FLOTACION DE MINERALES DEL COBRE PLOMO Y ZING
DEFINICION DE FLOTACION:
Este proceso es quizas el más importante de los desarrollados para el procesamiento
de los minerales y que hacen posible la recuperación de valores de baja ley
Siempre se penso que era un arte el lograr que una particula se vuelva hidrofobica ,se
junte a una burbuja de aire y (formando un conjunto de menor densidad que el agua)
flote hacia la superficie.
La selectividad y el desarrollo logrado finalmente en la flotación hasta nuestros dias
(sean la flotacion en celdas de gran volumen y en columnas), hacen que estos
conceptos se entiendan cada vez mejor.
La flotacion dificilmente sera reemplazada en el tiempo, su relevancia en la metalurgia
del procesamiento de minerales aún no ha sido medida en su real magnitud,influye
tanto en la metalurgia extractiva que sin este proceso, dificilmente hubieran podido
desarrollarse sistemas posteriores como los de tostacion ,conversion, fusion y
refinacion
Este proceso comenzo en el siglo anterior y es seguro que permanecera en le tercer
milenio
TIPOS DE FLOTACION
FLOTACION POR ESPUMA:
Es el proceso que separa minerales que estan en suspension en
agua(pulpa),atacandolos con una burbuja de aire que selectivamente hace que el
grupo de minerales valiosos floten a superficie.
Es el proceso mas comun que se aplica para concentrar minerales,los mismos que
posteriormente seran fundidos hasta logarar la mayor parte de metales.
los minerales flotables son de dos tipos: polares y no polares, se hace esta destinción
de acuerdo al enlace superficial.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 1
la superficie de los minerales no polares tiene enlaces relativamente muy debiles,
dificiles para hidratar ,en consecuencia estos son hidrofobicos. los minerales no
polares (que incluyen el grafito, azufre, molibdenita,carbon y talco) son todos
naturalmente flotables al estado puro.
los minerales de estas menas requieren normalmente la adicion de algunos colectores
tipo: aceites, petroleo,kerosene y/o destilados del carbón. estos reactivos ayudaran a
incrementar la hidrofobicidad de la fracción flotable.
los minerales polares tienen superficialmente fuertes enlaces covalentes o iónicos con
alta energia libre.
la hidratación de la superficie es muy rapida debido a la fuerte reaccion con las
moleculas de agua, formando rapidamente capas sobre la superficie del mineral. asi es
como se hacen hidrofilicas o mojables. los minerales se agrupan segun la magnitud de
la polaridad
En el grupo 1 figuran los sulfuros con excepcion de los metales puros. su flotacion no
es uniforme y puede ser subdividido en 3 subgrupos:
1.- aquellos minerales que en su superficie forman un dimero o ditiolate al contacto
con el colector sea: xantato ,ditiofosfato,mercaptano, tionocarbamato o xantato
formiato, es el caso de la covelita, calcopirita,estibina, arsenopirita, pirita, esfalerita,
oropimente, rejalgar, y los nativos, Au, Pt, Ag y Cu
2.- Aquellos que forman xantatos metalicos ( galena, bornita, chalcopirita)
3.- son los otros donde se indica ambiguedad entre los enlaces que estan en el cation
metalico o la superficie de los atomos de azufre.
FLOTACION BULK:
Es un termino no muy preciso. generalmente es una flotacion de una sola etapa, con
desbaste y agotamiento, donde un mineral simple o un grupo de minerales valiosos
son separados de las gangas.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 2
El ejemplo mas simple es la flotacion de diversas especies de sulfuros de cobre de una
mena que tambien contiene pirita e insolubles
FLOTACION DIFERENCIAL:
Es el termino que describe la separacion de menas complejas, la separación individual
de minerales de flotacion similar (cobre, plomo,zing, plata y oro de una sola mena; o
molibdenita de un concentrado de cobre justificando economicamente el proceso y
que involucra el uso de reactivos( colectores, espumantes, depresantes y activadores)
REACTIVOS EMPLEADOS EN LA FLOTACION:
Los usados en flotacion de minerales son por lo general modificadores interfaciales de
tensión superficial, modificadores quimicos de superficie y/o floculantes la clasificacion
se divide en tres tipos:
-colectores
-espumantes
- modificadores;activadores y depresores
COLECTOR
La funcion primaria del colector es acelerar la velocidad de este proceso; otros
consideran que actuan aglomerando particulas finas
son reactivos que cubren y reaccionan con la superficie de los minerales, haciendolas
repelente al agua y que se le puede adherir burbujas de aire. los colectores de sulfuros
minerales contiene azufre y son thioles o pueden hidrolizar a thiol. los minerales no
sulfuros y no metalicos son flotados normalmente empleando colectores tipo ácido
graso, aminas, compuestos de amonio cuaternario, sulfonato ó pétroleo
ESPUMANTES:
son reactivos de activacion superficial que ayudan en la estabilizacion de las espumas ó
burbujas de aire. los agentes espumantes comunmente empleados son alcoholes poco
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 3
solubles en agua, o los espumantes mas modernos, que son variedades eteres de
poliglicol, que son en su mayoria, completamente miscibles en agua.
MODIFICADORES:
No existe mucha claridad entre la funcion de un agente inorganico como ayuda de
flotacion. por ejemplo para controlar el ph se usa cal, pero como este producto
contiene el cation calcio y se sabe que este es depresante de piritas ,para flotaciones
de cobre y depresor de cuarzo y talco en flotaciones de minerales de plata, por esto es
que la cal debe ser considerada como un modificador de dos funciones contrapuestas.
Los silicatos y fosfatos actuan como modificadores cuando son usados para controlar
el efecto de las impurezas aniónicas o catiónicas en la flotación del agua ,pero pueden
tambien actuar como activadores o depresantes para otros sistemas de flotación. otro
ejemplo de esta dualidad de funciones es el del anión sulfihidrilo que puede ser
depresante para sulfuros de cobre (especialmente en la separación de cobre-
molibdenita) pero bajo un control estricto de su concentración puede resultar un buen
sulfidizante para activar oxidos de cobre.
MECANISMO DE LA FLOTACION
La morfologia de la flotacion por espuma no es muy clara en sistemas a escala
industrial. pero en terminos macroscopicos se puede explicar como que, las espumas
de concentrado se forman debido a una captura selectiva del mineral en la zona de
generacion de burbujas, luego sigue una segunda zona donde esta ocurriendo la
coagulación de una discreta corriente de burbujas conformando una pequeña espuma
Estas dos primeras zonas se identifican como la pulpa de la celda de flotacion, la altura
puede ser fijada por un mecanismo de control de nivel.
La tercera región aparece cuando la fase gaseosa predomina sobre la fase liquida
conformando una zona de espuma estable (que es evacuada por el labio superior dela
celda).
La altura de esta capa de espumas puede ser fijada tanto por diseño como por el
operador,las variables de operacion que deben de ser consideradas son muchas las
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 4
mas importantes : densidad de pulpa, flujo de velocidad de aireación, intensidad de
agitación, altura de interfase pulpa/espuma y altura del overflow para evacuación de
espumas
FLOTACIÓN DE COBRE PLOMO Y ZINC
El tratamiento metalúrgico comprende la obtención de tres concentrados en las
siguientes etapas:
Flotación bulk Cu-Pb deprimiendo simultáneamente la esfalerita y pirita.
Activación y flotación de la esfalerita deprimiendo nuevamente la pirita.
Separación del Cu-Pb obtenido en la primera etapa.
Alternativas, como flotación bulk Cu-Pb-Zn ó flotación en tres etapas: primero el cobre,
luego el plomo, y finalmente el zinc, no son usuales.
FLOTACIÓN DE BULK COBRE-PLOMO
Esta flotación se realiza con una depresión simultánea de sulfuros de zinc y hierro, la
flotación cobre – plomo se realiza a pH natural o levemente alcalino utilizando
xantatos y dithiofosfatos como colectores, la depresión de la pirita y esfalerita se logra
mediante el uso de cal, cianuro, bisulfito y sulfato de zinc en dosificaciones que no
afecten la flotación del cobre que es deprimido por el cianuro y el plomo por el
bisulfito en concentraciones altas.
Además, se debe agregar que el sulfuro de cobre flota entre pH: 3 y 12, y el pH de
flotación de la galena está en el rango neutro a ligeramente alcalino, y cuando tiene
alto contenido de plata el plomo tiende a deprimirse a pH mayor a 9.5.
DEPRESIÓN DE ESFALERITA Y PIRITA
Durante la flotación Bulk Cu-Pb, la pirita se deprime con cianuro y bisulfito de sodio y
la esfalerita con sulfato de zinc.
Se ha determinado la existencia de Fe4 [Fe (CN)6]3 sobre la superficie de la pirita, no
permitiendo que ésta flote.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 5
El bisulfito deprime la pirita, al descomponer los xantatos, dixantógenos y luego el
alcohol componente del xantato.
El motivo por el cual la esfalerita flota indebidamente en el bulk depende de cada
mineral, las causas puede ser:
Asociación mineralógica Cu-Zn o Pb-Zn
Arrastre de sulfuros de zinc durante la flotación bulk por factores mecánicos.
Activación natural de la esfalerita debido a la presencia de iones metálicos Cu, Ag, As,
Sb, Cd, en el mineral o en el agua de tratamiento.
Los dos primeros factores pueden ser regulados mejorando las condiciones de
molienda, dosificación de reactivos y eficiencia de remoción de espumas.
El tercer factor es un tema difícil aunque puede ser parcialmente controlado por
dosificación de reactivos depresores tales como el sulfato de zinc, cianuros, bisulfitos o
sulfuro de sodio.
ACTIVACIÓN Y FLOTACIÓN DE SULFUROS DE ZINC
La esfalerita no adsorbe xantatos de cadena corta sin activación previa, esta activación
consiste en el recubrimiento de la esfalerita por una capa de un ión activante que
formará una superficie que podrá interaccionar con el xantato.
El mecanismo de activación está definido por una reacción general expresada del
siguiente modo:
ZnS+ + M2+ -----> MS+ + Zn2+
Para la flotación de la esfalerita de las colas de laflotación Cu – Pb, se usa
generalmente CuSO4 como activante,
ZnS + CuSO4 -------> Zn 2+ + SO42- + CuS
Simultáneamente, es necesario deprimir la pirita usualmente con cal, por elevación del
pH hasta valores entre 8.5 – 12, la pirita en este rango de pH no flota al inhibirse la
formación de dixantógenos que es la especie colectora.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 6
Separación de cobre-plomo
Estos son clasificados de acuerdo al mineral que va a ser deprimido en:
– Depresión de minerales de cobre
– Depresión de los minerales de plomo
El primer factor a ser considerado es la relación en peso de contenido de cobre/plomo,
En algunos casos el dezincado, es una alternativa previa a la separación, cuando se
obtenga la liberación o desactivación del zinc.
En resumen, se incrementan los contenidos de minerales de cobre, esfalerita, pirita e
insolubles cuando se usa el procedimiento de depresión con NaCN/ZnO, o se
incrementa a la galena los contenidos de pirita, esfalerita e insolubles en el caso del
uso de dicromato.
Depresión de minerales de cobre
Cianuro de sodio:
La utilización del NaCN solo es posible donde la presencia de minerales secundarios de
cobre o metales como Ag/Au es nula; es decir, donde no existe el peligro de disolución
de valores.
En casos extremos y debido al excesivo uso de colectores en la obtención del
concentrado bulk es necesario aplicar un lavado previo del concentrado, resorción con
Na2S o carbón activado.
Cianuro de sodio y compuestos:
Existen pocos reactivos depresores para minerales de cobre, principalmente se basan
en el uso de NaCN, tanto puro como en mezcla con ZnSO4 ó con ZnO adicionalmente se
puede utilizar las mezclas en mención con CaO, sulfato de amonio, otros
procedimientos son con el empleo de permanganato y tiourea.
Permanganatos:
Su posible aplicación es de gran interés ya que posee algunas ventajas en comparación
con el NaCN o con el complejo NaCN / ZnO, no produce disolución de valores de Au/Ag
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 7
o minerales de cobre secundarios, su aplicación requiere de condiciones
excesivamente críticas.
DEPRESIÓN DE MINERALES DE PLOMO
Reactivos con esta característica son: SO2, bisulfitos, sulfitos en combinación con
sulfato ferroso, tiosulfato, hiposulfitos, bicromatos y CaO, ellos poseen algunas
ventajas en comparación con el NaCN / ZnO sobretodo en lo referente a la no
disolución de metales preciosos y/o cobres secundarios.
Bisulfitos, sulfitos:
Permiten la depresión de los minerales de plomo, pero también presentan efecto
depresor sobre los de zinc, Con la presencia de minerales secundarios de cobre la
precisión de separación es afectada ligeramente por la disolución de cobre, siendo
estos iones absorbidos por la galena lo cual impide su depresión, este efecto negativo
puede ser contrarrestado por adición de S, con lo cual se logra precipitar iones de
cobre
El acondicionamiento requerido es casi nulo y la adición por etapas es conveniente, en
el caso de la presencia de minerales de cobre secundarios y dependiendo de la
proporción existente, el tiempo de acondicionamiento debe ser evaluado
cuidadosamente.
Dicromato:
Las propiedades oxidantes son similares a las mostradas por los reactivos anteriores,
excepto que presenta un menor poder depresor para los minerales de zinc en
comparación con el bisulfito.
En algunas concentradoras se le utiliza junto con el R-610 u otras dextrinas lo cual
incrementa su poder depresor sobre la galena.
La eficiencia de separación Cu - Pb es afectada por la calidad del bulk tratado, cuando
el desplazamiento de Zn y Fe al concentrado es mayor se reduce la eficiencia de
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 8
separación, posiblemente debido al mayor nivel de adición de colectores, presencia de
sales solubles y/o reducción de reactivos depresores.
Carboximetil celulosa
Una de las aplicaciones de la carboximetil celulosa en minería es en el proceso de
separación plomo-cobre, actúa como parte del reactivo depresor de plomo.
Facilita la función del dicromato de sodio sobre las superficies de la galena y la del
fosfato monosódico que es un dispersor, desde el punto de vista ecológico es una
buena alternativa.
Composición del reactivo depresor:
- Dicromato de sodio (60%)
- Carboximetil celulosa (20%) y
- Fosfato monosódico (20%)
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 9
Minerales Cupríferos
Como mineral de cobre está la calcopirita, calcosita, covelita, tetraedrita y bornita
Minerales Zincíferos
Como mineral de zinc está la esfalerita.
Minerales Plumbíferos
Como mineral de plomo está la galena.
Otros Minerales
En este grupo se encuentran las gangas dentro de éstas están los silicatos y
carbonatos.
Distribución volumétrica:
La distribución volumétrica realizada en esta muestra se ha hecho sobre la base de la
Tabla N.° 2, los minerales que han intervenido en el análisis modal y es como sigue:
Grados de liberación:
Los grados de liberación que presentan los minerales que han intervenido en el análisis
modal de la muestra, nos indican las diferentes dificultades que han encontrado
durante la etapa de la molienda, dichos grados de liberación son proporcionados en
porcentajes los cuales se indican en la Tabla N.° 3.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 10
Interpretación de los grados de liberacion:
De acuerdo a las dos tablas que se muestran anteriormente, la
interpretación de los grados de liberación es como sigue:
La esfalerita ocupa el 6,04% del volumen total de la muestra, de
este volumen el 98,75% se halla libre, mientras que el 1,25%
restante se encuentra aún en intercrecimientos, siendo el
motivo de su no liberación total los diferentes tipos geométricos
de entrelazamientos en los cuales están inmersos, tal como se
pueden apreciar en la Tabla N.º 3.
La calcopirita ocupa el 1,67 % del volumen total de la muestra,
de este volumen el 98,92% se halla libre, mientras que el 1,08%
restante se encuentra aún entrelazado, siendo el motivo de su
no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
La pirrotina ocupa el 0,91% del volumen total de la muestra, de
este volumen el 97,09% se halla libre, mientras que el 2,91%
restante se encuentra aún entrelazado, siendo el motivo de su
no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
La arsenopirita ocupa el 1,13 % del volumen total de la muestra,
de este volumen el 98,04% se halla libre, mientras que el 1,96%
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 11
restante se encuentra aún entrelazado, siendo el motivo de su
no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
La pirita ocupa el 6,84% del volumen total de la muestra, de
este volumen el 95,55% se halla libre, mientras que el 4,45%
restante se encuentra aún entrelazado, siendo el motivo de su
no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
La goethita ocupa el 0,21% del volumen total de la muestra, de
este volumen el 83,33% se halla libre, mientras que el 16,67%
restante se encuentra aún liberación total los diferentes tipos
geométricos de entrelazamientos en los cuales están inmersos.
La galena ocupa el 5,86% del volumen total de la muestra, de
este volumen el 93,00% se halla libre, mientras que el 7,00%
restante se encuentra aún entrelazado, siendo el motivo de su
no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
La tetraedrita ocupa el 0,60% del volumen total de la muestra,
de este volumen el 93,30% se halla libre, mientras que el 6.70%
restante se encuentra aún entrelazada, siendo el motivo de su
no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
Las gangas ocupa el 84,74% del volumen total de la muestra, de
este volumen el 99,77% se halla libre, mientras que el 0,23%
restante se encuentra aún en ínter crecimientos, siendo el motivo de
su no liberación total los diferentes tipos geométricos de
entrelazamientos en los cuales están inmersos.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 12
Fotomicrografía:
A continuación se muestran las micrografías tomadas durante el estudio que
son muestras fehacientes de lo observado, Ver Figuras: 2, 3, 4 y 5
Análisis y discusión de resultados:
Se trata de un mineral que tiene valores de plomo, cobre, zinc, plata y
oro, en consecuencia hay que encontrar los parámetros más
adecuados para beneficiar este mineral, Ver Tabla 4.
El contenido de cobre (1.20 %) en el concentrado de plomo se puede
disminuir con más tiempo de flotación
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 13
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 14
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 15
durante la separación y con una o dos etapas de limpieza, Ver Tabla 5
y 6.
El contenido de plomo (8.24 %) en el concentrado de cobre se puede
disminuir con más tiempo de flotación durante la separación y con
una o dos etapas de limpieza, esto mejorará aún más las leyes de los
concentrados de Pb y Cu.
Los resultados obtenidos a nivel de laboratorio deben mejorar en
calidad y recuperación en un proceso continuo ó planta industrial
(Egas, S.; 1985)
Desde el punto de vista metalúrgico, el mineral estudiado es factible
de procesar por flotación diferencial, obteniendo concentrados
independientes de minerales de cobre, plomo y zinc, con leyes que
pueden ser mejorados en un proceso continuo. 0.29 Oz/tc de Au en el
bulk Cu-Pb, aporta un valor económico de $380/ Tonelada de
concentrado.
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 16
CONCENTRACIÓN MINERALES 2 Página 17