MECANISMOS DE FLOTACION SELECTIVA EN SULFUROS

QUEBRACHO COMO DEPRESOR

Por: Ing. Juan Zegarra Wuest CIP 9338

RESUMEN Los minerales sulfurados constituyen rea importante en aplicacin de procesos de flotacin diferencial. Estos son fuente de metales no-ferrosos (plomo, cobre, zinc, etc.) con presencia significativa de Ag y Au, que en general ocurren juntos en mezclas complejas requiriendo flotacin diferencial en multi-etapas con asistencia de activadores y depresores que mediante su uso promueven separacin selectiva. Sobre el uso de Quebracho (tanino o cido tnico) como depresor para este grupo de minerales existen pocas publicaciones tendiendo a no ser considerado al habrsele clasificado como depresor muy intenso e inselectivo en flotacin de minerales sulfurados; existiendo preferencia para usar cal, sulfitos y cianuro. Sin embargo esto no es correcto teniendo el Quebracho ventajas adicionales por ser no txico adems de ser efectivo en niveles razonables de pH para satisfactoria selectividad en comparacin a cal y cianuro, tambin cumple con la necesidad de evitar impactos ambientales negativos. El hecho de que el Quebracho puede operar como depresor en sistemas minerales sulfurados-xantatos es claro y ha sido presentado en trabajos anteriores por Last & Cook en 1952 indicando las teoras de adherencia de colectores y depresores sobre las superficies minerales. La descripcin en aquella poca de contener grupos fenlicos (-OH) y carboxlicos (-COOH) era incorrecta, este reactivo no contiene grupos (-COOH) y su efecto depresor es primariamente funcin de sus grupos OH. Sin embargo los datos experimentales presentados en aquella poca eran interesantes demostrando que a un determinado pH existe relacin constante entre la cantidad de xantato y quebracho en la cual se produce contacto entre la galena con las burbujas. Aunque esto no es lo mismo que obtener flotacin plena, sin embargo sirve para determinar la extensin en la cual el quebracho actuar como depresor sobre galena flotada con xantato. Sobre la base de los datos suministrados es posible determinar la cantidad de quebracho necesaria en el punto de contacto mineral burbuja para el rango de pH entre 6-12. Estos datos sugieren que el quebracho ejerce efecto depresor mximo sobre galena colectada con xantato a pH 9.9. Sobre la base de los resultados obtenidos en trabajos realizados por Iskra & Kitchener en el Imperial College que se presentan en este estudio, el pH crtico era aparentemente muy alto mereciendo examen mas detallado del sistema quebracho-galena-xantato desde un punto de vista prctico. Por otro lado es aparente que Last & Cook usaron Quebracho S, el cual en el estudio realizado demostraba ser l ms dbil para depresin de sulfuros en comparacin a Quebracho O A. El quebracho S tiende a reportar mxima depresin en pH ms altos que las otras dos variedades. Evidencias adicionales de que el quebracho reporta alta selectividad en sistemas xantato-sulfuros existen, siendo una de las ms importantes la desarrollada por el Bureau de Minas de USA en 1972 indicando que el quebracho puede ser utilizado como depresor de carbn manteniendo la flotacin de pirita con xantato. Desde que el quebracho es conocido como un fuerte depresor de pirita, esta evidencia indica que utilizando un colector adecuado es posible flotar la pirita mientras que el quebracho es utilizado para deprimir otros materiales. Plaksin & Shrader en 1967 tambin comentaron, sin ir al detalle que los taninos deprimen galena en flotacin con xantato y sera aplicable en la separacin de pirita y galena, pirita de esfalerita haciendo mencin especfica del quebracho en esta aplicacin. Una operacin en Argentina utiliza quebracho en un sistema xantato-sulfuros, en el cual plomo y plata son flotados con una mezcla de xantato (Z-3 y Z-6) usando carbonato de sodio para la regulacin de pH y 25 a 30 g NaCN/TMS para depresin de pirita, siderita y blenda. Los relaves conteniendo aproximadamente 20% de pirita mas siderita son tratados con sulfato de cobre para activar los minerales de zinc y cal ajustando el pH a 10.5 para asegurar depresin de pirita. Quebracho era simultneamente adicionada en 300 g/TMS para deprimir siderita y luego los sulfuros de zinc flotados con xantato produciendo concentrado de 57% Zn. En ausencia de quebracho, la siderita tiende a ser desplazada al concentrado de zinc, pero si un exceso de quebracho es aplicado se deprimen minerales de zinc. A la luz de los trabajos realizados indicando que el

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quebracho es depresor efectivo para pirita a pH 6-7 as como efectiva la depresin sobre xidos de fierro a este pH era aparentemente mejor eliminar el uso de cal usando quebracho a pH neutro, lo cual fue puesto en operacin con resultados favorables. Los resultados de estudios realizados por Iskra y Kitchener sobre flotacin de chalcocita, esfalerita con superficies frescas y activadas-colectadas, pirita fresca y oxidada se presentan incluyendo posibles usos en separacin de piritacarbn as como en depresin de grafito y talco por ser de inters para mejorar resultados metalrgicos, particularmente en lo referente a calidad de concentrados. Efectos de sales solubles, particularmente de Cu ++ y Fe+++ se presentan demostrando efecto negativo sobre la eficiencia y por lo tanto su remocin previa es condicin bsica para alcanzar resultados favorables. La importancia de definir el tipo de quebracho adecuado para cada caso se remarca resultando el tipo O A apropiado para minerales sulfurados y para naturalmente flotables el quebracho S resulta ms conveniente en algunos casos. Este ltimo es el que ms ha sido probado en procesamiento de minerales, sin embargo resulta de mayor costo y menor efectividad que el extracto O A en flotacin selectiva de sulfuros. Finalmente se debe hacer notar que en algunos casos, el efecto depresor del quebracho es suprimido simplemente variando el pH del medio con lo que se restituye la flotabilidad original, propiedad que puede ser explotada convenientemente en algunas aplicaciones. 1. INTRODUCCIN Sobre el empleo de quebracho en flotacin selectiva de minerales existen algunos trabajos tanto en laboratorio como en planta que comprenden depresin selectiva de pirita y esfalerita mientras se flotan sulfuros de cobre, as como en separacin cobre molibdeno para depresin de pirrotita en flotacin de molibdeno. La primera aplicacin de quebracho en separacin de pirita de cobre se conoce desde los aos 1947 a 1949 segn reportes de Cody, sin dar informacin detallada. Aplicacin directa de quebrachos ha sido realizada en algunas plantas que flotaban sulfuros de cobre de mineralizacin conteniendo pirita, esfalerita y sulfuros adicionales especialmente en las que se utilizaba normalmente SO2 como depresor de pirita y esfalerita. Los resultados de estas evaluaciones mostraban resultados equivalentes con el uso de quebracho y que luego con los trabajos realizados por Iskra y Kitchener fue posible entender los mecanismos y condiciones en la que estos extractos actan. El orden de depresin de minerales sin activacin previa fue establecida como la siguiente : Zn>Pb>Ag>Cu. El caso de una aplicacin en San Juan Argentina que utiliza xantato como colectores para flotacin de plomo y de zinc se presenta en la que adems de la depresin de siderita en flotacin de zinc por aplicacin de quebracho, la depresin de pirita por efecto de alta alcalinidad se mantiene. Luego se presentan los resultados reportados por Iskra y Kitchener sobre estudios realizados con tres diferentes tipos de quebracho: S, O y A, cuyas caractersticas son brevemente definidas. Los mecanismos sobre flotacin de chalcocita; esfalerita fresca, activada, con y sin presencia de Cu++, pirita fresca y oxidada son analizados incluyendo finalmente anlisis del efecto de quebracho sobre flotacin de pirita de carbn, as como en depresin de grafito y talco se presentan. Estos resultados llevan a la conclusin que el quebracho adecuadamente seleccionado ofrece propiedades depresoras ventajosas para flotacin selectiva de sulfuros as como para separacin de compuestos que reportan flotabilidad natural. Indudablemente tambin existe necesidad de promover investigaciones complementarias para ampliar su rango de aplicacin. 2. ESTUDIOS Y TRABAJOS PREVIOS El trabajo realizado por Last & Cook en 1952 relacionado con la adherencia de colectores y depresores a superficie minerales muestra claramente que el quebracho puede ser utilizado como depresor en sistemas xantato-minerales sulfurados. Sus resultados experimentales son de inters por demostrar que a cualquier pH existe una relacin constante entre la cantidad de xantato y de quebracho a la cual el contacto galena xantato comienza a ocurrir. Aunque este concepto no es el mismo que obtener flotacin plena, determina el rango en que el quebracho actuar como depresor sobre galena colectada y flotada con xantato, esta relacin se presenta en la Fig.1

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para el rango de pH 6 - 12 con la cual se puede calcular la cantidad de quebracho requerida por unidad de xantato en el punto de inicio de contacto.

Fig 1: EFECTO DE pH SOBRE EL NIVEL DE QUEBRACHO NECESARIO POR mg/l DE XANTATO PARA ELIMINAR CONTACTO DE

GALENA

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2

4 6 8 10pH

QU

EBR

ACHO

: mg/

l.

12

Quebracho: mg/l.NOTA:

Estos resultados sugieren que el quebracho ejerce mximo efecto depresor sobre galena flotada con xantato a pH 9.9. Este pH muestra ser muy alto si se le compara con los trabajos realizados por Iskra y Kitchener y por lo tanto mas detallado anlisis del sistema quebracho-xantato-galena es necesario. Tambin se debe hacer notar que en el trabajo de Last & Cook se habra utilizado quebracho S, clasificado como el mas dbil depresor en flotacin de sulfuros en comparacin a Quebracho O A. Tambin se debe indicar que Last & Cook utilizaron superficie de galena libre de cationes contaminantes, lo cual tiende a mover el mximo de actividad depresora del quebracho a un pH mas alto en general para todos los sulfuros tal como muestra mas adelante. Desde un punto de vista prctico, este trabajo de Last & Cook indica que el quebracho puede desarrollar funcin depresora sobre sulfuros minerales en una banda angosta de pH abriendo la posibilidad de separacin selectiva de minerales que no son deprimidos en el rango de pH correspondiente. El uso de quebracho para deprimir xidos de zinc y minerales de ganga mientras se flota baritina tambin ha sido reportado en el pasado y la presencia del extracto no interfiere con la subsiguiente etapa de flotacin de xidos sulfidizados utilizando Armeen C como colector a pH alto. Por el contrario, la aplicacin de mayores dosificaciones de quebracho en la etapa previa reportaba efecto favorable sobre la ley del concentrado de zinc en la etapa final. En cuanto a la experiencia en Conmina S.A de San Juan Argentina en relacin al uso de quebracho en un mineral que reportaba 3% Zn, 5% Pb y 15% pirita con alta Ag, en la que se flotaba pomo Ag con xantato y carbonato de sodio con baja adicin de NaCN: 25-30 g/TMS para deprimir pirita y esfalerita. Luego se proceda a la flotacin de zinc acondicionando con CuSO4 y CaO a pH 10.5, adicionando simultneamente quebracho en niveles de 300 g/TMS para deprimir siderita flotando la esfalerita con xantato. En esta operacin se demostraba que la siderita era desplazada al concentrado de zinc cuando no se utilizaba quebracho. Un exceso de quebracho afectaba la flotacin de minerales de zinc. La importancia del pH en esta operacin se demostraba por la alta sensibilidad de la ley del concentrado y por lo tanto el uso de quebracho a alto pH no interfera con la selectividad de la separacin pirita esfalerita. En este caso los estudios de Iskra & Kitchener indicaban que la depresin de pirita con Quebracho era efectiva a pH 6-7 manteniendo su efecto depresor sobre los xidos de Fe por lo que se propuso eliminar el uso de CaO y usar solamente quebracho como depresor, esta condicin fue aplicada manteniendo el consumo de

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quebracho en 300 g/TMS con resultados satisfactorios confirmando que los trabajos realizados por el Imperial College son de utilidad prctica a escala industrial. 3.0 ESTUDIO DE ISKRA & KITCHENER Debido a la informacin confiable existente sobre el efecto depresor de quebracho sobre sulfuros minerales, el estudio realizado por el Imperial College evalu el efecto de estos reactivos sobre un grupo de sulfuros flotados con xantato aplicando un amplio rango de pH as como los efectos de Cu++ y Fe+++. Sin lugar a dudas que el estudio que a continuacin se presenta es limitado requiriendo profundizar los trabajos, sin embargo los desarrollos alcanzados establecen claramente los parmetros sobre los cuales los quebrachos son tiles en trminos de actividad y selectividad. Algunos de estos resultados se presentan a continuacin : 3.1 Quebracho en Flotacin de Chalcocita La Fig. 2 muestra la flotacin de chalcocita con 25 mg/l de xantato etlico de potasio en el rango de 4-12 de pH con presencia de 5 mg/l de cada una de las formas de Quebracho (O, S & A) separadamente.

Fig 2: DEPRESION DE CHALCOCITA FLOTADA CON XANTATO UTILIZANDO QUEBRACHO O, S, y A.

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100

120

4 5 6 7 8 9 10 11pH

FLO

TAC

ION

CH

ALC

OC

ITA

%.

12

NO QUEBRACHO

QUEBRACHO S5 mg/l

QUEBRACHO A5 mg/l QUEBRACHO O

5 mg/l

XANTATO25 mg/l

En ausencia de quebracho, la flotacin es intensa en todo el rango de pH. Las tres formas de Quebracho reportan fuerte depresin de chalcocita en el rango de pH 5-9 pero su accin disminuye significativamente conforme se incrementa el pH, desapareciendo a pH 11.0. Tambin se observa reduccin de la actividad depresora en el rango cido. Los Quebrachos A y O reportan actividad mas intensa siendo el ptimo obtenido en 6.75. El Quebracho A es mas sensible en pH cido disminuyendo su efectividad mas rpidamente que si lo comparamos con el Quebracho O. El quebracho S, el cual indudablemente ha sido la forma mas usada y probada en flotacin de minerales, tiene considerablemente menos poder depresor que las otras dos formas con el pico de mxima depresin que se observa en pH mas alto que 8.0. Todos los resultados sugieren que las pruebas realizadas en planta y que se indicaron anteriormente fueron realizadas con el menos efectivo de los quebrachos aplicando pHs en los que su efecto es mas dbil aun.

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Los resultados de la medicin de adsorcin de Quebracho sobre chalcocita y de xantato con y sin presencia de quebracho se presentan en las Fig. 3 y 4 respectivamente dando claras luces sobre el mecanismo depresor que gobierna su aplicacin.

Fig 3: ADSORCION DE QUEBRACHO O EN CHALCOCITA VARIANDO pH

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0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

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4 5 6 7 8 9 10 11 1pH

AD

SOR

CIO

N D

E Q

UEB

RA

CH

O O

EN

C

HA

LCO

CIT

A m

g/m

2

2

CHALCOCITA1.05 gm= 0.05 m2EN 50ml DE SOLUCION DE QUEBRACHO

QUEBRACHO O20 mg/l

QUEBRACHO O10 mg/l

La adsorcin de quebracho O sobre chalcocita es claramente dependiente del pH, aumentando significativamente conforme se reduce el pH mientras que la adsorcin de colector con y sin presencia de quebracho reporta variacin menor, reduciendo ligeramente la adsorcin de xantato con presencia de quebracho O, indicando concluyentemente que la depresin de chalcocita se produce principalmente por adsorcin de quebracho sin afectar la de colector indicando factible restituir la flotabilidad simplemente variando el pH al rango adecuado. Este cuadro es algo diferente si lo comparamos con los casos previamente estudiados, donde el quebracho competa con el xantato desplazndolo. Es aparente por lo tanto, que el quebracho es adsorbido independientemente del colector y opera por adherencia de grupos hidroflicos a la superficie del sulfuro mineral. No es claro aun que mecanismo es responsable para la adsorcin de quebracho pero es evidente por la buena recuperacin observada a pH de 10 es debida a que el quebracho no es absorbido a dicho pH. Es poco probable que la adsorcin sea por efecto de carga debido a que los quebrachos A y O reportan efectos similares a pesar de estar cargados de manera diferente.

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Fig 4: EFECTO DE QUEBRACHO O ( 10 mg/l ) EN LA ADSORCION DE XANTATO CON CHALCOCITA VARIANDO pH.

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4 5 6 7 8 9 10 11pH

AD

SO

RC

ION

DE

XAN

TATO

EN

CH

ALC

OC

ITA

mg/

m2

12

.

NO QUEBRACHO

100 % -

QUEBRACHO O10 mg/l

El efecto podra ser debido a la formacin de complejos en los grupos vecinos -OH de los anillos B y los tomos accesibles de Cu en la superficie mineral, pero este mecanismo debera ser tal que el comportamiento de los quebrachos O y S sera similar con menor depresin reportada por el quebracho A. Otra posible explicacin es unin por hidrogeno a los tomos de S en la superficie del mineral. En este caso el Quebracho S dara comportamiento dbil, debido a que el proceso sulfitacin usado para su fabricacin adiciona grupos -SO3H en los sitios del extracto que estaran involucrados con la unin por hidrgeno. Por ejemplo este mecanismo previene asociacin molecular en agua lo cual da a soluciones de Quebracho O mas alta viscosidad que aquellas con extractos sulfitados. Adems de las pruebas anteriores, Iskra & Kitchener, realizaron pruebas de flotacin adicionando al medio sales de Cu, debido a que el Cu++ puede estar presente en pulpas de flotacin de sulfuros de cobre como producto de oxidacin. La Fig.5 presenta la proporcin en que la depresin es debilitada por presencia de 10-5 M de Cu y mas aun cuando esta concentracin aumenta a 5x10-5 M. Esto es posiblemente resultado de la formacin de complejos de quebracho con las sales solubles de cobre. En la prctica, por lo tanto, cobre soluble en agua tender a consumir quebracho neutralizando su efecto pero es posible su remocin previa por sulfidizacin.

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Fig 5: EFECTO DE Cu++ EN FLOTACION DE CHALCOCITA UTILIZANDO QUEBRACHO.

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110

4 5 6 7 8 9 10 11pH

FLO

TAC

ION

DE

CH

ALC

OC

ITA

%.

12

CHALCOCITA - NO QUEBRACHO

Cu ++ 5x10-5 M+ QUEBRACHO O

Cu ++ 5x10-5 M + QUEBRACHO ONO Cu ++ QUEBRACHO O

XANTATO25 mg/l

3.2 Quebracho en Flotacin de Esfalerita La esfalerita fresca es pobremente flotada por xantato siendo necesario usualmente pre-activacin con sales solubles de cobre. Los autores realizaron pruebas de flotacin utilizando esfalerita nativa as como activada con cobre, los resultados se analizan a continuacin. En la Fig. 6 se muestra moderada flotacin de esfalerita no activada en el rango de pH 4-9 siendo fcilmente deprimida por Quebracho O, aun en dosificaciones tan bajas como 5 mg/l, siendo la depresin mas intensa en el rango cido de pH 4-7.

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Fig 6: DEPRESION DE ESFALERITA LIMPIA POR QUEBRACHO O VARIANDO pH.

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4 5 6 7 8 9 10 11 12pH

FLO

TAC

ION

ESF

ALE

RIT

A %

.NO QUEBRACHO

QUEBRACHO O5 mg/l

QUEBRACHO O, 10 mg/l

Esto contrasta con el comportamiento de la esfalerita pre-activada con cobre tal como se puede apreciar en la Fig.7 en la que se aprecia intensa flotacin en todo el rango de pH 4-12. En el caso que Cu++ libre fuese lavado antes de la adicin de xantato y quebracho, el tanino produce fuerte depresin en el rango de ph 4-7, perdiendo luego su actividad conforme el pH aumenta a 10.

Fig 7: EFECTO DE Cu++ SOLUBLE EN LA DEPRESION DE ESFALERITA ACTIVADA CON Cu UTILIZANDO QUEBRACHO O.

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100

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4 5 6 7 8 9 10 11pH

FLO

TAC

ION

DE

ESFA

LER

ITA

%.

12

XANTATO 25 mg/lNO QUEBRACHO

ESFALERITA ACTIVA EN Cu ++ 10-3 M

ESFALERITA ACTIVA EN Cu ++ 10-3 MXANTATO 25 mg/l EN Cu ++ 5x10-5 MQUEBRACHO O 5 mg/l

ESFALERITA ACTIVA EN Cu ++ 10-3 MLAVADO EN:XANTATO 25 mg/l EN Cu ++ 5x10-5 MQUEBRACHO O 5 mg/l

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Cuando se tiene Cu soluble en la pulpa, se mantiene fuerte depresin solo hasta pH 6.0 pero no sobre este nivel. Esta observacin concuerda con el conocido hecho de que el Quebracho no forma complejos con el cobre en condiciones cidas de pH. A pH superiores a 6.0 los iones cpricos, incluyendo frrico, forman complejos de manera muy intensa con los anillos B fenlicos del grupo -OH, siendo el complejo de cobre relativamente soluble mientras que el complejo frrico es altamente insoluble. Estas observaciones sugieren que los grupos -OH son responsables para la adherencia de quebracho sobre la superficie de esfalerita en medio cido, posiblemente por enlace con hidrogeno; mientras que en condiciones alcalinas, el Cu++ libre forma complejos con los grupos OH del quebracho previniendo la participacin de la unin - H. La Fig. 8 presenta el efecto de las tres formas de quebracho sobre la flotacin de esfalerita activada con sales de cobre y lavada para remover Cu++ libre, las pruebas fueron nuevamente realizadas cubriendo el rango de pH 4-12. Tal como se mostr con la chalcocita, el Quebracho S es notablemente el mas dbil de estos depresores. El Quebracho A en su ptima dosificacin deprime igual que el Quebracho O pero reporta un ptimo marcado a pH 8 con efectividad disminuyendo significativamente a pH menores mayores. Por contraste, el Quebracho O deprime fuertemente hasta pH 7, desapareciendo el efecto cuando se alcanza pH 10. Tomando de manera conjunta las Fig. 8 y 7, los resultados prueban que mientras el cobre soluble puede interferir con la accin del Quebracho, el cobre consumido en la activacin no tiene tal efecto a pH por debajo de 7-8. El cuadro general muestra que la esfalerita activada con cobre puede ser deprimida con quebracho O A hasta pH 8 y luego reflotada simplemente incrementando el pH a 10 donde el Quebracho no tiene efecto depresor.

Fig. 8

Fig 8: DEPRESION DE ESFALERITA ACTIVADA CON Cu Y FLOTADA CON XANTATO USANDO QUEBRACHO O, S, y A

VARIANDO pH.

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4 5 6 7 8 9 10 11 12pH

FLO

TAC

ION

DE

ESFA

LER

ITA

%.

CON QUEBRACHO S5 mg/l

ESFALERITA ACTIVA CON Cu ++ FINAL

QUEBRACHO S40 mg/l

QUEBRACHO O

5 mg/l

QUEBRACHO A5 mg/l

LAVADO ANTES CON XANTATO 25 mg/lNO QUEBRACHO

Finalmente, se determin que la accin depresora del Quebracho que es bsicamente dbil sobre esfalerita activada puede ser mejorada incrementando su adicin con una correlacin lineal entre flotacin y concentracin.

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3.3 Quebracho en Flotacin de Pirita Debido a que la pirita reporta rpida oxidacin superficial afectando la qumica de flotacin, Iskra & Kitchener realizaron pruebas para determinar los efectos de Quebracho sobre pirita fresca no oxidada y oxidada, los resultados se presentan y discuten a continuacin. En la Fig. 9 se presenta el efecto depresor de cada una de las tres formas de Quebracho sobre pirita fresca.

Fig. 9

Sin adicin de Quebracho, la pirita flota intensamente con xantato en las regiones de pH neutro a cido de 4-7 y moderadamente hasta pH 11. El Quebracho A nuevamente reporta ser fuerte depresor alcanzando condicin ptima a pH 6, sobre el cual y por debajo la flotabilidad se restituye, sin embargo algo menos rpido que la esfalerita. Nuevamente el Quebracho S es el mas dbil de los tres, mientras el Quebracho O deprime bien a la pirita fresca hasta pH 9 perdiendo su actividad sobre este pH. En la Fig. 10 se muestra que la oxidacin de pirita elimina mayormente el efecto depresor de los quebrachos sobre el punto de pH neutro, en este caso reduce mas significativamente la accin depresora del Quebracho A que cuando se aplica Quebracho O, reduciendo el pH de mxima accin depresin a 6. A este nivel de pH existe aun buena accin depresora y los autores Iskra y Kitchener demostraron que la pirita oxidada deprimida con Quebracho O a dicho pH era fcilmente reflotada aumentando el pH ligeramente a 8. Esta propiedad en la prctica sera de aplicacin.

Fig.10 Para establecer los mecanismos de estos efectos, pruebas fueron realizadas con adicin deliberada de cloruro frrico evaluando la accin depresora de los tres formas de Quebracho a pH 7.8-8.0. La adicin de mnimas cantidades de frrico en el rango de 5-10 mg/l de Fe+++ demostr poseer fuerte efecto negativo deteriorando la depresin, particularmente con Quebracho A que en otros estudios demostr formar fuertemente complejos con iones trivalentes tal como se muestra en la Fig.11. Claramente se puede inferir por las diferencias en comportamiento entre pirita fresca y oxidada surge de los diferentes niveles de frrico soluble en la pulpa (Nota : el ion ferroso no forma complejos con el quebracho pero se oxida rpidamente a frrico en su presencia y por lo tanto no forma complejos fuertes a pH sobre 6).

Fig 11: EFECTO DE Fe+++ EN LA DEPRESION DE PIRITA FRESCA FLOTADA CON XANTATO USANDO QUEBRACHO O, S, y A,

VARIANDO pH.

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0 5 10CLORURO FERRICO mg/l

FLO

TAC

ION

PIR

ITA

%.

QUEBRACHO S

QUEBRACHO O

XANTATO 50 mg/l

QUEBRACHO A

10

La Fig. 12 muestra el efecto de quebracho O incrementando los niveles de adicin en la flotacin de pirita fresca a un solo nivel de xantato (50 mg/l). De los resultados es evidente que la mayor depresin se obtiene a pH 6. El grfico correspondiente a pirita oxidada se muestra en la Fig. 13 y nuevamente se observa que el mejor pH para depresin de pirita oxidada se obtiene en 6. El consumo adicional ocasionado por el frrico se puede observar claramente por comparacin, por ejemplo, de las recuperaciones con 20 mg/l de Quebracho O a pH 8 en las Fig. 12 y 13. Afortunadamente, a pH 6, la oxidacin tiene efecto mnimo y buena depresin puede ser obtenida. De hecho, trabajos adicionales demostraron que a este pH, Quebracho O mantena su efecto depresor aun cuando el nivel de colector se aumentaba a 100 mg/l. En este estudio tambin se demostr que el efecto depresor del Quebracho sobre pirita fresca no es debida a accin competitiva de desplazamiento de colector igual a lo ocurrido en el caso de la chalcocita y puede ser solo debida a la adsorcin de quebracho convirtiendo las superficies en hidroflicas. Tambin se demostr que la adsorcin de tanino es nuevamente dependiente del pH, alcanzando su mximo nivel en pH 6 donde obtiene su mxima actividad depresora.

Fig 12: DEPRESION DE PIRITA FRESCA FLOTADA CON XANTATO CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE QUEBRACHO O

VARIANDO pH.

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4 5 6 7 8 9 10 11pH

FLO

TAC

ION

PIR

ITA

%.

12

Q UEBRACHO O10 m g/l

Q UEBRACHO O5 m g/l

Q UEBRACHO O20 m g/l

NO Q UEBRACHO

XANT AT O50 mg/l

De este estudio queda claramente establecido que para obtener efectiva separacin de sulfuros minerales con quebracho como depresor en la prctica deber ser realizada a pH en el rango de 6.0 a 8.0 en el caso que se quiera mxima actividad depresora al menor costo. Esta condicin est muy distante de los sistemas de alto pH en actual uso. Adems el Quebracho O que es mas barato que el S, reporta mayor efecto depresor sin mostrar signos de menor selectividad y por lo tanto debe ser preferido en flotacin de este grupo de sulfuros. Para efectos mas especficos, es posible que el Quebracho A reporte mejores resultados, pero su costo es tambin mayor.

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Fig 13: DEPRESION DE PIRITA OXIDADA FLOTADA CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE QUEBRACHO O VARIANDO

pH.

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4 5 6 7 8 9 10 11pH

FLO

TAC

ION

PIR

ITA

%.

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QUEBRACHO O10 mg/l

QUEBRACHO O40 mg/l

QUEBRACHO O : 20 mg/l

NO QUEBRACHO

Tal como indicramos anteriormente aun existe un amplio campo de investigacin a ser realizada antes de conocer cuan lejos estos desarrollos pueden llegar en la prctica y estudios bajo condiciones controladas con cada una de las menas debern realizarse para la determinacin econmica de condiciones y resultados. Los resultados del trabajo realizado por Iskra y Kitchener dan una base slida para planificar trabajos futuros y asistir a los potenciales usuarios de quebracho en flotacin de sulfuros. 3.4 Quebracho en Flotacin de Pirita de Carbn Un buen ejemplo de la forma en que los trabajos realizados en el Imperial College pueden asistir en comprender y probablemente en la puesta en operacin de un proceso de flotacin surge con la publicacin realizada por el Bureau de Minas de USA en el trabajo de Miller & Baker relacionado con el uso de Quebracho en la remocin de azufre pirtico del carbn. El uso de taninos para deprimir carbn en flotacin de cenizas silicosas fue descrito por Bishop en 1953, pero no todos los carbones se deprimen de esta manera. Sin embargo Miller & Baker desarrollaron un proceso til para remover azufre pirtico de carbones factibles de ser deprimidos representando una contribucin a reducir la contaminacin atmosfrica con SO2. Por razones econmicas este proceso puede ser aplicado a los finos de carbn solamente resultante de otras etapas de procesamiento de carbn, sin embargo esta fraccin constituye una importante fuente de combustible. No todo el azufre en carbn puede ser manejado de esta manera debido a que tambin existe azufre orgnico adems del pirtico y solo el ltimo puede ser fsicamente separado del carbn. Al inicio de esta investigacin se revis la posibilidad de flotar carbn deprimiendo pirita con Quebracho S en lugar de Quebracho O. Niveles de Quebracho de 0.05 - 0.10 lbs/ton produjeron depresin de pirita sin deprimir carbn. A la luz de la informacin en Fig. que se mostraron anteriormente y debido al hecho de que la pirita en el carbn se encuentra en condicin oxidada, se estima que el Quebracho O podra haber dado depresin equivalente pero con consumo mucho menor y por lo tanto dando mejores resultados econmicos. Sin embargo estos resultados iniciales demostraron que no era posible obtener suficiente reduccin del contenido de azufre pirtico con una sola etapa.

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Por esta razn Miller y Baker desarrollaron un proceso en dos etapas que se present en el referido trabajo para el Bureau de Minas. Su trabajo demostr que con carbones apropiados con control estrecho del nivel de espuma y del rate de aireacin, aproximadamente 50% del azufre pirtico puede ser removido con el residuo de altas cenizas como relave, flotando pirita con los finos de carbn en el concentrado sin colector. Los resultados de esta primera etapa variaron en los siguiente rangos :

ENSAYES % DISTRIBUCION % PRODUCTO Peso % Ceniza S Total S Pirita Cenizas S Total S Pirita Carbn Limp 60.5 - 65.6 9.9 - 10.9 1.42 - 1.63 0.88 - 1.06 19.0 - 22.8 40.6 - 47.1 31.83 - 37.3 Relave 34.4 - 39.5 65.5 - 73.3 2.95 - 3.57 2.81 - 3.94 81.0 - 77.2 59.4 - 52.9 68.2 - 62.7 Alimento 100.0 30.8 - 32.2 2.07 - 2.30 1.63 - 1.85 100.0 100.0 100.0

Estos resultados muestran que en una sola etapa de flotacin, 60% del peso de finos puede ser recuperado en un concentrado con contenido de cenizas reducido de 30-32% a 10-11% y contenido de azufre pirtico de 1.6-1.8% a 0.9-1.0%. El S total fue reducido a aproximadamente 50% del nivel inicial. Este concentrado de carbn limpio form el alimento a la segunda etapa de flotacin, la cual fue realizada con 0.10 lb/ton de aceite de pino y como colector xantato Aero xantato 350 en niveles de 0.4 - 0.5 lb/ton para flotar pirita fina remanente en el concentrado. Dos productos fueron evaluados como depresores Aero D-633 que es una dextrina y Quebracho S. Tal como se podr apreciar en los resultados que se presentan a continuacin, ambos reactivos reportaron resultados equivalentes, resultando en esta aplicacin el Quebracho S con ventajas por su considerablemente menor costo. Los mejores resultados se obtuvieron con ambos depresores adicionados en el nivel de 0.70 lb/ton y fueron los siguientes :

ENSAYES % DISTRIBUCIN % Depresor Producto % Peso Cenizas S Total S Pirita Cenizas S Total S Pirita

Carb. Limp 51.7 10.1 0.96 0.29 16.3 21.8 8.1 A-633 Espuma 10.7 11.6 4.71 4.13 3.9 22.1 23.9 Carb. Limp. 59.4 8.4 0.97 0.27 19.0 25.5 9.0 Quebracho S Espuma 7.5 11.8 5.39 4.57 3.4 17.9 19.3

Informacin sobre el pH no fue suministrada en el referido informe, siendo poco probable que haya sido inferior a 7-8 mientras que se considera cierto que la pirita se habra encontrado en forma oxidada durante la 2da etapa de flotacin. Bajo estas condiciones, el Quebracho S, como es evidente de las Fig.10, 11 y 13 podra haber mantenido su efecto depresor sobre el carbn siendo poco probable que hubiese tenido efecto depresor significativo sobre la pirita oxidada y la selectividad obtenida se debe probablemente a este factor. La aplicabilidad de este proceso depende por supuesto de la proporcin del contenido de carbones tratables de esta manera, existiendo razones muy claras para considerar que en este caso el Quebracho S reportar mejor selectividad que los otros dos extractos, mientras que lo opuesto sera en el caso de considerar el proceso en una sola etapa con el objetivo de deprimir pirita en lugar de flotarla. 3.5 Quebracho como Depresor de Grafito y Talco Existen minerales hidrfobos en su estado natural y por lo tanto son flotables sin la adicin de reactivos modificadores de superficie. Entre ellos se incluye al azufre, talco grafito y ciertos sulfuros como molibdenita, realgar, etc. Es caracterstico en estos minerales que las caras cristalinas en el clivaje presentan grupos no polares largos con poca sin carga. Iskra & Kitchener, realizaron investigaciones para determinar si los Quebrachos podran ser adsorbidos en tales superficies y producir su depresin. Examinaron grafito y talco debido a que ellos ocurren comnmente como contaminantes existiendo necesidad para prevenir su desplazamiento con los valores. Pruebas de flotacin se realizaron en agua destilada con pH ajustado en el rango de 3-12 y el efecto de los 3 extractos fueron evaluados. El grafito flotaba al 100% en todo el rango de pH pero fue deprimido parcialmente en todos los niveles de pH, reduciendo su flotacin al rango de 20-30% por las tres formas de Quebracho adicionados en el nivel de 20 mg/l. Mientras que el talco flot en menor proporcin, aproximadamente 55% sobre el rango de pH 4-10, reducindose a 30% con pH 12.0, pero fue completamente deprimido por 20 mg/l de cualesquiera de los tres

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formas de Quebracho hasta pH 10. Sobre pH 10 fue evidente la prdida de actividad depresora, particularmente en el caso de Quebracho A. Por lo tanto, los Quebrachos son capaces de deprimir minerales naturalmente flotables, este es un asunto que podra ser de inters tambin en la necesidad de desarrollar un mejor mtodo para separacin de molibdenita de otros sulfuros minerales. Mediciones tambin se realizaron sobre la adsorcin de Quebracho en grafito y talco usando mtodos espectromtricos para determinar la prdida de extracto de las soluciones. En el caso del grafito los niveles de adsorcin variaron entre 0.4 y 1.2 mg/m2 de superficie de grafito variando la concentracin de Quebracho entre 20 a 150 mg/l. La adsorcin fue mayor cuando se utiliz Quebracho O con valores cercanos al doble de las determinadas con Quebracho A, mientras que el Quebracho S ocupaba posicin intermedia. Las isotermas de adsorcin segn la ecuacin de Langmuir aproximadamente y con 20 mg/l aproximadamente 50% de la superficie de grafito estaba cubierta por quebracho, indicando que el nivel de depresin podra haber incrementado aumentando la concentracin de Quebracho. Las determinaciones de adsorcin fueron conducidas en agua destilada a pH 6-7. Pruebas similares se realizaron con 80 mg/l de Quebracho O, S y A en el rango de pH 4-12 determinando que la adsorcin de Quebracho O y S se reduca conforme el pH aumenta tal como se puede observar en la Fig. 14 aproximando a 0 en pH 12. Este efecto es debido a la ionizacin del quebracho en condiciones alcalinas hacindolo mas soluble y debilitando su adsorcin debido a repulsin electrosttica entre las sales negativamente cargadas. Quebracho A, es sin embargo anfotrico y puede por lo tanto ser extrado por un lcali por cido en el otro extremo. Tal como se puede observar en la Fig.14, su adsorcin consecuentemente pasa por un mximo en la regin de su punto isoelctrico: pH 7-8 en que rpidamente sale de la solucin.

Fig. 14 A la luz de estos resultados, es sorprendente que la depresin de grafito resulte independiente del pH, habiendo tenido un poco de espumante aceite hubiese sido aplicado, es posible que esto no hubiese ocurrido por que diferencias menores hubiesen sido intensificadas. Las mediciones de adsorcin de Quebracho sobre talco reportaron cuadro similar con niveles de adsorcin equivalentes a la mitad de aquellos reportados sobre grafito. El efecto de aumentar el pH fue el de extraer el quebracho de la superficie del talco de manera similar. El mecanismo de adsorcin de Quebracho sobre grafito y talco y consecuente depresin de estos minerales, es aparentemente la misma, consistente con la adherencia por asociacin hidrofbica con reas no polares en la superficie de los minerales tal como ocurre con la adsorcin de fenoles alcoholes de soluciones acuosas. Enlaces -H a travs de grupos -OH de los taninos no puede ser descartada como una alternativa en este caso. 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Los resultados del trabajo realizado por Iskra & Kitchener permiten ofrecer las siguientes conclusiones y recomendaciones: Los Quebrachos, que son polmeros orgnicos constituidos por una mezcla de steres del cido diglico y

glucosa, reportan actividad depresora selectiva en flotacin de minerales sulfurados por adsorcin diferencial de grupos hidrfilos sobre la superficie de los sulfuros. Esta adsorcin se realiza sin virtualmente afectar la adsorcin de colector ni los efectos de los reactivos modificadores empleados, razn por la que las propiedades originales son restituidas cambiando el pH a valores donde la adsorcin es mnima.

Reportan tambin alta reactividad con sales solubles de Cu++ y Fe+++ aumentando el consumo

proporcionalmente. Cuando se tiene Cu soluble en la pulpa, se mantiene fuerte depresin solo hasta pH 6.0 pero no sobre este nivel. Esto concuerda con el hecho de que el Quebracho no forma complejos con el cobre en condiciones cidas. A pH superiores a 6.0 los iones cpricos, incluyendo frrico, forman complejos de manera muy intensa con los anillos B fenlicos del grupo -OH, siendo el complejo de cobre relativamente soluble mientras que el complejo frrico es altamente insoluble.

La actividad depresora en flotacin de sulfuros vara dependiendo del tipo de Quebracho siendo el S el de

menor actividad, mientras que los extractos A y O reportan mayor depresin a menores dosificaciones

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siendo el Quebracho O de menor costo. En el caso de depresin de compuestos naturalmente flotables como carbn y flotacin de sulfuros, el Quebracho S reporta mayor actividad por que su efecto depresor sobre los primeros se mantiene mientras que su efecto depresor sobre sulfuros es menor. En caso de requerir flotacin de compuestos flotables naturalmente como talco, carbn y grafito, la seleccin deber estar dirigida a Quebracho O A dependiendo del pH debido a que mas eficiente depresin de sulfuros es necesaria.

Por lo tanto estos reactivos, adems de flotacin selectiva de no metlicos, tendran aplicacin en

flotacin selectiva de sulfuros minerales tales como Pb-Cu, Zinc y en sus separaciones. En el caso del zinc se ha demostrado que flotacin selectiva de esfalerita podr ser obtenida a pH menores a los comnmente empleados, lo cual es particularmente importante para operaciones en las que se recircula el agua recuperada de relaves para flotacin Pb-Cu existiendo ventajas econmicas que debern ser precisadas para cada caso

En separacin Cu-Pb de concentrados bulk tratables con dicromato, los quebrachos A O puede ser

utilizado como sustituto parcial de este reactivo tal como se puede apreciar en la Fig.15, con la ventaja de tener menor efecto depresor sobre minerales de zinc mejorando la calidad del concentrado de plomo por reduccin del Zn desplazado a este producto. Esto adquiere particular importancia cuando el concentrado bulk reporta contenido significativo de minerales de zinc desplazados.

En limpieza de los concentrados de zinc tanto directa como en flotacin inversa, los quebrachos tambin

encuentran aplicacin dependiendo del pH y de las condiciones superficiales de los minerales tratados particularmente de la pirita en la que preferentemente la superficie requiere estar no oxidada para efectiva depresin.

La viabilidad de emplear estos reactivos en procesos de separacin de molibdenita de minerales de cobre

as como en depresin de pirrotita para flotacin de minerales de zinc ha sido reportada por varios investigadores siendo necesario revisar el pH ptimo en el cual esta separacin es mas efectiva para cada aplicacin.

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Fig.15

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