NaOH/HCl) on the flotation of chalcocite in a Hallimond tube
(15 mg/L IsopX and 10 mg/L amyl alcohol) (Alvarez and Castro, 1976).
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Flotacin de pirita
0
20
40
60
80
100
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Recovery,
%
pH
Distilled water
[NaCl]=0.5M
Sea water
Effect of pH (adjusted by NaOH/HCl) on the flotation of pyrite in a Hallimond tube (15
mg/L IsopX and 10 mg/L amyl alcohol). (Alvarez and Castro, 1976).
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Flotacin de molibdenita
[NaCl], g/L
0 10 20 30 40 50 60
RecuperacinM
oS2,%
50
60
70
80
90
100
Sin Cal
Con Cal; pH=7
Con Cal; pH=8
Con Cal; pH=9
Con Cal; pH=10
Recuperacin MoS2 v/s [NaCl] g/L, con 10 ppm de Xantato, 10 ppm de MIBC, a
distintos pH (con Cal como regulador de pH) (Castro et al, 2007).
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QUMICA DEL AGUA DE MAR
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Composicin qumica agua de mar
Iones Concentracin ppm, (mg/kg) Cloruro (Cl-) 19345
Sodio (Na+) 10752
Sulfato (SO42-) 2701
Magnesio (Mg2+) 1295
Calcio (Ca2+) 416 Potasio (K+) 390
Bicarbonato (HCO3-) 145
Bromuro (Br-) 66
Borato (BO33-) 27
Estroncio (Sr2+
) 13 Fluoruro (F-) 1
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Efecto buffer
El agua de mar tiene un pH alrededor de 7,8-8,2 ypresenta un marcado efecto buffer o tampn, porlo cual tiende a mantener constante el pH frente ala adicin de un agente alcalinizante
2 2 2 3CO H O H CO+
2 3 3H CO H HCO
+ -+
2 3
3 3HBO H BO
3 3HCO H CO
- + =+
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Consumo de cal
En agua de mar se produce un mayor consumo de cal en laregulacin del pH, comparado con agua dulce
pH
7 8 9 10 11
Limecomsumption,kg/ton
0
2
4
6
8
10
12
Fresh water
25% seawater
50% seawater
75% seawater
80% seawater
Effect of seawater dilution on consumption of lime needed to adjust pH in the flotation of a coppersulfide ore (Castro et al., 2010).
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Reacciones de precipitacin
Reacciones de precipitacin con cal:
( ) ( )2 22 2
Ca OH Mg Mg OH Ca+ +
+ +
( )22
Ca 2OH Ca OH+ -
+
( ) 23 32Ca OH CO CaCO 2OH- -
+ +
( ) 23 32Mg OH CO MgCO 2OH- -
+ +
( ) 24 42Mg OH SO MgSO 2OH- -
+ +
( ) 24 2 4 22Ca OH SO 2H O CaSO 2H O 2OH- -
+ + +
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FLOTACIN A ESCALA PLANTA
PILOTO EN AGUA DE MAR(mineral Andacollo)
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Condiciones de pH
El pH rougher ptimo para mineralessulfurados secundarios de cobre es msbajo comparado con el pH en agua fresca(de pH 10,5 baja a pH 8,5-9,5).
El pH es crtico en etapas de limpiezas.
Para minerales secundarios, la ley de Cuen concentrado cae fuertemente con elaumento del pH entre pH 9,0 y 10,5.
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Pilotajes Andacollo
Para una mena secundaria constituida porcalcosina y calcopirita: 1,2%Cu total y0,1%Cu soluble. Se logr un concentradode 30%Cu, con una recuperacin de Cu de75%.
Para una mena primaria (calcopirita), con
ley de 0,56%Cu y 0,08% Cu soluble, selogr un concentrado de 27%Cu y 80% derecuperacin.
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Mineral de Andacollo
pH Cleaner
8.8 9.2 9.6 10.0 10.4 10.8
Leyconcentradofinal,%
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Recuperacincleaner,%
65
70
75
80
85
90
95
Ley concentrado final, %
Recuperacin cleaner, %
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Flotacin prfido secundario Andacollo
La recuperacin de Mo en flotacincolectiva (kerosene al molino), lleg a 50%y 71%, para mineral secundario y primario
respectivamente.
La flotacin selectiva Cu-Mo con eldepresante LR-744 no mostr buenosresultados.
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Flotacin a escala industrial con
agua de mar
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Plantas industriales
El uso de agua de mar en plantas deflotacin de la pequea minera se remontaa la dcada de 1930 en Chile (Tocopilla).
Entre las plantas que operan hoy con aguade mar destacan:
Mediana minera: Planta Las Luces Gran Minera: Planta Esperanza 95.000 TPD
(actualmente en puesta en Marcha)
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Problemas metalrgicos
Minerales con alto contenido de piritaintroducen problemas de ley deconcentrado; y de recuperacin de Cu yMo en etapas de limpieza, al usar cal como
depresor, especialmente a pH mayor a10,5.
Activacin de pirita por iones Cu2+,generados por reacciones redox queocurren al entrar en contacto sulfuros deCu y Fe en un medio acuoso salino(efectos galvnicos).
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fin de la presentacin
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