UNIVERSIDAD DE MAGALLANES - umag.cl · Página 3 Resumen ejecutivo El presente proyecto resume los resultados obtenidos en un estudio de caracterización de reactivos sintetizados

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

“IMPLEMENTACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA SELECCIÓN DE

ESPUMANTES DE FLOTACIÓN”

MARLENNE LISETS ALLENDES ARAVENA 2009

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UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

“IMPLEMENTACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA SELECCIÓN DE

ESPUMANTES DE FLOTACIÓN”

Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos

para obtener el título de Ingeniero Civil Químico

Profesor guía: Juan Carlos Moreno Supervisor CYTEC Chile Ltda.: Gustavo Marín

MARLENNE LISETS ALLENDES ARAVENA 2009

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Resumen ejecutivo

El presente proyecto resume los resultados obtenidos en un estudio de caracterización de reactivos sintetizados por CYTEC Chile Ltda. Los objetivos generales del proyecto son: Implementar en el Centro Técnico La Reina (CTLR), métodos seleccionados de caracterización de espumantes, en presencia y ausencia de sólidos Aplicar los métodos implementados en la evaluación de reactivos sintetizados en el CTLR de modo de estudiar su potencial aplicación industrial En el presente proyecto se analizaron 19 reactivos, los cuales se agruparon en cuatro familias. El programa experimental incluyó mediciones en un sistema espumante-líquido (mediciones de tensión superficial e índice dinámico de espumación), asimismo el programa incluyo mediciones en un sistema líquido-espumante-sólido (celda Amira y flotación Rougher). Los resultados revelan que no hay una gran correlación entre tensoactividad y columna sin sólidos; sin embargo, para los sólidos estudiados en este trabajo, si existe una relación aceptable en una columna con sólidos y tensión superficial, lo que demuestra, en acuerdo con la literatura, la importancia de los sólidos en la estabilidad de la espuma. El análisis de los resultados también muestra que aquellos reactivos que se comportaron iguales o mejores que el estándar en celda Amira, dieron buenos resultados en la flotación Rougher. En las pruebas de flotación Rougher, tanto para mineral Andina como para mineral Las Tórtolas, al reemplazar el espumante estándar por el reactivo sintetizado, se obtuvo el mismo resultado metalúrgico; es más, en el caso de Andina, se obtuvieron casi los mismos valores al utilizar una dosis menor. En la evaluación económica, que se realizó a los reactivos que dieron buenos resultados metalúrgicos y la cual se hizo a diferentes porcentajes de ganancia (dependiendo de la empresa), se observó que puede haber beneficios tanto para el cliente como para la compañía, debido a que los costos obtenidos en la mayoría de los reactivos sintetizados fueron menores en comparación al estándar utilizado para cada mineral. Los resultados obtenidos sugieren que la evaluación de un nuevo espumante supone las siguientes mediciones y en el siguiente orden:

1. Tensión superficial 2. Evaluación mediante pruebas en celda Amira 3. Evaluación mediante pruebas de flotación batch

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Este trabajo reveló que el índice dinámico de espumación (DFI), es insuficiente por si sólo para evaluar espumantes. Esta limitación nace de las dificultades asociadas a su cálculo y a la ausencia de sólidos. Como aprendizaje de este proyecto, se puede decir que si un espumante no es activo en tensión superficial y se obtiene una baja espumación en celda Amira con respecto al estándar del mineral empleado, es probable que el espumante no de los resultados metalúrgicos esperados en flotación Rougher y, por lo tanto no tendría las características para ser espumante.

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Índice

Resumen ejecutivo .......................................................................................... 3 Índice ................................................................................................................ 5 Índice de figuras ............................................................................................... 7 Índice de tablas .............................................................................................. 10 1. Antecedentes generales ............................................................... 11 2. Revisión bibliográfica .................................................................... 13

2.1 Introducción .......................................................................................... 13 2.2. Fundamentos fisicoquímicos de la flotación ....................................... 15

2.2.1. Ecuación de Young ...................................................................... 15 2.3. Reactivos en Flotación ........................................................................ 18

2.3.1. Colectores .................................................................................... 18 2.3.2. Espumantes .................................................................................. 21 2.3.3. Modificadores ............................................................................... 22

2.4. Tipos de espuma ................................................................................. 26 2.4.1. Clasificación de la estabilidad de espumas ................................. 26 2.4.2. Relación de espumante con recuperación de agua ..................... 28

2.5. Caracterización de Espumantes ......................................................... 29 2.5.1. Medición de tensión superficial .................................................... 29 2.5.2. Índice Dinámico de Espumación (DFI) ......................................... 31 2.5.3. Efecto de la estructura del espumante sobre tamaño de partícula ................................................................................................................ 33 2.5.4. Concentración Crítica de Coalescencia (CCC) ............................ 35

2.6. Cinética de Flotación ........................................................................... 37 2.6.1. Velocidad de flotación .................................................................. 37

2.7. Flotación Industrial .............................................................................. 41 2.7.1. Etapas de flotación ....................................................................... 41 2.7.2. Circuitos de flotación .................................................................... 44 2.7.3. Variables operacionales relevantes en la Flotación ..................... 47 2.7.4. Ejemplos de circuitos de flotación de operaciones chilenas ........ 48

3. Procedimiento experimental.......................................................... 51 3.1. Materiales ............................................................................................ 51

3.1.1. Reactivos ...................................................................................... 51 3.1.2. Montaje experimental ................................................................... 52 3.1.3. Minerales ...................................................................................... 56

3.2. Programa experimental ....................................................................... 57 3.2.1. Mediciones en ausencia de sólidos ............................................. 58 3.2.2. Mediciones de espumación con sólidos ....................................... 60

4. Resultados .................................................................................... 62 4.1. Mediciones en ausencia de sólidos .................................................... 62

4.1.1. Tensión superficial ........................................................................ 62 4.1.2. Índice Dinámico de Espumación (DFI) ......................................... 66

4.2. Mediciones en presencia de sólidos ................................................... 68 4.2.1. Espumación con sólidos en celda Amira ..................................... 68 4.2.2. Flotación Rougher ........................................................................ 71

5. Evaluación económica .................................................................. 74 6. Discusión de resultados ................................................................ 79

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6.1 Mediciones en dos fases (agua-espumante) ....................................... 79 6.2. Mediciones en tres fases (agua-espumante-sólido) ........................... 79 6.3. Evaluación económica de los espumantes ......................................... 80

7. Conclusiones ................................................................................. 82 7.1. Procedimiento ..................................................................................... 83

8. Recomendaciones ........................................................................ 84 9. Bibliografía .................................................................................... 85 Anexo 1 .......................................................................................................... 88 Anexo 2 .......................................................................................................... 89 Anexo 3 ........................................................................................................ 110

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Índice de figuras

Figura 1: Esquema celda de flotación ............................................................ 14

Figura 2: Tres fases de contacto entre líquido, sólido y gas .......................... 16

Figura 3: Mecanismo de colección ................................................................. 18

Figura 4: Estructura química xantatos ............................................................ 18

Figura 5: Estructura química xantoformiatos .................................................. 19

Figura 6: Estructura química ésteres xánticos ............................................... 19

Figura 7: Estructura química ditiofosfatos ...................................................... 19

Figura 8: Estructura química tionocarbamatos ............................................... 20

Figura 9: Estructura química mercaptobenzotiazol ........................................ 20

Figura 10: Estructura química monotiofosfatos .............................................. 20

Figura 11: Estructura química mercaptanos................................................... 21

Figura 12: Mecanismo de un espumante ....................................................... 22

Figura 13: Método del anillo Du Nouy ............................................................ 30

Figura 14: Curvas de tensión superficial para diversos espumantes (Melo, F., 2004) ............................................................................................................... 31

Figura 15: Parte lineal de la curva volumen versus flujo de gas (tiempo de retención) para MIBC a varias concentraciones. (Melo,F., 2004) .................. 32

Figura 16: Determinación gráfica de DFI desde tiempo de retención versus curva de concentración (Melo, F.) .................................................................. 33

Figura 17: Influencia de la estructura del espumante sobre el tamaño de partícula (Klimpel R,R y Isherwood S.,1991) ................................................. 34

Figura 18: Clasificación de los espumantes según peso molecular (Laskowsky, 2003) .......................................................................................... 35

Figura 19: Determinación gráfica de Concentración Crítica de Coalescencia para tres espumantes distintos (Laskowski, 2003) ........................................ 36

Figura 20: Gráfico de ecuación cinética de primer orden .............................. 38

Figura 21: Determinación de k según modelo de García-Zúñiga .................. 39

Figura 22: Esquema de una columna de flotación ......................................... 43

Figura 23: Circuito de flotación convencional ................................................. 44

Figura 24: Circuito de flotación convencional modificado .............................. 45

Figura 25: Circuito de flotación Rougher selectivo ......................................... 46

Figura 26: Circuito de flotación de Minera Candelaria ................................... 49

Figura 27: Circuito de flotación de Minera Mantos Blancos ........................... 49

Figura 28: Circuito de flotación de Minera Los Pelambres ............................ 50

Figura 29: Tensiómetro de superficie Fisher .................................................. 53

Figura 30: Montaje experimental espumación sin sólidos ............................. 53

Figura 31: Molino de bolas de laboratorio ...................................................... 54

Figura 32: Celda de flotación tipo Denver ...................................................... 55

Figura 33: Columna Amira .............................................................................. 55

Figura 34: Esquema programa experimental ................................................. 57

Figura 35: Volumen de gas versus flujo de aire a diferentes concentraciones de MR-14-05 ................................................................................................... 59

Figura 36: Tiempo de retención versus concentración de MR-14-05 ............ 59

Figura 37: Tensión superficial Familia I .......................................................... 62

Figura 38: Tensión superficial Familia II ......................................................... 63

Figura 39: Tensión superficial Familia III ........................................................ 64

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Figura 40: Tensión superficial Familia Mixta .................................................. 65

Figura 41: Espumación sin sólidos con MIBC ................................................ 67

Figura 42: Espumación con sólidos Familia II con mineral Las Tórtolas ....... 68

Figura 43: Espumación con sólidos Familia III con mineral Las Tórtolas ...... 69

Figura 44: Espumación con sólidos Familia II con mineral Andina ................ 70

Figura 45: Espumación con sólidos Familia III con mineral Andina ............... 71

Figura 46: Espumación en celda Amira de mineral Las Tórtolas con MIBC .. 80

Figura 47: Fotografía de flotación de mineral Las Tórtolas con MR-14-06 .... 81

Figura 48: Fotografía de flotación de mineral Las Tórtolas con MR-14-51 .... 81

Figura 49: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones MR-12-89 ............................................................................. 89

Figura 50: Tiempo de retención versus concentración MR-12-89 ................. 89





















Figura 71: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones MR-14-25 ........................................................................... 100

Figura 72: Tiempo de retención versus concentración MR-14-25 ............... 100




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Figura 87: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones MIBC .................................................................................. 108

Figura 88: Tiempo de retención versus concentración MIBC ...................... 108

Figura 89: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones DF-1012 ............................................................................. 109

Figura 90: Tiempo de retención versus concentración DF-1012 ................. 109

Figura 91: Espumación con sólidos Familia I con mineral Las Tórtolas ...... 110

Figura 92: Espumación con sólidos Familia II con mineral Las Tórtolas ..... 111

Figura 93: Espumación con sólidos Familia III con mineral Las Tórtolas .... 112

Figura 94: Espumación con sólidos Familia Mixta con mineral Las Tórtolas ...................................................................................................................... 113

Figura 95: Espumación con sólidos Familia I con mineral Andina ............... 114

Figura 96: Espumación con sólidos Familia II con mineral Andina .............. 115

Figura 97: Espumación con sólidos Familia III con mineral Andina ............. 116

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Índice de tablas

Tabla 1: Ejemplos de diversos espumantes ................................................... 24

Tabla 2: Clasificación de los espumantes (Melo, F., 2004) ........................... 25

Tabla 3: Datos operacionales de concentradoras de Chile ........................... 50

Tabla 4: Peso molecular de reactivos sintetizados ........................................ 51

Tabla 5: Peso molecular de espumantes utilizados a nivel industrial ............ 52

Tabla 6: Colectores utilizados en cada mineral .............................................. 52

Tabla 7: Condiciones de trabajo de cada mineral .......................................... 56

Tabla 8: Condiciones de trabajo en flotación Rougher .................................. 61

Tabla 9: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia I .......................... 66

Tabla 10: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia II ....................... 66

Tabla 11: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia III ...................... 66

Tabla 12: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia Mixta ................ 66

Tabla 13: Valores experimentales y referenciales del Índice Dinámico de Espumación .................................................................................................... 66

Tabla 14: Resultados flotación Rougher a 24 g/t de espumante con mineral Las Tórtolas .................................................................................................... 72

Tabla 15 : Resultados flotación Rougher a 16 g/t de espumante con mineral Las Tórtolas .................................................................................................... 72

Tabla 16: Resultados flotación Rougher a 15 g/t de espumante con mineral Andina ............................................................................................................. 72

Tabla 17: Resultados flotación Rougher a 10 g/t de espumante con mineral Andina ............................................................................................................. 73

Tabla 18: Costos de espumantes evaluados con 60% de ganancia, 24 g/t de espumante y 60.000 t/día de mineral Las Tórtolas ........................................ 74

Tabla 19: Costos de espumantes evaluados con 50% de ganancia, 24 g/t de espumante y 60.000 t/día de mineral Las Tórtolas ........................................ 74

Tabla 20: Costos de espumantes evaluados con 40% de ganancia, 24 g/t de espumante con 60.000 t/día de mineral Las Tórtolas .................................... 75




Tabla 24: Costos de espumantes evaluados con 60% de ganancia, 15 g/t de espumante con 72.000 t/día de mineral Andina ............................................. 76






– Antecedentes generales –

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1. Antecedentes generales

Cytec Chile Ltda. (CYTEC), ha sintetizado reactivos en su unidad de investigación y desarrollo, con el objetivo de utilizarlos como potenciales agentes espumantes a nivel industrial. La evaluación técnica de esta posibilidad, supone caracterizar estos reactivos para asegurar el cumplimiento de los requisitos exigidos a todo espumante, esto es, ser agentes tenso-activos que eviten la coalescencia de burbujas y que permitan la generación de una espuma estable para la concentración de las partículas de interés. Adicionalmente, además de estos requisitos básicos, los espumantes deberán cumplir con:

a) Los reactivos deben ser de bajo costo

b) No deben tener impactos negativos sobre el medio ambiente al ser usados a gran escala

c) No deben ser significativamente afectados por cambios en el pH del

medio en la celda de flotación

d) Deben poseer una estructura inerte que no interfiera y sea compatible con la calidad y función de otros reactivos usados en flotación

e) La espuma generada debe poseer adecuadas propiedades reológicas,

que permitan un apropiado flujo luego de su evacuación desde la celda

f) Deben mezclarse adecuadamente con el medio Para asegurar la competencia de los reactivos en estudio como espumantes para flotación industrial, este trabajo propone realizar una caracterización de sus soluciones en dos tipos de sistema:

a) Sistema Agua – Espumante: los reactivos sintetizados deberán ser evaluados en su capacidad tenso-activa y de generación de espumas con estabilidad adecuada

b) Sistema Agua – Espumante – Sólido: la caracterización inicial

mencionada en el punto anterior será complementada con la necesaria evaluación de estos reactivos en presencia de partículas sólidas, utilizando para ello sistemas de flotación batch y estudios de estabilidad de espuma

– Antecedentes generales –

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Los objetivos específicos del presente trabajo se listan a continuación:

1. Implementar técnicas de evaluación de espumantes en Centro Técnico La Reina (CTLR): tensión superficial, estudios de estabilidad de espumante con y sin sólidos

2. Caracterizar reactivos desarrollados en CTLR y espumantes

comerciales seleccionados por medio de las técnicas implementadas en el punto anterior

3. Evaluar los reactivos seleccionados en pruebas de flotación rougher

utilizando los estándares de flotación de operaciones mineras locales seleccionadas

4. Correlacionar los resultados obtenidos de tensión superficial,

espumación sin sólidos, espumación con sólidos y flotación, para definir espumantes alternativos a los utilizados industrialmente

5. Evaluar la factibilidad técnica y económica, de acuerdo a los

resultados de los puntos anteriores, de implementar el uso de reactivos o mezclas que los contengan a nivel industrial

En las siguientes secciones se revisan los fundamentos del proceso de flotación, los reactivos presentes en ésta y la importancia de su uso, además de su funcionamiento a nivel industrial y los métodos de caracterización de espumantes en presencia y ausencia de sólidos, para luego explicar detalladamente el procedimiento experimental realizado en cada técnica de evaluación de espumantes y finalizar con la presentación de resultados de cada una de las mediciones.

– Revisión bibliográfica –

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2. Revisión bibliográfica

2.1 Introducción

La flotación es un proceso fisicoquímico, cuyo objetivo es la separación de especies minerales a través del uso de la adhesión selectiva de burbujas de aire a partículas minerales. Los principios básicos en que se basa el proceso de flotación son:

1. El mineral hidrofóbico repele y desplaza agua de la superficie de sus partículas, esto permite la acción de las burbujas de aire que se unen a la partícula

2. La adhesión de la burbuja a la partícula mineral de interés permite la

formación de un par estable que puede concentrarse en la superficie, si existe una espuma con la estabilidad adecuada para este fin

Para cumplir esos principios básicos se usan reactivos químicos, los que se clasifican en tres grandes grupos:

a) Espumantes: su función principal es evitar la coalescencia

b) Colectores: el objetivo de estos reactivos es generar o aumentar el grado de hidrofobicidad de la superficie del mineral

c) Modificadores: son compuestos, orgánicos o inorgánicos, que en

presencia de colectores y espumantes actúan sobre las propiedades superficiales del mineral modificando su flotabilidad

Durante el proceso de flotación, el mineral molido se adhiere superficialmente a burbujas de aire previamente insufladas, lo que determina la separación del mineral de interés. En la etapa previa (molienda), el mineral a ser flotado es reducido a un tamaño conveniente para el proceso y se le incorporan los reactivos para la flotación. El propósito de esta agregación previa es darle el tiempo necesario de residencia a cada uno de los reactivos para conseguir una pulpa homogénea antes de ser utilizada en la flotación. Con la pulpa se alimenta las celdas de flotación y se hace burbujear aire desde el interior y se agita con un aspa rotatoria para mantenerla en constante movimiento, lo que facilita y mejora el contacto de las partículas de mineral dispersas en la pulpa con los reactivos, el agua y el aire, haciendo que este proceso se lleve a cabo en forma eficiente (Figura 1).


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Figura 1: Esquema celda de flotación

En las siguientes secciones se resumen los conceptos fisicoquímicos involucrados en la flotación. Asimismo, se presenta una descripción de los reactivos utilizados en el proceso y las estructuras químicas que los constituyen.

Partícula hidrofílica Partícula hidrofóbica

Concentrado

Burbuja


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2.2. Fundamentos fisicoquímicos de la flotación

Hay ciertas sustancias, denominadas hidrófilas, que tienen una afinidad natural por el agua, como los azúcares, el glicerol y los glicoles y existen otras que tienen una afinidad natural por los aceites, petróleo y parafinas, y se denominan hidrófobas. Las sustancias que contienen en su molécula una parte hidrófila y una parte hidrófoba se llaman anfífilas. Cuando la interface es la superficie de contacto entre un líquido y un gas, las moléculas tenso-activas se agrupan en esta interface, con la parte hidrófila de su molécula dirigida al agua y la parte hidrófoba hacia el gas, creando por consecuencia un enlace entre líquido y el gas, lo que provoca una disminución de la tensión interfacial y facilita la formación de espumas.

2.2.1. Ecuación de Young

La flotación actúa sobre la superficie del mineral valioso que es hidrofóbico, mientras que el mineral que no es de interés es hidrofílico. Cuando las tres fases: sólido, líquido y gas están en contacto, se establece un equilibrio entre las tensiones interfaciales sólido-gas, sólido-líquido y líquido aire, γSG, γSL y γLA respectivamente, como se muestra en la Figura 2. El ángulo entre la tangente a la curva en el contacto entre las tres fases y la superficie sólida en equilibrio, es el ángulo de contacto θ. En un sistema de flotación, éste será la fase agua. En equilibrio, el balance de las fuerzas de superficie está dado por la ecuación de Young:

𝜸𝑺𝑮 = 𝜸𝑺𝑳 + 𝜸𝑳𝑮𝒄𝒐𝒔𝜽 (1) Donde:

LG = Tensión superficial líquido-gas

SL = Tensión superficial sólido-líquido

SG = Tensión superficial sólido-gas θ = Ángulo de contacto El balance de fuerzas puede ser alterado por cualquier factor que cambie cualquiera de las tensiones superficiales, por lo que se establece una nueva posición de equilibrio y se forma un nuevo ángulo de contacto. El ángulo de contacto es una medida de que tan bien se expanden o humedecen las burbujas de aire a la superficie sólida.


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Figura 2: Tres fases de contacto entre líquido, sólido y gas

Para sólidos con alta energía de superficie (es decir, alto SG), tales como metales y sólidos iónicos como sulfuros y óxidos de acuerdo a la Ecuación 1, el ángulo de contacto tenderá a ser pequeño y el área de contacto entre el sólido y el aire será pequeño y el líquido humedecerá al sólido (hidrofílico). Si se considera un contacto entre tres fases como se muestra en la Figura 2, donde la burbuja de aire se separa desde la superficie del sólido, entonces la interface sólido–gas es reemplazada por una interface sólido-líquido y gas-líquido. El cambio en la energía libre que acompaña este reemplazo de área unitaria de la interface sólido-gas por una interface sólido-líquido, está dada por:

Gadh = (SG - SL) - LG (2) Combinando con la Ecuación 1 tenemos:

Gadh = LG (cos - 1) (3) Donde:

Gadh = Energía libre de Gibbs de adhesión

Esta ecuación contiene los términos LG y , los cuales son fácilmente medidos. Si el cambio de energía libre es negativo, entonces la separación de la burbuja y el sólido ocurrirá, y si el cambio de energía libre es positivo, entonces las condiciones no son favorables para que la separación ocurra. La energía libre se refiere a menudo como el trabajo de adhesión entre una burbuja y la superficie del sólido. Un incremento en el ángulo de contacto indicará entonces un incremento en ∆G y, por lo tanto, las fuerzas que tienden a mantener la burbuja y el sólido juntos son mayores. Hay que tener presente que esta es una función termodinámica, que expresa el incremento máximo posible en la energía libre del sistema que resulta de la separación burbuja partícula, la cual se realiza sólo cuando no hay otros efectos de consumo de energía, tales como deformación de la superficie de la burbuja y donde todos los efectos de gravitación están ausentes y el sistema está en equilibrio.

γSG γSL

γLG


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Las características hidrofóbicas ocurren sobre un número pequeño de minerales como grafito, azufre, talco, molibdenita y carbón. Para sólidos que son naturalmente hidrofílicos (los cuales representan la mayoría de los minerales), el ángulo de contacto puede ser modificado cambiando la energía de superficie de una o más fases. Si esto ocurre, las superficies tenderán a contraerse para reducir el área de superficie y, por tanto, reducir la energía de superficie. El término adsorción se refiere a la existencia de una alta concentración de cualquier componente particular en la superficie de una fase sólida o líquida que está presente en la pulpa. Para que la flotación sea exitosa, la adsorción de químicos sobre la superficie del mineral debe ser realizada selectivamente de manera que sólo la superficie del mineral valioso se vuelva hidrofóbico, mientras que la superficie de la ganga se vuelva o mantenga hidrofílica.


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2.3. Reactivos en Flotación

Los reactivos de flotación corresponden a productos orgánicos e inorgánicos que promueven, intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del proceso.

2.3.1. Colectores

Son sustancias orgánicas cuya función es tornar hidrofóbica la superficie del mineral. Su grupo polar es la parte activa que se adsorbe en la superficie de un mineral y la parte apolar se orienta hacia la fase líquida, sin interactuar con ésta (Figura 3). Los colectores son adicionados generalmente en el proceso en el rango de 15 a 40 g/Ton.

Figura 3: Mecanismo de colección

Los tipos de colectores son:

a) Xantatos

Figura 4: Estructura química xantatos

Son sales alcalinas de sodio y potasio (M = Na, K) solubles en agua. La variable más importante en estos compuestos es la longitud de la cadena carbonada, R, que puede ser cadena normal o ramificada y de distintos números de carbonos (C2-C5). Si aumenta la longitud de R, aumenta el poder colector del xantato (mayores recuperaciones).

+

+ +

No hay Colección

Partícula Colectada

Colector

ColectorEspecie Valiosa

Ganga

Parte Apolar

Parte Polar


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Su aplicación es para todos los sulfuros minerales en circuitos alcalinos, su dosificación es en solución acuosa (5-20%) al acondicionamiento, celda y/o molino.

b) Xantoformiatos

Figura 5: Estructura química xantoformiatos

Son compuestos sintéticos (R, R1 = C2-C4) obtenidos a partir de xantatos y cloroformiato de alquilo. Tienen particular resistencia a la hidrólisis ácida y son poco solubles en agua por lo que deben emulsificarse previo a su empleo como colectores. Se aplica en flotación de calcosina, calcopirita a pH alcalino y son selectivos frente a pirita y pirrotita. Se dosifican al molino, en otros puntos se debe usar en mezcla con productos que mejoren su dispersabilidad.

c) Ésteres Xánticos

Figura 6: Estructura química ésteres xánticos

Son líquidos insolubles en agua (R, R1 = C3-C5). Son selectivos frente a la pirita a pH mayor que 7. Se utilizan para sulfuros de Cobre tipo calcosina y minerales mixtos previamente sulfidizados, efectivos además en circuito ácido, su dosificación es en el molino y necesitan el uso de dispersantes o emulsificantes para otros puntos.

d) Ditiofosfatos

Figura 7: Estructura química ditiofosfatos


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Son soluciones de sales de sodio o potasio (M = Na, K; R1, R2 = C2-C5). Tienen menor recuperación que los xantatos, pero mayor selectividad frente a la pirita. Son utilizados para todos los sulfuros minerales en circuito alcalino y se dosifican sin diluir o solución (10-20%) al acondicionamiento, celda y/o molino.

e) Tionocarbamatos

Figura 8: Estructura química tionocarbamatos

Son reactivos que se obtienen de la reacción entre alquil xantato de sodio (o derivado alquílico) y una alquilamina primaria (R, R1 = C2-C5), son líquidos insolubles en agua y solubles en alcoholes. Son selectivos frente a pirita y pirrotita en circuitos alcalinos y más selectivos que los xantatos. Se utilizan para flotación de calcosina, calcopirita, oro y plata. Se dosifican en el molino y en otros puntos se debe usar en mezcla con productos que mejoren su dispersabilidad.

f) Mercaptobenzotiazol

Figura 9: Estructura química mercaptobenzotiazol

Es una solución acuosa alcalina que tiene una aplicación limitada (M = Na), pero es efectiva como mezcla con ditiofosfatos para minerales de Cobre parcialmente oxidados, con o sin sulfizar, Pb-Zn, Au/Ag, escorias y su dosificación es en el acondicionador, celda y/o molino.

g) Monotiofosfatos

Figura 10: Estructura química monotiofosfatos

En medio ácido generan ácido monotiofosfórico que es más estable que el ácido ditiofosfórico (R1, R2= C4, M = Na).


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Son excelentes colectores de sulfuros y Cobre metálico en circuito ácido, además de ser colectores selectivos de Au/Ag en circuito alcalino suave y sus puntos de dosificación son el molino, celda y/o acondicionamiento.

h) Mercaptanos

Figura 11: Estructura química mercaptanos

Son líquidos insolubles en agua que producen un olor fuerte (R= C12). Son colectores fuertes de sulfuros, pero de baja selectividad, son aplicables a minerales mixtos y dan buenos resultados con partículas gruesas. Su dosificación es en el molino, si se desean agregar en otro punto se deben usar dispersantes o emulsificantes.

2.3.2. Espumantes

Son reactivos orgánicos con carácter heteropolar, los cuales permiten la formación de una espuma estable y burbujas de tamaño apropiado para llevar los minerales al concentrado. A diferencia de los colectores, el grupo polar de los espumantes tiene afinidad con el agua (OH-). Debido a la naturaleza heteropolar, el espumante es adsorbido en la interfaz aire-agua y, como consecuencia, disminuye la tensión superficial del agua. Esto tiene el efecto de producir burbujas pequeñas y lo más importante, estabiliza la espuma cuando ésta llega a la parte superior de la pulpa. El principal papel del espumante es estabilizar la espuma formada a lo largo de la interfaz para que el concentrado pueda ser removido de la celda de flotación. Una vez retirado el concentrado de la celda, la espuma debe destruirse con rapidez para seguir con el proceso. Las dosis empleadas normalmente son de 5 a 25 g/Ton y se adicionan con el objeto de:

1. Estabilizar la espuma 2. Disminuir la tensión superficial del agua 3. Mejorar la cinética de interacción burbuja - partícula 4. Disminuir el fenómeno de unión de dos o más burbujas (coalescencia)


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Figura 12: Mecanismo de un espumante

Además, deben reunir las siguientes condiciones:

a) Formar espuma de duración y persistencia para soportar la carga de mineral

b) Producir espuma agregando la cantidad más pequeña posible c) Dispersarse en la pulpa completa y fácilmente d) La espuma formada deberá deshacerse fácilmente una vez retirada de

la máquina de flotación, favoreciendo de este modo un fácil transporte de la misma

2.3.3. Modificadores

Son compuestos orgánicos o inorgánicos que en presencia de colectores y espumantes actúan sobre las propiedades superficiales del mineral modificando su flotabilidad. Se clasifican, según el resultado que se consigue por su agregado a la pulpa, en:

1. Depresores: reducen la flotabilidad de los minerales que no quieren flotarse. Ejemplos de estos son: cianuros, sulfitos y álcalis

2. Activadores: son reactivos que facilitan la unión de un colector con un

mineral ya que intensifican la acción del colector sobre los minerales, lo que favorece para que se forme con el colector la película polar – no polar necesaria para la flotación. Pueden también dar flotabilidad a los minerales que previamente fueron deprimidos

3. Precipitadores: Precipitan a los iones existentes en la pulpa y que perjudican la flotación

CABEZA

REACTIVACOLA HIDROFÓBICA

OHR

+

Espumante Burbuja (inestable) Burbuja estabilizada

Parte Apolar

Parte Polar


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Existen tres tipos de espumantes comúnmente disponibles en la industria (Tabla 2):

a) Alcoholes Este tipo de espumantes son eficientes, rápidos y selectivos para partículas pequeñas y medianas, su aplicación debe realizarse en dosis moderadas y pH más bajos, ya que son sensibles a cambios de pH, además de tener una espuma baja y quebradiza. Los mejores resultados se obtienen con alcoholes C-6 como el MIBC. Dentro del grupo de los alcoholes se encuentran:

i. Oligómeros: se dice que una molécula constituye un oligómero cuando los radicales asociados son distintos entre sí. Poseen bajo peso molecular y un número finito de monómeros, los cuales pueden ser dímeros, trímeros, tetrámeros, pentámeros, etc.

ii. Ésteres: son compuestos orgánicos que tienen como fórmula

general R‟COOR, su grupo funcional es el grupo acilo (-COOR), donde R‟ puede ser H o un grupo hidrocarbonado y R es un grupo hidrocarbonado. Los ésteres son principalmente resultantes de la condensación de un ácido carboxílico y un alcohol. El proceso se denomina esterificación:

iii. Cetales: el grupo funcional en estos compuestos es el grupo carbonilo y su fórmula es R-C (=O) R‟. En las cetonas, el átomo de carbono del grupo carbonilo esta unido a dos grupos hidrocarbonados. La cetona más sencilla es la acetona, que se utiliza sobre todo como disolvente de compuestos orgánicos y removedor de pintura de uñas

b) Alcoxiparafinas

Este grupo de espumantes no tiene mucha aplicación industrial.

c) Éteres Poliglicoles Estos espumantes son muy flexibles cuando se requiere separar dos compuestos de diferente peso molecular y estructura química.


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La Tabla 1 presenta ejemplo de espumantes, los cuales comúnmente son clasificados en espumantes débiles y fuertes:

Espumantes Débiles Espumantes Fuertes

Trietoxibutano (TEB) Aceite de Pino (terpinoles)

Metil isobutil carbinol (MIBC) Ácido cresílico (cresoles)

Éteres glicólicos del polietileno y del propileno (DOW - FROTH)

DF-1012

Tabla 1: Ejemplos de diversos espumantes


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Tabla 2: Clasificación de los espumantes (Melo, F., 2004)


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2.4. Tipos de espuma

Las propiedades de una espuma (espumabilidad y estabilidad) dependen del comportamiento reológico de las películas que separan las burbujas de aire. Una buena espumabilidad se obtiene cuando la superficie de las burbujas es rápidamente recubierta por una capa de surfactante y cuando estas burbujas no se rompen demasiado rápido. La estabilidad de la espuma está gobernada por varios procesos:

a) Drenaje: desplazamiento del líquido entre las burbujas de aire, estrechamiento de las películas que separan las burbujas. La viscosidad de la superficie disminuye ligeramente la velocidad de drenaje

b) Difusión del gas desde las burbujas pequeñas hasta las burbujas más

grandes lo que conduce al aumento del tamaño de las burbujas con el tiempo

c) Coalescencia: ruptura de la película entre dos burbujas adyacentes

para formar una sola burbuja grande Estos tres fenómenos dependen de la elasticidad y de la viscosidad de la superficie. Con una elasticidad y una viscosidad elevadas se espera aumentar la estabilidad de la espuma.

2.4.1. Clasificación de la estabilidad de espumas

Todas las espumas son termodinámicamente inestables debido a su gran energía libre interfacial. Por conveniencia, la inestabilidad ha sido expresada de acuerdo a la cinética y ha sido clasificada en dos tipos extremos:

a) espuma inestable o transiente con un tiempo de vida de segundos

b) espuma metaestable, o también llamada permanente, con un tiempo de vida que puede ser medido en días

Las espumas metaestables son capaces de resistir perturbaciones ordinarias pero colapsan de una manera irregular para perturbaciones anormales (evaporación, gradientes de temperatura, etc.). Hoy en día, con los numerosos tipos de surfactantes versátiles disponibles, un amplio rango de tiempos de vida de espumas se pueden lograr con los mismos tipos de sistemas de surfactantes.


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2.4.1.1. Espumas inestables

Los tiempos de vida de estas espumas van desde algunos segundos hasta alrededor de 20 segundos. Surfactantes suaves tales como alcoholes de cadena corta (etil, propil, isobutil, etc.), anilina, fenol, aceite de pino y ácidos grasos no disociados de cadena corta (fórmico, propiónico) pertenecen a este grupo de espumantes débiles. Estos compuestos usualmente son moderadamente solubles pero sólo proporcionan un bajo grado de elasticidad superficial lo cual parece retardar el atrapamiento, pero sólo débilmente previenen la ruptura del film. El tiempo de vida (t) de estas espumas inestables, parece ser sensible a la concentración del surfactante en solución y usualmente muestran un valor máximo a una concentración crítica.

2.4.1.2. Espumas metaestables

Estas espumas usualmente tienen un tiempo de vida que va desde alrededor de 10 minutos a varias horas. Cuando la concentración de surfactantes aumenta en la fase acuosa, se produce rápidamente la saturación del área interfacial y, como consecuencia, el número de moléculas disueltas tiende a aumentar. A partir de cierta concentración, llamada concentración micelar crítica (c.m.c.), el surfactante produce estructuras poliméricas de asociación llamadas micelas. Las micelas a menudo son esféricas y contienen varias decenas de moléculas orientadas de tal forma que la parte apolar se sustrae del ambiente acuoso (Rosen, 1978). En muchos casos las concentraciones de surfactante son cercanas o sobre la concentración micelar crítica, que corresponde a la concentración a partir de la cual las fuerzas que favorecen la formación de micelas (efecto hidrófobo), dominan las fuerzas que se oponen a ésta (repulsión entre partes polares (Salager, 1987). Generalmente, los tiempos de vida se incrementan exponencialmente con la concentración del surfactante y un gráfico del tiempo de vida de la espuma versus la concentración produce un perfil en forma de „S‟. Ésta se vuelve asintótica a una concentración crítica. En estos sistemas, los tiempos de delgadez del film son relativamente cortos (comparados a los tiempos de vida totales de la espuma) y la estabilidad de estos sistemas está controlada por el balance de las fuerzas interfaciales cuando se han equilibrado, después que se ha completado el arrastre. Los films son usualmente bastante delgados (dentro del rango de las fuerzas intermoleculares) y, en ausencia de perturbaciones externas (evaporación, vibraciones, gradientes de temperatura y difusión del gas), estas espumas pueden permanecer estables casi indefinidamente. En la sección 2.5. Caracterización de Espumantes, se profundiza en los métodos de caracterización de los espumantes y las dificultades que han tenido los investigadores para llegar a determinar una metodología adecuada para la elección de estos.


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2.4.2. Relación de espumante con recuperación de agua

La recuperación de agua puede definirse como la fracción de agua que entra en la celda de flotación y se recupera en el concentrado y es considerada uno de los parámetros claves en la elaboración de modelos de flotación para propósitos de diseño de planta y control de procesos, ya que determina el flujo de circulante y el tiempo de residencia en las unidades individuales de proceso en la planta y tiene un efecto significativo en el arrastre y en la recuperación de espuma (Zheng, 2006). La recuperación de agua propuesta por Savassi (1998) identificó que el tiempo de residencia del espumante es uno de los factores claves para la recuperación de agua. Hay dos pasos que se distinguen en el proceso de recuperación de agua: transferencia de agua en la fase pulpa a la fase espuma y transferencia de agua en la fase de espuma a la canaleta del concentrado. Sólo una cierta fracción del agua que ingresa a la fase de espuma puede ser recuperada en el concentrado, el resto regresa a la fase de pulpa a través de drenaje y/o con la espuma colapsada. Estos dos pasos no son independientes uno del otro. La cantidad de agua que ingresa a la fase de espuma puede en gran medida determinar las características de la espuma (movilidad y estabilidad de la espuma y el contenido de sólidos/líquidos/aire en la fase de espuma) y de esta manera influenciar la recuperación del agua y las partículas sólidas en la fase de espuma de la canaleta del concentrado. Debido a la complejidad del sistema espuma y las limitaciones en las técnicas de medición, la recuperación de agua fue modelada simplemente considerando un cierto aspecto del desempeño de la celda. Los modelos más conocidos son: Recuperación de agua como una función de la recuperación de sólidos

(King, 1973; Alford,1990) Recuperación de agua como una función del tiempo de residencia de

la espuma (Lynch, 1981; Savassi,1998; Gorain,1998) Modelo de recuperación de agua de primer orden (Harris, 2000) Modelo de arrastre para la recuperación de agua (Moys, 1984) Aproximación fundamental para modelar recuperación de agua en la

espuma (Neethling, 2003) Los modelos matemáticos para la recuperación de agua o para flujos de agua en el concentrado se ajustan razonablemente bien a los datos experimentales para un sistema de flotación dado. Sin embargo, los modelos empíricos que relacionan la recuperación de agua a la recuperación de sólidos o describen la recuperación de agua como una función del tiempo promedio de residencia, son generalmente inadecuados para distinguir el efecto de las condiciones operacionales de la celda tales como la altura de la espuma y la tasa de aire.


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2.5. Caracterización de Espumantes

La dificultad de darle una clasificación más específica a los espumantes ha sido analizada por Wrobel por casi 50 años. Wrobel calificó los espumantes como enérgicos y/o selectivos, términos que continúan empleándose hasta el día de hoy para describir las propiedades de los espumantes. Los trabajos desarrollados por Klimpel y Laskoswki tienen una gran semejanza en los resultados obtenidos ya que, en ambas metodologías, los espumantes enérgicos y selectivos son clasificados de manera similar. En la práctica, los espumantes para flotación de minerales se eligen a través de pruebas en laboratorio y en planta. Los métodos para caracterizar espumantes, que se explicarán a continuación, han sido desarrollados durante mucho tiempo en ausencia de sólidos pero esto no es estrictamente correcto debido a que éstos tienen un rol fundamental en la estabilidad de la espuma; por lo que se hace de vital importancia realizar pruebas en presencia y ausencia de éstos, para ver si realmente es factible escoger un espumante en función de una o ambas condiciones. Entre los métodos de caracterización de espumantes de flotación se cuentan los siguientes:

2.5.1. Medición de tensión superficial

Las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas de un líquido son de diferente magnitud dependiendo de la zona del líquido considerada. Las moléculas en el seno del líquido están lo suficientemente cerca para que el efecto de las fuerzas de atracción sea considerable, pero tienden a equilibrarse. Por el contrario, las moléculas de la zona superficial no están rodeadas completamente por otras moléculas del líquido y, por lo tanto, estas moléculas están desequilibradas con un efecto neto hacia el seno del líquido. Esta fuerza neta es normal a la superficie y será más baja mientras más pequeña sea dicha superficie. Es decir, para una superficie mínima se cumple una energía mínima y, por lo tanto, podemos decir que la superficie de un líquido tiende a contraerse y el efecto resultante de estas fuerzas de contracción es lo que da origen a la tensión superficial, permitiendo además que la superficie sea estable. Debido a que la tensión superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interface y esta depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura, en general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.


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La tensión superficial se puede obtener mediante diversos métodos, entre los cuales está el método del anillo que está basado en la medición de una fuerza. El método del anillo se obtiene midiendo la fuerza que hay que ejercer sobre un anillo de platino-iridio justo en el momento en el que la lámina de líquido se va a romper. El líquido se coloca en un recipiente con el anillo inicialmente sumergido y se extrae poco a poco hasta que se desprenda totalmente del líquido (Figura 13).

Figura 13: Método del anillo Du Nouy

La tensión superficial del líquido se calcula a partir de la siguiente ecuación:

R

F

L

F

4

Donde: F = es la fuerza que hace una superficie para sostener una superficie de ancho L R = radio del anillo L = longitud del perímetro de la superficie. En este caso es una longitud por cada lado de la superficie, porque la tensión actúa doblemente La Figura 14 muestra la tensión superficial frente a curvas de concentración para diversos espumantes (Melo, F., 2004).


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Figura 14: Curvas de tensión superficial para diversos espumantes (Melo, F., 2004)

2.5.2. Índice Dinámico de Espumación (DFI)

Este método emplea un sistema de dos fases el cual consiste en un líquido y aire dispersado. Las mediciones de espumabilidad en el procedimiento de Malysa definen el tiempo de retención, rt, como la pendiente de la parte lineal de la dependencia del volumen total de gas contenido en el sistema sobre el flujo de gas (Figura 15). Los valores del tiempo de retención se asumen que son independientes del flujo de gas y de la geometría de la columna de medición. Físicamente, rt es el tiempo de vida promedio de una burbuja en el sistema total, es decir, tanto en la solución como en la espuma (Malysa, 1987).


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Figura 15: Parte lineal de la curva volumen versus flujo de gas (tiempo de retención) para MIBC a varias concentraciones. (Melo,F., 2004)

El índice dinámico de espumabilidad está definido como la pendiente limite de rt vs la concentración cuando c → 0.

0

CC

rtDFI

Alternativamente, es posible ajustar una ecuación a los valores de rt vs datos de c, de manera de aliviar la necesidad de encontrar la pendiente inicial gráficamente. La ecuación toma la forma de una exponencial inversa la cual cuando se expande en una serie de potencia da:

cDFIrt *4.2 Donde:

krtDFI * La cantidad 2.4 fue dada por Malysa como el valor rt para el agua destilada, rt∞ es el valor de rt límite para c→∞ y k es una constante. El DFI puede ser determinado gráficamente de la pendiente del tiempo de retención (rt) vs la concentración, tal como se menciona en las publicaciones de Laskowski (Figura 16).


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Para espumantes más débiles, las curvas son cóncavas y, en tal caso, es fácil identificar la parte lineal la cual se utiliza para calcular rt. Para espumantes más fuertes (por ejemplo DF-1012) el análisis no es fácil, ya que la espuma se adhiere a las paredes de la columna y la lectura exacta de la altura se hace difícil (Laskowsky, 2003). En concentraciones altas de espumante, la búsqueda de una parte lineal no es fácil de identificar. Afortunadamente, sólo los V=f (Q) de las curvas de bajas concentraciones de espumantes son importantes para la determinación de DFI, las cuales pueden ser fácilmente linealizadas, incluso para un espumante fuerte (Laskowsky, 2003).

Figura 16: Determinación gráfica de DFI desde tiempo de retención versus curva de concentración (Melo, F.)

2.5.3. Efecto de la estructura del espumante sobre tamaño de partícula

Klimpel R. e Isherwood S. (1991) desarrollaron un trabajo con respecto al efecto de la modificación de la estructura de los espumantes sobre la flotabilidad del tamaño de partícula (Figura 17).


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Tamaño Partícula, µm

Figura 17: Influencia de la estructura del espumante sobre el tamaño de partícula

(Klimpel R,R y Isherwood S.,1991)

La Figura 17 muestra como cada una de las estructuras de los espumantes están directamente relacionadas a un rango de tamaño de partícula donde su acción será más eficaz y hay tres puntos relevantes para destacar a partir de ésta:

1. se ve claramente que ningún espumante puede flotar el rango completo de tamaños de partículas que se encuentran en un sistema de flotación de minerales

2. se puede realizar una mezcla de espumantes; combinando sus propiedades y flotabilidad en diferentes tamaños de partículas, esta figura podría usarse como una guía de mezclado

3. haciendo al espumante más hidrofóbico, es posible flotar las partículas más gruesas que normalmente son difíciles de flotar

Además, si se toma en cuenta que el peso molecular de los espumantes es una propiedad química y estructural, y se analiza el cuadro propuesto por Laskoswki (Figura 17), se puede verificar que esta clasificación del efecto del espumante sobre el tamaño de partícula, tiene una relación directa con el peso molecular del espumante. Por ejemplo, en la Figura 18 podemos observar que los reactivos más selectivos tienen un peso molecular más bajo (MIBC, Hexanol) y se encuentran ubicados en la zona inferior izquierda, mientras que los espumantes más enérgicos (DF-400, DF-1012) muestran un peso molecular más alto.


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En la Figura 18, se muestra el cálculo de HLB (balance hidrófilo-lipófilo) que fue propuesto por Griffin en 1994, con el cual es posible establecer un intervalo de la máxima eficacia para cada tipo de agente tensoactivo. Cuanto más alto es el valor de HLB de un agente, mayor es su carácter hidrófilo y si este valor es más bajo su carácter es lipófilo. El rango de HLB es de 0 a 20.

Figura 18: Clasificación de los espumantes según peso molecular (Laskowsky, 2003)

2.5.4. Concentración Crítica de Coalescencia (CCC)

La concentración sobre la cual la coalescencia es completamente eliminada se denomina Concentración Crítica de Coalescencia (CCC) y es característica para cada espumante. Los espumantes reducen el tamaño de burbuja reduciendo la coalescencia entre las mismas. En el trabajo de Laskowsky se muestra la determinación gráfica del CCC para los diferentes espumantes evaluados, como se ve en la Figura 19. La CCC puede ser fácilmente determinada midiendo el tamaño de burbuja como una función de la concentración del espumante. Para concentraciones superiores a la CCC, el tamaño de la burbuja ya no es afectado por la concentración del espumante.

Ca

lcu

lo H

LB

Peso Molecular


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Figura 19: Determinación gráfica de Concentración Crítica de Coalescencia para tres espumantes distintos (Laskowski, 2003)

Donde, Sauter Diameter se define como el diámetro de una esfera que tiene el mismo volumen/superficie de una partícula de interés (𝑑𝑠 = 6

𝑉𝑝

𝐴𝑝 , donde Vp y

Ap son el volumen y superficie de la partícula respectivamente).


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2.6. Cinética de Flotación

Se refiere a la velocidad de interacción entre partículas y burbujas, lo que se traduce en términos macroscópicos, en la velocidad con que flotan las partículas que llegan al concentrado. El tiempo de flotación es una variable fundamental de diseño y corresponde al tiempo máximo que hay que darle a las partículas más lentas para que puedan ser extraídas de la pulpa.

El tiempo de residencia (r), está vinculado al flujo de aire, de modo tal que si

este último fuese pequeño, debería ser alto para colectar todas las partículas.

Hay una relación directa entre r y la probabilidad de flotación, por lo que si ésta es alta y si el flujo de aire es adecuado, la recuperación esperada sería aceptable.

2.6.1. Velocidad de flotación

En general, la velocidad de flotación puede modelarse a través de una reacción de primer orden:

nkcdt

dc (4)

Donde: c = concentración de especies flotables n = orden de la reacción k = constante de flotación Suponiendo una cinética de 1er orden:

c = coe-kt

(5)

Donde: co = concentración de material flotable al tiempo cero c = concentración de material flotable al tiempo t La ecuación 5 se grafica según (Figura 20):

ktc

co ln (6)


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t

coln

c k1

Figura 20: Gráfico de ecuación cinética de primer orden

Las concentraciones no son usuales en flotación, más bien se usan recuperaciones. En la práctica, no es posible llegar a una recuperación del 100%, por lo que se introduce el concepto de recuperación máxima, Rmáximo, ya que no todo el material es flotable, por lo que la ecuación es más precisa expresada como:

lnc c

c ckt

o

(7)

Es posible escribir:

Rc c

c

o

o

(8)

o

ot

c

ccR

(9)

Luego, la ecuación 4, queda:

dc

dtk c c n( )

dR

dtkc R Ro

n n

1 (10)

Para n = 1:

R R etkt

1

Rt = recuperación parcial a cualquier tiempo t

R = recuperación máxima posible


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2.6.1.1. Modelo de 1er orden de García – Zuñiga

Es uno de los primeros trabajos sobre cinética de flotación semi-batch, el cual permite ajustar la gran mayoría de los resultados experimentales y calcular la constante de velocidad de flotación.

ln ( )c c

c ckt R e

o kt

R t 1

Entonces:

1 ktt eR

R

(11)

R

Re

t kt

1 (12)

1

R

Re

t kt (13)

R R

Re

t kt

(14)

lnR R

Rkt

t

(15)

-k

R - R

R

tln

tiempo de flotación

Figura 21: Determinación de k según modelo de García-Zúñiga

Rt son recuperaciones acumulativas, R y k se obtienen del ajuste de parámetros del modelo.

[k = t-1. Ejemplo [k = min-1.


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2.6.1.2. Modelo de Klimpel

Cabe destacar el modelo propuesto por Klimpel, especialmente por el énfasis que pone este autor en la utilidad del cálculo de k para la evaluación y selección de reactivos de flotación, el modelo propuesto es el siguiente:

kt

t ekt

RR 11

1

RR kt

R ktt

2

1 Modelo 2º orden Generalmente, basta usar los modelos cinéticos de 1er orden, donde se considera que todas las partículas tienen la misma probabilidad de flotar. Si se considera que hay distribución rectangular de velocidades, aparece el modelo de Klimpel, donde se obtiene mayor precisión. El objetivo de una evaluación cinética es determinar el tiempo óptimo de flotación y los parámetros del modelo para ver que recuperación se puede obtener en un determinado tiempo de flotación.


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2.7. Flotación Industrial

La flotación de minerales sulfurados busca separar la especie valiosa de otras que la acompañan y llevar la ley de ésta al máximo estequiométricamente posible, disminuyendo las pérdidas de esta misma especie en los desechos del circuito. Los dos parámetros que normalmente son utilizados para evaluar el rendimiento metalúrgico son: Ley: es el contenido de las especies de interés en un determinado producto del circuito (relave o concentrado), después del proceso de flotación. Recuperación: se define como una razón entre los finos del mineral valioso que se encuentran en el concentrado con respecto a los que venían asociados a la alimentación. Este valor se mide en porcentaje y determina cuanto se está perdiendo del mineral valioso en el circuito. Los circuitos de flotación están compuestos por etapas que permiten ir concentrando el mineral desde la alimentación hasta el producto final.

2.7.1. Etapas de flotación

Las etapas de la flotación son:

2.7.1.1. Etapa Rougher

Es la primera de las etapas en un circuito de flotación y sirve para realizar la primera concentración de la especie valiosa, privilegiando recuperación sobre selectividad. Dado que esta es la primera etapa en un circuito, es allí donde se obtiene la recuperación que más influye sobre la recuperación del circuito


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global. En esta etapa, debido al gran volumen de flujo que tratan, normalmente se usan equipos (celdas) de gran volumen.

2.7.1.2. Etapa de Remolienda

La función de esta etapa es lograr la conminución final del material, para lograr la liberación de las partículas de manera que estas puedan pasar a formar parte del concentrado final en las etapas de limpieza posteriores. Los equipos que se utilizan en esta etapa para obtener una molienda fina son molinos verticales o de bolas. Normalmente el tamaño de liberación está entre 70% y 80% -325#Ty.

2.7.1.3. Etapa Scavenger (Barrido)

Como la etapa Rougher, esta etapa es eminentemente recuperadora ya que busca capturar las partículas de mineral valioso que no han sido posibles de concentrar en las etapas finales del circuito. Debido a que sólo tratan una parte del flujo, en este circuito normalmente se usan equipos (celdas) más pequeñas que en el circuito Rougher. También, a menudo, los concentrados de esta etapa tienen que ser remolidos antes de pasar a la concentración final.

2.7.1.4. Cleaner (Limpieza)

La etapa Cleaner opera industrialmente a valores de pH más altos que las etapas anteriores con el fin de deprimir pirita, y a diferencia de las etapas Rougher y Scavenger, el objetivo de este circuito es de concentración de la especie valiosa más que recuperador de la misma. Si no hay una etapa posterior de limpieza, en este circuito se obtiene el concentrado final de la flotación. Para realizar esta tarea de limpieza, normalmente se utilizan equipos (celdas) alargadas llamadas columnas (Figura 22). La tecnología de flotación columnar ha logrado una amplia aceptación en la industria de procesamiento de minerales por las ventajas que ofrece sobre los equipos de flotación convencional en las etapas Cleaner y Recleaner. Las ventajas de las columnas se pueden resumir en los siguientes puntos:

Mejores leyes: la capacidad de las columnas de producir concentrados de ley superior con recuperaciones similares, deriva de la mejora que se consigue en la selectividad combinada con el lavado de espuma, que remueve la ganga arrastrada, que generalmente está asociada con la pulpa de alimentación

Menor costo de operación: debido a que carece de partes móviles. Toda la potencia de agitación mecánica se elimina, asi como la necesidad de mantención y reemplazo de agitadores y estatores

Menor costo de capital: se atribuye a la mejor eficiencia metalúrgica y al hecho de que la flotación está en sentido vertical, lo que permite un arreglo más compacto de la planta

Mejor control del proceso


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Figura 22: Esquema de una columna de flotación

2.7.1.5. Re-Cleaner (Re-Limpieza)

Como la etapa anterior, ésta busca realizar una concentración de la especie valiosa, por lo que es necesario contar con re-limpieza cuando la etapa anterior no es capaz de concentrar por sí misma la especie valiosa ya sea por capacidad o espacio. Si existe, en esta etapa se obtiene el concentrado final del circuito. Al igual que en la etapa de limpieza, normalmente los equipos que componen esta etapa son celdas de tipo columnar. Los concentrados de la especie valiosa pasan posteriormente a las etapas de separación sólido-líquido, con el objetivo de generar un concentrado con un bajo nivel de humedad. Por otro lado, los relaves van a espesadores de relaves que extraen el agua antes de su depósito final como desechos en embalses o tranques.


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2.7.2. Circuitos de flotación

En la Figura 23 el circuito de limpieza es totalmente cerrado, con las colas de primera limpieza siendo devueltas al inicio de la flotación Rougher-Scavenger. Este circuito está tipificado por las altas cargas en las etapas Rougher-Scavenger y de limpieza.

Figura 23: Circuito de flotación convencional

Alimentación

Rougher Scavenger

Colas Finales

Remolienda

Primer Limpiador

Segundo Limpiador

Tercer Limpiador

Concentrado Final


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La Figura 24 muestra uno de los circuitos de flotación más típicos actualmente usados. El relave de la primera limpieza es enviado a la etapa de limpieza-Scavenger, cuyo concentrado es devuelto a la remolienda. El relave del limpiador-depurador se junta con el relave de la etapa Rougher-Scavenger para formar los relaves finales de la planta. Este diseño reduce las cargas de circulante tanto en la etapa Rougher-Scavenger como en la etapa limpieza y por ende, reduce al mismo tiempo la capacidad de flotación requerida para un tonelaje de procesamiento dado.

Figura 24: Circuito de flotación convencional modificado

Concentrado Final

Tercer Limpiador

Segundo Limpiador

Primer Limpiador

Scavenger

Colas Finales

Rougher Scavenger

Alimentación

Remolienda


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En la Figura 25 se representa un tipo de diseño que puede ser posible mediante el uso de colectores más selectivos en la etapa Rougher-Scavenger. Se toman muestras del concentrado de celdas sucesivas y se llevan al banco Rougher para el ensayo químico y el examen mineralógico. En la mayoría de los casos, se verá que el concentrado de las primeras etapas de flotación Rougher será de una ley suficientemente alta y tendrá una liberación adecuada para evitar la remolienda. Si este concentrado es enviado a la primera, segunda o última etapa de limpieza, dependerá de las características mineralógicas y de su ley. Este diseño de circuito de flotación reduce aún más la carga circulante en los limpiadores así como también minimiza el exceso de molienda del mineral valioso ya liberado.

Figura 25: Circuito de flotación Rougher selectivo

Concentrado Final

Tercer Limpiador

Segundo Limpiador

Primer Limpiador

Scavenger

Remolienda

Colas Finales Alimentación 1° y 2° Celdas

Rougher Rougher Scavenger

El bypass de la remolienda y según la ley del producto se puede ir al 1°, 2° o 3° limpiador


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2.7.3. Variables operacionales relevantes en la Flotación

Algunas de las variables de mayor importancia para el proceso de flotación son:

2.7.3.1. Granulometría

Adquiere gran importancia dado que la flotación requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de liberación adecuado para su concentración. El rango de molienda a ser evaluado estará fuertemente influenciado por el análisis microscópico de las diferentes fracciones granulométricas.

2.7.3.2. Tipo de reactivo

Los reactivos pueden clasificarse en colectores, espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso dependerá de la selección de la mejor fórmula de cada uno de los reactivos.

2.7.3.3. Dosis de reactivo

La cantidad de reactivos requerida en el proceso dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance económico desprendido de la evaluación de los consumos. Además, los puntos de adición dependerán de la asociación de minerales, calidad del agua y tipos de colectores que sean evaluados. Los puntos óptimos de adición se hacen más evidentes después de hacer algunas pruebas y evaluar los resultados metalúrgicos.

2.7.3.4. Densidad de pulpa

Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos. La alta viscosidad de la pulpa inhibe la dispersión del aire y una buena formación de la burbuja, lo que afecta adversamente las recuperaciones.

2.7.3.5. Aireación

La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación en beneficio de la recuperación o de la ley, respectivamente

2.7.3.6. Regulación del pH

La flotación es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotación selectiva. El carácter ácido o básico de la pulpa tiene gran importancia pues de él depende el rendimiento de la flotación. La flotación, generalmente, se realiza en medios ligeramente ácidos o alcalinos, con pH que varía entre 4 y 10


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2.7.3.7. Tiempo de residencia

El tiempo de residencia dependerá de la cinética de flotación de los minerales, de la cinética de acción de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de sólidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes.

2.7.3.8. Calidad del agua

En las plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculación de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y sólidos en suspensión, con las consecuencias respectivas derivadas de este flujo de recirculación.

2.7.4. Ejemplos de circuitos de flotación de operaciones chilenas

Chile es el principal productor del mundo de Cobre, el cual es el tercer metal más utilizado en el mundo. El Cobre está vinculado tanto a minerales sulfurados como oxidados. En el caso de los minerales oxidados, son sometidos a lixiviación, de la cual se obtiene una solución de Sulfato de Cobre, para luego pasar al proceso de extracción con solventes y finalmente a electro-obtención, para tener como producto final cátodos de Cobre. Los minerales sulfurados primero pasan por chancado y molienda, luego por mecanismos de clasificación y limpieza hasta obtener el concentrado de Cobre mediante flotación. En esta sección, a modo de ejemplo, se presentan tres circuitos de flotación con sus respectivos datos operacionales de mineras que tienen producción a gran escala en nuestro país, las cuales son: Minera Candelaria (Freeport McMoRan): está ubicada a 9 kilómetros de la comuna de Tierra Amarilla y a 29 kilómetros de Copiapó, en la III Región de Chile. La capacidad de la planta concentradora permite tratar aproximadamente 75.000 toneladas de mineral al día.

El mineral se trata primero en flotación Rougher, en donde el relave pasa al relave final y el concentrado a remolienda. En la flotación Scavenger se trata el relave de flotación Cleaner, el relave de flotación Scavenger va al relave final y el concentrado es enviado a remolienda. El concentrado que sale de remolienda, pasa a flotación Cleaner que se realiza en celdas de columna. En la flotación Cleaner el relave pasa a la etapa Scavenger y el concentrado a la flotación Recleaner. En la última etapa del circuito, la flotación Recleaner, el concentrado obtenido es el concentrado final y el relave vuelve a la etapa Cleaner.


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Figura 26: Circuito de flotación de Minera Candelaria

División Mantos Blancos (AngloAmerican): Se encuentra ubicada en la II región a 45 Km de la ciudad de Antofagasta y a 800 m sobre el nivel del mar. Comprende una mina a rajo abierto, plantas de chancado e instalaciones para procesar minerales oxidados y sulfurados. Su producción es de 90.000 toneladas de Cobre fino aproximadamente, entre cátodos de alta pureza y Cobre contenido en concentrados. El circuito de flotación es similar al de Minera Candelaria, a excepción que Mantos Blancos no tiene etapa Recleaner y además de tratar sulfuros también trata óxidos. El relave de flotación Rougher de sulfuros es enviado a un ciclón, el cual envía los finos a la flotación Rougher de óxidos, mientras que los gruesos con el relave de flotación Scavenger alimentan un circuito de flotación de arenas (separación de óxidos de sulfuros).

Figura 27: Circuito de flotación de Minera Mantos Blancos

Flotación Rougher

Flotación Scavenger Flotación Cleaner

Molino de torre

Flotación Recleaner

Concentrado Final

Relave Final

Agua

NaSH

Agua


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Minera Los Pelambres (Antofagasta PLC): se ubica en la Cordillera de los Andes a 3.600 m sobre el nivel del mar, en la provincia del Choapa, IV Región. Esta empresa se dedica a la extracción de Cobre y Molibdeno. Su capacidad de tratamiento está en el rango de 114 mil a 120 mil toneladas métricas de mineral. El circuito de flotación de Minera Los Pelambres es casi idéntico a los anteriores con la diferencia que posee dos líneas de concentración Rougher y el concentrado final es de Cu-Mo.

Figura 28: Circuito de flotación de Minera Los Pelambres

Minera

Candelaria Minera

Los Pelambres Minera

Mantos Blancos

Mineralogía Cpy Cpy, Cc, Bo Cc, Bo, Cv, Cpy

Procesamiento (ktpd) 75 140 12 Granulometría 15% +100#Ty 35-40% +100#Ty 28% + 65#Ty

Ley cabeza mineral %CuT 0,8-0,9 1,0 1,0

%CuOx 0,03 0,15 ppm Mo 210

pH Rougher 8,5-9 9,5 9,5 Ley Concentrado %CuT 30-31 35 35-37

Tabla 3: Datos operacionales de concentradoras de Chile

– Procedimiento experimental –

Página 51

3. Procedimiento experimental

3.1. Materiales

3.1.1. Reactivos

3.1.1.1. Espumantes

Se utilizaron en este trabajo 19 productos sintetizados (potencialmente espumantes) y cuatro espumantes comerciales, los cuales fueron adicionados según la metodología a realizar. Los productos sintetizados se dividieron en 4 familias: familia I (oligómeros), familia II (ésteres), familia III (cetales) y familia mixta (mezcla de oligómeros y cetales), estos últimos pertenecen al grupo de los alcoholes.

Reactivos

Sintetizados Peso Molecular

(g/mol)

1 MR-12-89 134

2 MR-14-03 148

3 MR-14-05 130

4 MR-14-06 134

5 MR-14-07 166

6 MR-14-08 146

7 MR-14-11 204

8 MR-14-14 162

9 MR-14-15 174

10 MR-14-19 180

11 MR-14-23 160

12 MR-14-25 160

13 MR-14-50 202

14 MR-14-51 202

15 MR-14-52 188

16 MR-14-53 188

17 MR-14-54 176

18 MR-14-55 160

19 MR-14-57 250

Tabla 4: Peso molecular de reactivos sintetizados


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Espumante Peso Molecular

(g/mol)

1 MIBC 102

2 DF-1012 400

3 DF-250 250

4 ME-100 123

Tabla 5: Peso molecular de espumantes utilizados a nivel industrial

3.1.1.2. Colectores

Para la realización de las pruebas de espumación con sólidos y flotación Rougher, se utilizaron colectores según el procedimiento de cada mineral (Tabla 6).

Mineral

Las Tórtolas Mineral Andina

Colector Moly Diesel Diesel

Colector 1 MX-3752 AP-3894

Colector 2 MX-3753 ----

Tabla 6: Colectores utilizados en cada mineral

3.1.1.3. Modificador de pH

En este caso, el modificador de pH utilizado fue Cal, la cual tiene como objetivo ajustar el pH en el proceso de flotación, cambiando las propiedades electroquímicas de la pulpa y así lograr una mejor acción de los reactivos espumantes y colectores. La Cal se adicionó al molino de bolas en ambos casos, siendo el pH requerido de 10,5.

3.1.2. Montaje experimental

3.1.2.1. Tensión superficial

Para realizar las mediciones de tensión superficial se utilizó un tensiómetro de superficie Fisher semiautomático (Figura 29), el cual utiliza el método del anillo de Du Nouy. La fuerza necesaria para separar el anillo de Platino-Iridio del líquido se mide y se lee directamente con una precisión de ±0,25 dinas/cm. Utiliza un reloj síncrono reversible para elevar o bajar el anillo de prueba y la mesa de muestra. Proporciona un movimiento uniforme, por lo que se elimina la separación prematura del anillo y el líquido y, por tanto, las lecturas falsas de tensión.


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Figura 29: Tensiómetro de superficie Fisher

3.1.2.2. Índice Dinámico de Espumación (DFI)

En las mediciones de espumación sin sólidos se utilizó una columna de vidrio ( Figura 30), que posee una altura total de 129 cm, un diámetro de 48 mm y un volumen útil de 8,3 L. En la parte inferior de la columna se instaló una frita de 40 mm y porosidad de 100 hasta 160 micrones, por medio de la cual se inyecta el aire para realizar las espumaciones para cada una de las soluciones.

Aire

Válvula

F

Rotámetro Flujómetro

Digital

Matraz

Erlenmeyer

Columna de

Vidrio

Frita

Figura 30: Montaje experimental espumación sin sólidos


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3.1.2.3. Análisis en presencia de sólidos

Los equipos utilizados para estas mediciones fueron: Molino de bolas La molienda de los minerales en las pruebas de flotación y espumación con sólidos se realizó en un molino de bolas (Figura 31). El molino de bolas utilizado corresponde a un cilindro metálico que tritura y mezcla por efecto de la abrasión de las bolas de acero que hay en su interior. Las dimensiones del molino de bolas utilizado son: 17,2 cm de diámetro y 27,3 cm de altura. El molino trabaja a 80 rpm.

Figura 31: Molino de bolas de laboratorio

Celda de flotación Tipo Denver Es un equipo de procesamiento de minerales utilizado en laboratorio que simula el funcionamiento de una celda industrial, tiene como función el separar de manera eficiente un concentrado de un relave, poniendo en contacto el mineral, el aire, el agua y los reactivos. La aireación puede ser por auto-succión o inyección de aire, el cual es regulado con un flujómetro. El aire utilizado en las flotaciones se determina para cada mineral con su estándar, hasta obtener un colchón de espuma que permita retirar el concentrado de la celda.


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Figura 32: Celda de flotación tipo Denver

Columna Amira Es una columna de espumación de base cuadrada, confeccionada en acrílico transparente, cuyas dimensiones son 158 cm de largo, 10 cm de diámetro y un volumen útil de 14,8 L. Posee una frita porosa de 12 cm de diámetro y una porosidad de 10 a 20 micrones, la frita está ubicada en la parte inferior de la columna y un rotámetro en la parte superior que mide un flujo de hasta 23 L/min. A través de la frita pasa un flujo de aire para realizar las mediciones de espumación con sólidos.

Figura 33: Columna Amira


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3.1.3. Minerales

Se utilizaron muestras de mineral de dos operaciones locales para el análisis en presencia de sólidos, con el fin de ver el efecto de los reactivos sintetizados en éstos. Mineral de planta Las Tórtolas (Corporación Angloamerican) Mineral de Minera Andina (División Andina, Codelco) Las condiciones de trabajo de cada mineral en laboratorio se muestran en la Tabla 7.

Variable Mineral Las Tórtolas Mineral Andina

Masa mineral, g 1476 1141

Granulometría, +65# Ty 18% 24%

Tiempo de molienda, min 15,1 16,54

Agua requerida molienda, mL

764 552

pH 10,5 (2,3 g) 10,5 (1,48 g)

Dosis Colector Moly, g/t 11 6

Punto de adición Colector Moly

Acondicionamiento Molino

Dosis Colector-1, g/t 12 22

Punto de adición Colector-1 Acondicionamiento Molino

Dosis Colector-2, g/t 12 ------

Punto de adición Colector-2 Acondicionamiento ------

Dosis espumante, g/t 24 15

Punto de adición espumante Acondicionamiento Acondicionamiento

Tabla 7: Condiciones de trabajo de cada mineral


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3.2. Programa experimental

El programa experimental se divide en dos análisis: en ausencia de sólidos y en presencia de sólidos. Para realizar estas pruebas se siguió una secuencia, con el fin de determinar un procedimiento para implementar una metodología de selección de espumantes a partir de los resultados obtenidos.

Figura 34: Esquema programa experimental

**: Sólo se escogieron algunos espumantes de baja espumación, para verificar que mientras se tenga una altura de espuma relevante se obtiene una buena recuperación y viceversa.

NO SI


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3.2.1. Mediciones en ausencia de sólidos

3.2.1.1. Tensión superficial

Procedimiento:

1. Preparar 5 soluciones en matraces aforados de 100 mL por cada reactivo, cuyas concentraciones sean de 0,01 M; 0,03 M; 0,06 M, 0,08 M y agua destilada

2. Mantener una temperatura constante al realizar las mediciones (en

este caso se usó 20°C), ya que la temperatura influye en los resultados de tensión superficial

3. Verificar que el tensiómetro esté nivelado, observando que la burbuja

que se encuentra en la base del equipo esté en el centro del círculo

4. Colocar el blanco (agua destilada) en el tensiómetro y ajustarlo hasta que coincida la barra de metal con la línea del espejo. Una vez ajustado, se procede a realizar la medición de la tensión superficial y se lee el valor en la escala del equipo

5. Sacar el anillo del equipo para las siguientes mediciones y limpiar

cuidadosamente con Acetona

3.2.1.2. Índice Dinámico de Espumación (DFI)

Las mediciones se realizaron en una columna de vidrio (descrita en la sección 3.1.2.2.) Se hizo pasar un flujo de aire en un rango de 0,6 L/min a 3 L/min sobre cada solución de espumante (500 mL), los cuales fueron analizados a cinco concentraciones distintas de 12, 24, 48, 72 y 120 ppm, y así poder obtener gráficamente el volumen total de gas en función del flujo de aire (Figura 35). Luego, a partir del gráfico previamente obtenido por inspección, se selecciona una sección en que exista correlación lineal entre sus variables y la pendiente corresponderá al tiempo de retención. Finalmente, para la construcción del grafico de determinación de DFI, se representan los tiempos de retención en función de las concentraciones de cada espumante, obteniendo una curva como la que se muestra en la Figura 36, y a partir de allí determinar gráficamente el valor de DFI con la pendiente del tiempo de retención cuando la concentración tiende a cero.


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Figura 35: Volumen de gas versus flujo de aire a diferentes concentraciones de MR-14-05

Figura 36: Tiempo de retención versus concentración de MR-14-05

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-05

MR-14-05

12 ppm

MR-14-05

24 ppm

MR-14-05

48 ppm

MR-14-05

72 ppm

MR-14-05

120 ppm

0

10

20

30

40

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04 1,0E-03

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)

Concentracion (mol/L)

MR-14-05

𝐷𝐹𝐼 = 𝜕𝑟𝑡

𝜕𝐶 𝐶→0


Página 60

3.2.2. Mediciones de espumación con sólidos

3.2.2.1. Espumación con sólidos en celda Amira

El procedimiento general en celda Amira se describe a continuación:

1. Preparar la carga de bolas según mineral a utilizar

2. Colocar en el molino de bolas el mineral, la cantidad de agua requerida y la Cal viva (según Tabla 7)

3. Agregar los colectores que se adicionen en el molino (según Tabla 7)

4. Realizar molienda (según Tabla 7)

5. Ajustar pH a valor requerido

6. Adicionar colectores y espumantes (según Tabla 7)

7. Acondicionar por 3 minutos a 1200 rpm en celda Denver

8. Colocar pulpa en Celda Amira y ajustar el flujo de aire a 20 L/min

9. Realizar mediciones de altura de espuma durante 7 minutos

10. Cerrar el aire transcurridos los 7 minutos y medir el tiempo de

destrucción de la espuma

11. Vaciar la columna y lavar con agua y aire para evitar la sedimentación de partículas e incrustación en la frita

3.2.2.2. Flotación Rougher

Las flotaciones fueron realizadas manteniendo las condiciones de trabajo establecidas en la Tabla 7 y considerando además lo especificado en la Tabla 8.


Página 61

Variable Mineral Las Tórtolas Mineral Andina

% sólidos 30 38

Volumen pulpa, mL 4.000 2.300

Tiempo entre paleteo, s 4 c/15 5 c/10

Acondicionamiento, min 2 sin aire y 1 con aire 3 sin aire

Agitación, rpm 1.200 1.200

Aire, L/min 9 6

Tiempo de flotación, min 12 7

Tabla 8: Condiciones de trabajo en flotación Rougher

Procedimiento:

1. Preparar carga de bolas según mineral a utilizar

2. Colocar en el molino de bolas el mineral, la cantidad de agua requerida y la Cal viva (según Tabla 7)

3. Agregar colectores (según Tabla 7)

4. Realizar molienda (según Tabla 7)

5. Transferir la pulpa a la celda de flotación y colocarla en la máquina de

flotación Denver

6. Agitar a 1.200 rpm

7. Acondicionar y abrir el flujo de alimentación de aire según lo indicado en Tabla 8

8. Ajustar el pH al valor requerido

9. Adicionar colectores y espumantes (según Tabla 7)

10. Flotar y paletear pulpa según la Tabla 8

11. Filtrar y secar en horno a 95°C por 8 horas

12. Pesar y pulverizar el concentrado y el relave

13. Realizar análisis químico

– Resultados –

Página 62

4. Resultados

4.1. Mediciones en ausencia de sólidos

4.1.1. Tensión superficial

Los reactivos sintetizados fueron clasificados según su grupo funcional, por lo que se dividieron en cuatro familias: Familia I, Familia II, Familia III y Familia Mixta. Los espumantes que se utilizaron para propósitos comparativos fueron MIBC, DF-250 y DF-1012. La Figura 37, Figura 38, Figura 39 y Figura 40, muestra las curvas de tensión superficial en función de la concentración.

Figura 37: Tensión superficial Familia I

Familia I de Compuestos

25,00

35,00

45,00

55,00

65,00

75,00

85,00

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

Concentración (mol/L)

Tensión Superficial (din

a/cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-19

MR-14-07

DF-250

– Resultados –

Página 63

Figura 38: Tensión superficial Familia II

Familia II de Compuestos

25,00

35,00

45,00

55,00

65,00

75,00

85,00

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09


Tensión Superficial (dina/cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-03

MR-14-05

MR-14-11

MR-14-14

MR-12-89

MR-14-06

MR-14-54

DF-250

– Resultados –

Página 64

Figura 39: Tensión superficial Familia III

Familia III de Compuestos

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09


Tensión Superficial (dina/cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-08

MR-14-15

MR-14-23

MR-14-25

MR-14-50

MR-14-51

MR-14-52

MR-14-53

MR-14-55

DF-250

– Resultados –

Página 65

Figura 40: Tensión superficial Familia Mixta

Familia Mixta de Compuestos

25,00

35,00

45,00

55,00

65,00

75,00

85,00

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09


Tensión Superficial (din

a/cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-57

DF-250

– Resultados –

Página 66

4.1.2. Índice Dinámico de Espumación (DFI)

La Tabla 9, Tabla 10, Tabla 11 y Tabla 12 muestra los valores de DFI de los reactivos sintetizados, determinados gráficamente (Figura 16) y la Tabla 13 muestra los valores de DFI experimentales y de referencia de espumantes.

Reactivos sintetizados Familia I DFI (s*L/mol)

MR-14-07 43.000

MR-14-19 41.000

Tabla 9: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia I

Reactivos sintetizados Familia II DFI (s*L/mol)

MR-12-89 28.000

MR-14-03 98.000

MR-14-05 175.000

MR-14-06 246.000

MR-14-11 391.000

MR-14-14 416.000

MR-14-54 40.000

Tabla 10: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia II

Reactivos sintetizados Familia III DFI (s*L/mol)

MR-14-08 29.000

MR-14-15 155.000

MR-14-23 37.000

MR-14-25 38.000

MR-14-50 49.000

MR-14-51 59.000

MR-14-52 44.000

MR-14-53 49.000

MR-14-55 38.000

Tabla 11: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia III

Reactivos sintetizados Familia Mixta DFI (s*L/mol)

MR-14-57 53.000

Tabla 12: Valores Índice Dinámico de Espumación Familia Mixta

Espumante DFI experimental (s*L/mol) DFI referencia (s*L/mol)

MIBC 34.000 37.000

DF-1012 253.000 267.000

Tabla 13: Valores experimentales y referenciales del Índice Dinámico de Espumación

– Resultados –

Página 67

Figura 41: Espumación sin sólidos con MIBC

– Resultados –

Página 68

4.2. Mediciones en presencia de sólidos

4.2.1. Espumación con sólidos en celda Amira

Las pruebas contemplaron espumaciones con dos minerales (Andina y Las Tórtolas), con todos los reactivos sintetizados, a excepción de MR-14-03, MR-14-05, MR-14-14 Y MR-14-19, debido a dificultades prácticas asociadas a su adición, además de los estándares correspondientes a cada mineral, con el fin de ver si es posible reproducir el estándar.

Figura 42: Espumación con sólidos Familia II con mineral Las Tórtolas

Familia II

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 100 200 300 400 500

Tiempo (s)

Altura (cm

)

MIBC

DF-250

ME-100

MR-14-06

MR-14-11

– Resultados –

Página 69

Figura 43: Espumación con sólidos Familia III con mineral Las Tórtolas

Familia III

20

40

60

80

100

120

140

160

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (cm

)

MIBC

DF-250

ME-100

MR-14-15

MR-14-50

MR-14-51

MR-14-52

MR-14-53

– Resultados –

Página 70

Figura 44: Espumación con sólidos Familia II con mineral Andina

Familia II

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-11

MR-14-54

– Resultados –

Página 71

Figura 45: Espumación con sólidos Familia III con mineral Andina

4.2.2. Flotación Rougher

Para la selección de espumantes en flotación Rougher, se utilizó como criterio escoger aquellos en los cuales se observó una espumación en celda Amira mejor o similar al estándar, además se eligieron algunos de ellos en que se vio una espumación más baja. Las flotaciones se realizaron a partir de la dosis del estándar y a una dosis menor, con el fin de ver si es posible reproducir el estándar. En el caso de mineral Las Tórtolas, el estándar con que se compararon los resultados obtenidos fue el ME-100 y el mineral de Andina se comparó con el MIBC.

Familia III

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-15

MR-14-23

MR-14-50

MR-14-51

MR-14-52

MR-14-53

– Resultados –

Página 72

Ley de concentrado Ley de relaves Recuperación

Espumante 24 g/t

CuT %

FeT %

Mo ppm

CuT %

FeT %

Mo ppm

CuT %

FeT %

Mo %

ME-100 5,24 19,64 162 0,215 2,50 16 63,12 35,56 41,56

MR-14-06 6,00 17,70 124 0,280 2,96 24 52,80 23,79 21,25

MR-14-11 4,66 16,86 111 0,228 2,61 21 62,76 34,76 30,36

MR-14-15 5,11 19,23 127 0,234 2,55 19 61,07 35,13 32,44

MR-14-50 4,71 18,90 117 0,225 2,33 13 63,13 39,88 42,40

MR-14-51 4,85 18,00 162 0,222 2,54 24 62,59 35,18 34,08

MR-14-52 4,51 18,80 105 0,225 2,48 24 63,24 39,42 27,30

MR-14-53 5,08 20,41 105 0,226 2,42 19 61,87 37,84 28,52

Tabla 14: Resultados flotación Rougher a 24 g/t de espumante con mineral Las Tórtolas


Espumante 16 g/t

CuT %

FeT %

Mo ppm

CuT %

FeT %

Mo ppm

CuT %

FeT %

Mo %

ME-100 5,86 18,70 139 0,235 2,42 16 56,3 38,5 31,0

MR-14-11 6,00 18,37 158 0,248 2,54 21 53,6 25,7 26,4

MR-14-15 5,25 21,05 139 0,232 2,29 19 58,4 36,3 31,2

MR-14-50 5,61 20,13 144 0,239 2,38 13 57,8 33,0 39,2

MR-14-51 6,81 19,96 149 0,263 2,59 24 52,4 24,6 20,9

MR-14-52 6,34 20,76 149 0,246 2,41 24 54,9 28,9 22,7

MR-14-53 5,80 20,50 129 0,238 2,37 19 57,5 32,4 27,4

Tabla 15 : Resultados flotación Rougher a 16 g/t de espumante con mineral Las Tórtolas


Espumante 15 g/t

CuT %

FeT %

Mo ppm

CuT %

FeT %

Mo Ppm

CuT %

FeT %

Mo %

MIBC 6,66 13,95 1.124 0,132 2,82 62 88,28 42,47 73,01

MR-14-07 7,64 15,44 1.069 0,46 2,74 74 87,13 42,16 65,14

MR-14-11 6,97 14,63 1.203 0,35 2,66 57 87,91 43,64 74,82

MR-14-15 6,83 15,19 1.079 0,22 2,56 40 89,67 47,92 80,71

MR-14-23 7,11 14,96 1.074 0,17 2,65 46 90,31 46,41 78,17

MR-14-50 6,46 14,37 990 0,25 2,68 49 89,05 45,76 76,07

MR-14-51 6,64 14,19 1.054 0,31 2,68 49 88,20 43,84 76,02

MR-14-52 6,28 14,27 1.109 0,26 2,60 46 88,93 46,95 79,54

MR-14-53 6,55 14,45 1.129 0,21 2,70 48 89,28 45,16 78,35

MR-14-54 7,05 14,58 1.054 0,29 2,56 60 88,26 43,93 70,73

Tabla 16: Resultados flotación Rougher a 15 g/t de espumante con mineral Andina

– Resultados –

Página 73


Espumante 10 g/t

CuT %

FeT %

Mo ppm

CuT %

FeT %

Mo Ppm

CuT %

FeT %

Mo %

MIBC 7,50 16,46 1178 0,122 2,82 62 87,5 39,9 68,3

MR-14-07 8,38 17,75 1307 0,127 2,74 74 87,0 39,6 64,1

MR-14-11 7,28 16,43 1094 0,122 2,66 57 88,1 43,3 70,3

MR-14-15 6,78 14,60 1193 0,113 2,56 40 89,2 44,0 80,4

MR-14-23 6,87 15,14 1168 0,104 2,65 46 89,6 42,8 76,9

MR-14-50 6,82 15,08 1119 0,114 2,68 49 88,9 42,9 75,3

MR-14-51 7,62 16,09 1252 0,120 2,68 49 87,8 40,4 74,3

MR-14-52 6,64 15,10 1248 0,118 2,60 46 87,8 42,5 77,6

MR-14-53 7,57 15,23 1109 0,113 2,70 48 89,3 41,3 74,2

MR-14-54 7,05 17,13 1327 0,123 2,56 60 87,1 44,0 72,2

Tabla 17: Resultados flotación Rougher a 10 g/t de espumante con mineral Andina

– Evaluación económica –

Página 74

5. Evaluación económica

El objetivo de la evaluación económica es comparar los costos asociados al uso actual de espumantes en las operaciones seleccionadas contra aquellos en los cuales se obtuvieron buenos resultados metalúrgicos y económicos.

Espumante Precio (U$/kg) Costo (U$/mes)

ME-100 3,2 138.240

MR-14-06 2,2 95.040

MR-14-11 2,1 90.720

MR-14-15 2,8 120.960

MR-14-50 3,3 142.560

MR-14-51 3 129.600

MR-14-52 3 129.600

MR-14-53 2,8 120.960

Tabla 18: Costos de espumantes evaluados con 60% de ganancia, 24 g/t de espumante y 60.000 t/día de mineral Las Tórtolas


ME-100 3,2 138.240

MR-14-06 2,1 89.100

MR-14-11 2,0 85.050

MR-14-15 2,6 113.400

MR-14-50 3,1 133.650

MR-14-51 2,8 121.500

MR-14-52 2,8 121.500

MR-14-53 2,6 113.400

Tabla 19: Costos de espumantes evaluados con 50% de ganancia, 24 g/t de espumante y 60.000 t/día de mineral Las Tórtolas


Página 75


ME-100 3,2 138.240

MR-14-06 1,9 83.160

MR-14-11 1,8 79.380

MR-14-15 2,5 105.840

MR-14-50 2,9 124.740

MR-14-51 2,6 113.400

MR-14-52 2,6 113.400

MR-14-53 2,5 105.840

Tabla 20: Costos de espumantes evaluados con 40% de ganancia, 24 g/t de espumante con 60.000 t/día de mineral Las Tórtolas


ME-100 3,2 92.160

MR-14-11 2,1 60.480

MR-14-15 2,8 80.640

MR-14-50 3,3 95.040

MR-14-51 3.0 86.400

MR-14-52 3.0 86.400

MR-14-53 2,8 80.640



ME-100 3,2 92.160

MR-14-11 2,0 56.700

MR-14-15 2,6 75.600

MR-14-50 3,1 89.100

MR-14-51 2,8 81.000

MR-14-52 2,8 81.000

MR-14-53 2,6 75.600



Página 76


ME-100 3,2 92.160

MR-14-11 1,8 52.920

MR-14-15 2,5 70.560

MR-14-50 2,9 83.160

MR-14-51 2,6 75.600

MR-14-52 2,6 75.600

MR-14-53 2,5 70.560



MIBC 3,2 103.680

MR-14-07 2,2 71.280

MR-14-11 2,1 68.040

MR-14-15 2,8 90.720

MR-14-23 3.0 97.200

MR-14-50 3,3 106.920

MR-14-51 3.0 97.200

MR-14-52 3.0 97.200

MR-14-53 2,8 90.720

MR-14-54 2,2 71.280

Tabla 24: Costos de espumantes evaluados con 60% de ganancia, 15 g/t de espumante con 72.000 t/día de mineral Andina


MIBC 3,2 103.680

MR-14-07 2,1 66.825

MR-14-11 2,0 63.788

MR-14-15 2,6 85.050

MR-14-23 2,8 91.125

MR-14-50 3,1 100.238

MR-14-51 2,8 91.125

MR-14-52 2,8 91.125

MR-14-53 2,6 85.050

MR-14-54 2,1 66.825



Página 77


MIBC 3,2 103.680

MR-14-07 1,9 62.370

MR-14-11 1,8 59.535

MR-14-15 2,5 79.380

MR-14-23 2,6 85.050

MR-14-50 2,9 93.555

MR-14-51 2,6 85.050

MR-14-52 2,6 85.050

MR-14-53 2,5 79.380

MR-14-54 1,9 62.370



MIBC 3,2 69.120

MR-14-07 2,2 47.520

MR-14-11 2,1 45.360

MR-14-15 2,8 60.480

MR-14-23 3.0 64.800

MR-14-50 3,3 71.280

MR-14-51 3.0 64.800

MR-14-52 3.0 64.800

MR-14-53 2,8 60.480

MR-14-54 2,2 47.520



Página 78

Espumante Precio (U$/Kg) Costo (U$/mes)

MIBC 3,2 69.120

MR-14-07 2,1 44.550

MR-14-11 2,0 42.525

MR-14-15 2,6 56.700

MR-14-23 2,8 60.750

MR-14-50 3,1 66.825

MR-14-51 2,8 60.750

MR-14-52 2,8 60.750

MR-14-53 2,6 56.700

MR-14-54 2,1 44.550


Espumante Precio (U$/Kg) Costo (U$/mes)

MIBC 3,2 69.120

MR-14-07 1,9 41.580

MR-14-11 1,8 39.690

MR-14-15 2,5 52.920

MR-14-23 2,6 56.700

MR-14-50 2,9 62.370

MR-14-51 2,6 56.700

MR-14-52 2,6 56.700

MR-14-53 2,5 52.920

MR-14-54 1,9 41.580


– Discusión de resultados –

Página 79

6. Discusión de resultados

6.1 Mediciones en dos fases (agua-espumante)

Las mediciones de tensión superficial con respecto a los resultados de DFI, no permiten dar una clara relación entre estas técnicas, como por ejemplo, a mayor tensión superficial debiera bajar el índice dinámico de espumación o éste debiera aumentar, ya que los valores de DFI son muy dispares entre sí. A raíz de esto, el índice dinámico de espumación no podría formar parte del procedimiento para la selección de espumantes, debido a que no es una medición suficiente por si sola para evaluar un reactivo.

6.2. Mediciones en tres fases (agua-espumante-sólido)

Con respecto a espumaciones realizadas en celda Amira con los reactivos seleccionados, se observaron buenos resultados en comparación con el estándar escogido para cada mineral. A partir de esto se pudo ver que a alturas mayores de espuma, en comparación al estándar, se obtuvieron generalmente recuperaciones altas y al tener alturas de espuma baja, se obtuvieron recuperaciones bajas, por lo que podría haber una relación entre estas dos técnicas. Con respecto a la tensión superficial de los espumantes estudiados en relación a las pruebas de flotación Rougher, se observa que, en general, aquellos que presentan una tensión superficial más baja, dan como resultado una mejor recuperación, así como una mejor espumación. En el caso de la Familia I y II, en la etapa Rougher se eliminaron uno y tres espumantes respectivamente, debido a la dificultad para manipularlos. Al comparar las recuperaciones obtenidas en la flotación Rougher con mineral Andina para dosis de 15 g/t y 10 g/t de espumante, los resultados obtenidos son similares, por lo cual podrían ser potenciales espumantes para utilizar a nivel industrial. En el caso de mineral Las Tórtolas, las dosis utilizadas para fines comparativos fueron de 24 g/t y 16 g/t. Los resultados de las recuperaciones disminuyeron considerablemente de una dosis a otra, por lo que se podría decir que la efectividad del espumante dependería del tipo de mineral utilizado.


Página 80

Figura 46: Espumación en celda Amira de mineral Las Tórtolas con MIBC

6.3. Evaluación económica de los espumantes

A partir de la evaluación económica existen varios puntos relevantes: Los reactivos sintetizados se analizaron a distintos porcentajes de ganancia: 60%, 50% y 40%, considerando que estos porcentajes son variables, porque depende de cada empresa definir cuál será el porcentaje de ganancia Al realizar el análisis a los distintos porcentajes, se puede apreciar que estos resultados pueden traer beneficios tanto al cliente como a CYTEC, ya que los precios de reactivos están en general por debajo del precio del estándar Los resultados entregados por la evaluación muestran claramente que los reactivos sintetizados son más rentables que el estándar de cada mineral, esto ocurre tanto para mineral Andina como para mineral Las Tórtolas. Asimismo, se podría decir que al tener buenos resultados tanto en la parte metalúrgica como económica de los reactivos, son potenciales espumantes para usar a nivel industrial


Página 81

Figura 47: Fotografía de flotación de mineral Las Tórtolas con MR-14-06

Figura 48: Fotografía de flotación de mineral Las Tórtolas con MR-14-51

– Conclusiones –

Página 82

7. Conclusiones

A través de la caracterización de reactivos y espumantes comerciales, mediante las técnicas de tensión superficial, mediciones de estabilidad de espumante con y sin sólidos y flotación Rougher, fue posible diseñar un procedimiento para evaluar si los reactivos desarrollados son posibles candidatos a espumantes industriales. A partir de los resultados obtenidos se plantea para evaluar un nuevo espumante considerando las siguientes mediciones y en el siguiente orden:

1. Tensión superficial 2. Evaluación en celda Amira 3. Evaluación en pruebas de flotación batch

Los sólidos presentes en las pruebas muestran que estos tienen gran importancia en la estabilidad de la espuma. Los resultados metalúrgicos en flotación Rougher y la comparación de costos asociados al uso actual del espumante en las operaciones seleccionadas contra aquellos reactivos sintetizados, muestran claramente que estos reactivos tienen las características y condiciones para ser un potencial espumante industrial. Los espumantes que no dieron buenos resultados metalúrgicos pueden ser utilizados en una mezcla con otro espumante o como carrier. Al ser utilizado como carrier debe cumplir las siguientes condiciones:

1. Ayudar a dispersar el reactivo en agua 2. No tener propiedades espumantes 3. Tener un flash point mayor a 40°C 4. Disolver al producto principal 5. No tener reactividad química 6. Debe ser de bajo costo 7. Debe ser de baja toxicidad y degradable

– Conclusiones –

Página 83

7.1. Procedimiento

1. Realizar mediciones de tensión superficial a los reactivos sintetizados

y al estándar

2. Graficar concentración versus tensión superficial y comparar con el estándar

3. Realizar mediciones en celda Amira con los reactivos sintetizados y el

espumante estándar del mineral a evaluar

4. Graficar tiempo versus altura de espuma y comparar con el estándar

5. Analizar los datos obtenidos en los puntos 1 y 3. Si el reactivo sintetizado es activo con respecto al estándar y la espumación es igual o mejor a la del estándar, entonces realizar flotación Rougher

6. Si se realiza flotación Rougher y los resultados de recuperación del

reactivo son iguales o superiores al estándar, considerar que este reactivo puede ser un potencial espumante industrial

– Recomendaciones –

Página 84

8. Recomendaciones

Realizar estudios a partir de la metodología propuesta para verificar su efectividad como método de caracterización de espumantes. Los reactivos que dieron buenos resultados tanto metalúrgicos como económicos debieran probarse en planta para comprobar si son efectivos para su utilización a nivel industrial.

– Bibliografía –

Página 85

9. Bibliografía

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Página 88

Anexo 1

Nomenclatura Cc Calcocina Cpy Calcopirita Cv Covelina DFI Dynamic Foamability Index HLB Balance hidrófilo-lipófilo Rt tiempo de retención

LG Tensión superficial líquido-gas

SL Tensión superficial sólido-líquido

SG Tensión superficial sólido-gas

Ángulo de contacto

Gadh Energía libre de Gibbs de adhesión

Página 89

Anexo 2

Determinación de Índice Dinámico de Espumación DFI

Figura 49: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones MR-12-89

Figura 50: Tiempo de retención versus concentración MR-12-89

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-12-89

MR-12-89

12 ppm

MR-12-89

24 ppm

MR-12-89

48 ppm

MR-12-89

72 ppm

MR-12-89

120 ppm

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04 1,0E-03

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-12-89

Página 90



0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-03

MR-14-03

12 ppm

MR-14-03

24 ppm

MR-14-03

48 ppm

MR-14-03

72 ppm

MR-14-03

120 ppm

0

10

20

30

40

50

60

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-03

Página 91



0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-05

MR-14-05

12 ppm

MR-14-05

24 ppm

MR-14-05

48 ppm

MR-14-05

72 ppm

MR-14-05

120 ppm

0

10

20

30

40

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04 1,0E-03

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-05

Página 92



0,0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-06

MR-14-06

12 ppm

MR-14-06

24 ppm

MR-14-06

48 ppm

MR-14-06

72 ppm

MR-14-06

120 ppm

0

20

40

60

80

100

120

140

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04 1,0E-03

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-06

Página 93



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-07

MR-14-07

12 ppm

MR-14-07

24 ppm

MR-14-07

48 ppm

MR-14-07

72 ppm

MR-14-07

120 ppm

0

2

4

6

8

10

12

14

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-07

Página 94



0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-08

MR-14-08

12 ppm

MR-14-08

24 ppm

MR-14-08

48 ppm

MR-14-08

72 ppm

MR-14-08

120 ppm

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

0,0E+00 1,5E-04 3,0E-04 4,5E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-08

Página 95



0,0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-11

MR-14-11

12 ppm

MR-14-11

24 ppm

MR-14-11

48 ppm

MR-14-11

72 ppm

MR-14-11

120 ppm

0

20

40

60

80

0,0E+00 1,0E-04 2,0E-04 3,0E-04 4,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-11

Página 96



0,0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-14

MR-14-14

12 ppm

MR-14-14

24 ppm

MR-14-14

48 ppm

MR-14-14

72 ppm

MR-14-14

120 ppm

0

15

30

45

60

0,0E+00 1,5E-04 3,0E-04 4,5E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-14

Página 97



0,0

0,3

0,6

0,9

1,2

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-15

MR-14-15

12 ppm

MR-14-15

24 ppm

MR-14-15

48 ppm

MR-14-15

72 ppm

MR-14-15

120 ppm

0

20

40

60

80

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-15

Página 98



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-19

MR-14-19

12 ppm

MR-14-19

24 ppm

MR-14-19

48 ppm

MR-14-19

72 ppm

MR-14-19

120 ppm

0

2

4

6

8

10

12

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04

Tie

mpo d

e re

ten

ción

(s)


MR-14-19

Página 99



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-23

MR-14-23

12 ppm

MR-14-23

24 ppm

MR-14-23

48 ppm

MR-14-23

72 ppm

MR-14-23

120 ppm

0

2

4

6

8

10

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-23

Página 100



0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L

)

Flujo L/min

MR-14-25

MR-14-25

12 ppm

MR-14-25

24 ppm

MR-14-25

48 ppm

MR-14-25

72 ppm

MR-14-25

120 ppm

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-25

Página 101



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-50

MR-14-50

12 ppm

MR-14-50

24 ppm

MR-14-50

48 ppm

MR-14-50

72 ppm

MR-14-50

120 ppm

0

2

4

6

8

10

0,0E+00 1,0E-04 2,0E-04 3,0E-04 4,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-50

Página 102



0,0

0,2

0,3

0,5

0,6

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-51

MR-14-51

12 ppm

MR-14-51

24 ppm

MR-14-51

48 ppm

MR-14-51

72 ppm

MR-14-51

120 ppm

0

3

6

9

12

15

18

0,0E+00 1,0E-04 2,0E-04 3,0E-04 4,0E-04

Tie

mpo

de

rete

nci

ón (

s)


MR-14-51

Página 103



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-52

MR-14-52

12 ppm

MR-14-52

24 ppm

MR-14-52

48 ppm

MR-14-52

72 ppm

MR-14-52

120 ppm

0

3

6

9

12

15

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-52

Página 104



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L

)

Flujo L/min

MR-14-53

MR-14-53

12 ppm

MR-14-53

24 ppm

MR-14-53

48 ppm

MR-14-53

72 ppm

MR-14-53

120 ppm

0

3

6

9

12

15

18

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-53

Página 105



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-54

MR-14-54

12 ppm

MR-14-54

24 ppm

MR-14-54

48 ppm

MR-14-54

72 ppm

MR-14-54

120 ppm

0

3

6

9

12

15

18

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-54

Página 106



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg(L

)

Flujo L/min

MR-14-55

MR-14-55

12 ppm

MR-14-55

24 ppm

MR-14-55

48 ppm

MR-14-55

72 ppm

MR-14-55

120 ppm

0

2

4

6

8

10

0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-55

Página 107



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Vg (L)

Flujo L/min

MR-14-57

MR-14-57

12 ppm

MR-14-57

24 ppm

MR-14-57

48 ppm

MR-14-57

72 ppm

MR-14-57

120 ppm

0

2

4

6

8

10

0,0E+00 1,0E-04 2,0E-04 3,0E-04 4,0E-04 5,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MR-14-57

Página 108

Figura 87: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones MIBC

Figura 88: Tiempo de retención versus concentración MIBC

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,5 1 1,5 2

Vg(L

)

Flujo L/min

MIBC

MIBC

12 ppm

MIBC

24 ppm

MIBC

48 ppm

MIBC

72 ppm

MIBC

120 ppm

0

2

4

6

8

10

0,0E+00 3,0E-04 6,0E-04 9,0E-04 1,2E-03

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


MIBC

Página 109

Figura 89: Volumen total de gas versus flujo de gas a diferentes concentraciones DF-1012

Figura 90: Tiempo de retención versus concentración DF-1012

0,0

0,3

0,6

0,9

1,2

0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2

Vg(L

)

Flujo L/min

DF-1012

DF-1012

12 ppm

DF-1012

24 ppm

DF-1012

48 ppm

DF-1012

72 ppm

DF-1012

124 ppm

0

2

4

6

8

10

12

14

0,0E+00 5,0E-05 1,0E-04 1,5E-04 2,0E-04

Tie

mpo d

e r

ete

nció

n (

s)


DF-1012

Página 110

Anexo 3

Espumación con sólidos en celda Amira

Figura 91: Espumación con sólidos Familia I con mineral Las Tórtolas

Familia I

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500

Tiempo (s)

Altura (cm

) MIBC

DF-250

ME-100

MR-14-07

Página 111

Figura 92: Espumación con sólidos Familia II con mineral Las Tórtolas

Familia II

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500

Tiempo (s)

Altura (cm

)

MIBC

DF-250

ME-100

MR-12-89

MR-14-06

MR-14-11

MR-14-54

Página 112

Figura 93: Espumación con sólidos Familia III con mineral Las Tórtolas

Familia III

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500

Tiempo (s)

Altura (c

m)

MIBC

DF-250

ME-100

MR-14-08

MR-14-15

MR-14-23

MR-14-25

MR-14-50

MR-14-51

MR-14-52

MR-14-53

MR-14-55

Página 113

Figura 94: Espumación con sólidos Familia Mixta con mineral Las Tórtolas

Familia Mixta

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500

Tiempo (s)

Altura (cm

) MIBC

DF-250

ME-100

MR-14-57

|

Página 114

Figura 95: Espumación con sólidos Familia I con mineral Andina

Familia I

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (c

m)

MIBC

DF-1012

MR-14-07

Página 115

Figura 96: Espumación con sólidos Familia II con mineral Andina

Familia II

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (cm

) MIBC

DF-1012

MR-12-89

MR-14-06

MR-14-11

MR-14-54

Página 116

Figura 97: Espumación con sólidos Familia III con mineral Andina

Familia III

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (cm

)

MIBC

DF-1012

MR-14-08

MR-14-15

MR-14-23

MR-14-25

MR-14-50

MR-14-51

MR-14-52

MR-14-53

MR-14-55

Página 117

Figura 96: Espumación con sólidos Familia Mixta con mineral Andina

Familia Mixta

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tiempo (s)

Altura (cm

) MIBC

DF-1012

MR-14-57

Página 118

Documents

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES - umag.cl · Página 3 Resumen ejecutivo El presente proyecto resume los resultados obtenidos en un estudio de caracterización de reactivos sintetizados