1. INTRODUCCIÓN La flotación es hoy el método más importante de concentración mecánica. Patentado en 1906, ha permitido la explotación de yacimientos complejos y de bajo contenido, los cales habr!an sido dejados como mar"inales mar"inales sin la ayda de la flotación. #n s forma más simple, es n proceso de "ra$edad modificado en el %e el mineral metálico finamente tritrado se me&cla con n l!%ido. #l metal o compesto metálico sele flotar, mientras %e la "an"a se $a al fondo. #n al"nos casos ocrre lo contrario. #n la mayor!a de los procesos de flotación modernos se emplean aceites otros a"entes tenso acti$os para aydar a flotar al metal o a la "an"a. #sto permite %e floten en a"a sstancias de cierto peso. #n no de los procesos %e tili&an este método se me&cla con a"a n mineral finamente tritrado %e contiene slfro de cobre, al %e se le a'aden pe%e'as cantidades de aceite, ácido y otros reacti$os de flotación. (ando se insfla aire en esta me&cla se forma na espma en la sperficie, %e se me&cla con el slfro pero no con la "an"a. #sta )ltima se $a al fondo, y el slfro se reco"e de la espma. #l proceso de flotación ha permitido explotar mchos depósitos minerales de baja concentración, e inclso residos de plantas de procesado %e tili&an técnicas menos eficientes. #n al"nos casos, la llamada flotación diferencial permite concentrar mediante n )nico proceso di$ersos compestos metálicos a partir de n mineral complejo.
2. PRINCIPIOS DE LA FLOTACIÓN La flotación es n proceso f!sico*%!mico de separación de minerales o compestos finamente molidos, basados en las propiedades sperficiales de los minerales +mojabilidad, %e hace %e n mineral o $arios se %eden en na fase o pasen a otra. Las propiedades sperficiales peden ser modificadas a $olntad con ayda de reacti$os. #l proceso de flotación se basa en las propiedades hidrof!licas e hidrofóbicas de los minerales. -e trata fndamentalmente de n fenómeno de comportamiento de sólidos frente al a"a +i". 1. Los metales nati$os, slfros o especies como el "rafito, carbón bitminoso, talco y otros son poco mojables por el a"a y se llaman minerales hoidrofóbicos. Por otra parte, los slfatos, carbonatos, fosfatos, etc. -on hidrof!licos o sea mojables por el a"a.
i". / 1.Propiedad hidrf!lica e hidrofóbica de los minerales
3. TIPOS DE FLOTACIÓN Los tipos de flotación en orden cronoló"ico son
a) FLOTACIÓN NO SELECTIVA DE ACEITE (BULK OIL FLOTATION) #sta técnica desarrollada en 1260, consist!a en me&clar la mena molida con aceite y posteriormente con a"a, de tal manera %e las part!clas del mineral slfroso, por ss propiedades sperficiales hidrófobas, %edaban retenidas en la fase aceitosa y a%ellas part!clas %e se mojaban en el a"a se %edaban en la fase acosa, de modo %e al final del proceso, flotaba na capa de aceite sobre la plpa, la cal conten!a las part!clas de mineral slfroso %e eran separados por decantación y se separaba del aceite por filtración.
b) FLOTACIÓN DE PELÍCULA (FILM OR SKIN FLOTATION) #n esta técnica, el mineral finamente molido era esparcido cidadosamente sobre la sperficie libre del a"a, de modo %e las part!clas de slfro, %e se caracteri&an por tener propiedades hidrófobas, sobrenadaban en la sperficie del a"a, formando na del"ada pel!cla %e era remo$ida por medio de al")n mecanismo3 en cambio la "an"a se mojaba y sedimentaba en el fondo del recipiente de a"a. Las dos técnicas anotadas anteriormente no t$ieron éxito en s aplicación en la indstria por lo %e en la actalidad ya no se las sa.
c) FLOTACIÓN DE ESPUMA (on la flotación de espma la separación se la reali&a "racias a la adhesión selecti$a de part!clas hidrófobas a pe%e'as brbjas de "as +aire %e son inyectadas al interior de la plpa. #l conjnto part!cla*brbja asciende a la sperficie formando na espma minerali&ada, la cal es remo$ida por medio de paletas "iratorias o simplemente por rebalse. Las propiedades sperficiales de las part!clas y las caracter!sticas del medio peden ser re"ladas con ayda de reacti$os.
d) FLOTACIÓN DE IONES (on ayda de reacti$os de flotación se precipitan los iones y le"o éstos son flotados como en el caso de la flotación de espma.
3.1 FLOTACIÓN DE ESPUMA #ste tipo de flotación es el %e ha sobre$i$ido y es la técnica %e más se emplea en la concentración de minerales. (omo ya mencionamos la flotación de espma se basa en la repelencia natral o indcida de los minerales al a"a +hidrofobicidad. #l principio de fncionamiento de n e%ipo de flotación podemos obser$ar en la fi"ra / 4 y esencialmente consta de mecanismos de inyección de brbjas de aire y de mantenimiento en sspensión de las part!clas. #l $olmen de las celdas $ar!a desde 4 a 5000 pies c)bicos e inclso más "randes. #l tiempo de flotación es el tiempo promedio de retención de las part!clas en la celda. #s el tiempo sficiente para %e las part!clas hidrófobas se adhieran a las brbjas de aire y floten a la sperficie. #ste tiempo pede $ariar desde al"nos se"ndos hasta $arios mintos. #l porcentaje de sólidos en peso es también my importante y éste pede estar entre 1 y 70 8. #l tama'o de las part!clas depende del "rado de liberación. #n la práctica este tama'o flct)a entre 6 mallas yler hasta aproximadamente 10 micrones. -in embar"o, en el caso de al"nos minerales no metálicos, como el carbón, fosfatos, potasa, etc., la flotación se pede lle$ar a cabo desde *42 : yler.
i". / 4. Princ ipio de l a flotación de espma
3.1.1 PRINCIPALES REACTIVOS USADOS EN LA FLOTACIÓN DE ESPUMA COLECTOR (ompesto or"ánico heteropolar %e se absorbe selecti$amente sobre la sperficie de las part!clas, haciendo %e estas se $el$an hidrófobas +aerófilas. #jemplo xantatos %e se tili&an en la flotación de slfros. Los colectores sados con mayor frecencia son los xantatos y los aerofloats. -in los colectores los slfros no podr!an pe"arse a las brbjas y éstas sbir!an a la sperficie sin los minerales y los slfros $aliosos se ir!an a las colas. ;na cantidad excesi$a de colector har!a %e flotarán inclso los materiales no deseados +piritas y rocas o los slfros %e deber!an flotar en circitos si"ientes.
ACTIVADOR (ompesto inor"ánico %e modifica selecti$amente la sperficie de las part!clas para permitir %e el colector se absorba sobre éstas. #jemplo slfato de cobre, %e se tili&a en la acti$ación de al"nos slfros, como la antimonita.
DEPRESOR =eneralmente es n compesto inor"ánico %e modifica la sperficie de las part!clas $ol$iéndolas hidrófilas o inhibe la absorción del colector. #jemplo slfato de &inc, sado en la depresión de esfalerita.
REULADOR DE !" #l p> indica el "rado de acide& o de alcalinidad de la plpa. #l p> ? es netro +ni alcalino ni ácido y corresponde al a"a pra. @e 0 a 6 es ácido y de 2 a 17 es alcalino. #l p> se mide con n aparato llamado potenciómetro o con n papel tornasol. (ada slfro tiene s propio p> de flotación, donde pede flotar mejor. #sta propiedad $ar!a se")n el mineral y s procedencia. Los re"ladores de p> tienen la misión de dar a cada plpa el p> más adecado para na flotación óptima. La cal es n reacti$o apropiado para re"lar el p>, pes deprime las "an"as y precipita
las sales diseltas en el a"a. La cal se pede alimentar a la entrada del molino a bolas. #s importante sar dosificadores atomáticos para estar se"ros de la cantidad de reacti$o dosificado a las plpas +i". 5. >ay reacti$os sólidos y l!%idos.
i". / 5.
ESPUMANTE Los espmantes son reacti$os tenso acti$os, %e modifican la tensión sperficial del a"a y %e prodcen na espma estable. #jemplo
interact)a con los colectores para controlar la dinámica del proceso de flotación. #n el cadro / 1 podemos $er al"nos reacti$os aplicados a minerales espec!ficos.
abla / 1. Ceacti$os empleados en la flotación de los principales minerales metálicos.
#n la fi"ra / 7 podemos $er las etapas en las %e se $a adicionando los reacti$os a la plpa en n circito de molienda.
i". / 7. ljo"rama de flotación simple.
3.2 TIPOS DE FLOTACIÓN DE ESPUMA 3.2.1 FLOTACIÓN DIRECTA La flotación directa es a%ella en la %e el mineral $alioso sale en la espma y la "an"a se %eda en el non*float.
3.2.2 FLOTACIÓN INVERSA #n este tipo de flotación el mineral $alioso se %eda como non*float y la "an"a es la %e flota.
3.2.3 FLOTACIÓN COLECTIVA (B#$% &$'a'*) -e dice flotación colecti$a en el caso de %e todos los minerales $aliosos y de n solo tipo mineraló"ico +por ejemplo slfros salen en la espma.
3.2.3 FLOTACIÓN SELECTIVA O DIFERENCIAL (omo s nombre indica la flotación es selecti$a, se flota n solo mineral a la $e& en cada etapa. #l tama'o máximo de part!cla a flotar depende de la natrale&a de la part!cla y s peso espec!fico. @e modo %e en la práctica el tama'o l!mite sperior de las part!clas para el caso de slfros está entre 0,1 D 0,4 mm, para carbón entre 1 D 4 mm y para a&fre nati$o entre 0, D 1 mm.
+. CIRCUITOS B,SICOS DE FLOTACIÓN Los circitos de flotación son procesos continos. Las celdas están instaladas en series formando bancos +i". .
La plpa in"resa a la primera celda del banco y entre"a parte de s mineral $alioso en forma de espma3 el o$erfloA de esta celda pasa a la se"nda celda, de donde es sacada más espma minerali&ada, y as! scesi$amente hasta la )ltima celda del banco. La altra de la colmna de espma es determinada por el ajste de la altra de la salida de la cola3 la diferencia de altra entre ésta y el labio del o$erfloA de la celda determina la altra de la espma. La alimentación in"resa a la primera celda del banco y la colmna de espma en las primeras celdas se mantiene alta, ya %e hay abndante cantidad de part!clas hidrofóficas de mineral %e lo sstentan. #l ni$el de la plpa sbe de celda a celda, ya %e la plpa se hace más pobre en minerales flotables, por amento pro"resi$o, en la celda de colas. Las )ltimas celdas de n banco contienen espmas con bajos contenidos de mineral, conformados por part!clas hidrofóbicas débiles. #stas son denominadas celdas sca$en"er, salmente conformados por part!clas mixtas, las cales son recircladas. Las celdas sca$en"er, tienen poco mineral para sstentar espma alta, tienen s $ertedero de colas crecido de tal manera %e la plpa sobrepasa siempre el labio de la celda. @e esta manera se recpera el material flotante y se lo"ra la máxima recperación de las celdas. @ebe e$itarse las car"as circlantes excesi$as, por más %e la alimentación se dilya, y el tiempo de flotación se red&ca. #l fljo"rama para este sistema básico se mestra en la fi"ra / 6, #ste fljo"rama pede ser operado exitosamente solamente cando la caja +"an"a sea relati$amente no flotable, y re%iera n especial y cidadoso control para mantener niforme la ley del concentrado si hay flctaciones en la ley de cabe&a. ;n sistema preferido, es dilir el concentrado de las primeras celdas de n banco, conocido como flotación ro"her, y reflotarlos en celdas de limpie&a +cleaners, donde los $ertederos se los mantiene bajos para mantener na espma alta y prodcir n concentrado de alta ley. #n este sistema ro"her*sca$en"er* cleaner +i". ?, las celdas de limpie&a reciben comparati$amente na alimentación de alta ley, mientras %e la sección sca$en"er pede trabajar con n exceso de aire para obtener na máxima recperación. Las colas de las celdas de limpie&a, normalmente contienen part!clas de mineral aeróf!las %e son "eneralmente recircladas a las celdas ro"her, y posteriormente a las sca$en"er. #ste tipo de circitos, también son my prácticos para minerales %e necesitan na máxima cantidad de aireación al final del banco para obtener na recperación rentable, se emplea con frecencia cando la "an"a tiene tendencia a flotar y es dif!cil de separar del mineral. #n tales casos, pede ser necesario tili&ar no o más bancos de celdas de limpie&a +i". 2.
i". / . Eanco de celdas
i". / 6. (ircito de flotación simple
-. DISEO DE FLU/ORAMAS #n el dise'o de n fljo"rama apropiado para na planta de flotación, el tama'o de "rano de la molienda primaria es la de mayor consideración. -e pede estimar en base a experiencias del pasado y de na e$alación mineraló"ica, pero tienen %e hacerse prebas de laboratorio, para determinar las condiciones óptimas. #l propósito de la molienda primaria es el de promo$er na recperación económica de los minerales $aliosos. @eben reali&arse prebas con car"as de mineral, tili&ando $arias combinaciones de reacti$os, en mestras de mineral con diferentes contenidos. -e deben pesar los concentrados y determinar ss leyes, y los resltados ploteados en cr$as Cecperación $s. iempo y Cecperación $s. Ley del concentrado +i". 9. Bnicialmente se debe esco"er la malla de molienda %e da na ley y recperación ra&onable con n tiempo de flotación ro"her aceptable. -i la molienda es my "resa, al"nos de los minerales $aliosos, no flotaran. @e cal%ier manera, los tiempos de flotación excesi$os peden e$entalmente permitir %e al"nas de estas part!clas $ayan a los concentrados, bajando s ley. #s a%! %e el in"eniero debe sar s experiencia y decidir cal es la ley del concentrado y el tiempo de flotación más ra&onables. (omo el costo de la molienda es in$ariablemente el más alto, no se debe moler más de lo %e realmente es jstificable desde el pnto de $ista económico.
iempo.
=rado de concentración. i". / 9. +a Cecperación $erss iempo +b Cecperación $erss =rado de concentración
0. FLEIBILIDAD DE LOS CIRCUITOS DE FLOTACIÓN >abiendo sido alcan&ada la decisión de dise'ar n circito de flotación de acerdo a n es%ema determinado, es necesario pre$er $ariaciones en el fljo de alimentación a la planta, ya sean más bajos o más altos y también considerar flctaciones en las leyes de los minerales. #l camino más simple de miti"ar las flctaciones de la ley y proporcionar n fljo niforme a la planta, es colocando n tan%e acondicionador de almacenamiento entre la sección de molienda y la planta de flotación
(al%ier $ariación en ley o tonelaje pede ser miti"ada por el tan%e acondicionador, de donde el material es bombeado en na proporción controlada a la planta de flotación. #s en el acondicionador donde los reacti$os son adicionados. #s fndamental el pre* acondicionamiento de la plpa antes de in"resar a la planta de flotación. -e tiene %e tomar también na pre$isión para poder tratar mayor cantidad de plpa, lo cal pede ocrrir por ejemplo cando se tiene pre$isto hacer el mantenimiento de no de los molinos del sistema. #sto se lo"ra distribyendo la alimentación en bancos de celdas paralelas +i". 10
i". / 10. Eanco de celdas de flotación paralelas
. M,UINAS DE FLOTACIÓN <n%e se fabrican na serie de má%inas en la actalidad, mchas otras han sido desarrolladas y desechadas en el pasado. #s importante mencionar %e en la actalidad hay dos "rpos predominantes nemáticas y mecánicas. #l tipo de má%ina es de "ran importancia en el dise'o de na planta de flotación. Las má%inas nemáticas %e san el aire arrastrado por la trblencia de la plpa +celdas en cascada, o el sistema más com)n de soplado o indcido. =eneralmente las má%inas nemáticas dan n concentrado de baja ley y my pocos problemas de operación. #n $ista de %e el aire no es sado solamente para prodcir la espma y aireación, sino también para mantenerla en sspensión y en circlación, se tiende a sar na cantidad de aire excesi$a, por esta y otras ra&ones se san ya my poco. La celda de flotación de colmna, se sa para na mejor concentración %e en las celdas comnes, particlarmente cando se opera con material fino. #n la fi"ra / 11 podemos apreciar n es%ema de esta má%ina. #sta conformada de dos secciones. #n la sección por debajo del pnto de alimentación +sección de recperación, las part!clas sspendidas en la fase de a"a al descender se cr&an con n con"lomerado ascendente de brbjas prodcidas por n dispersor en la base de la colmna. Las part!clas de mineral %e flotan colisionan con las brbjas y se adhieren a ellas siendo arrastradas a la sección de la$ado por encima del pnto de alimentación. #l material no flotante de la base de la colmna es remo$ido y considerado como cola. #stas colmnas han sido instaladas en $arios in"enios de (FG-;C con benos resltados. Las má%inas de flotación mecánicas son las de más amplio so en la actalidad, se caracteri&an por n implsor +impeler mecánicamente accionado el cal a"ita la plpa y dispersa el aire %e lle"a, en pe%e'as brbjas. Las má%inas peden ser ato aireadas, por la depresión creada por el implsor %e indce el aire, o speralimentadas en forma externa con ayda de n compresor +i". 14. #n n banco t!pico de flotación, hay n n)mero determinado de estas má%inas en serie, y están separadas por $ertederos entre cada implsor, considerándose má%inas deHfljo abiertoI +open*floA o Hfljo libreI +free*floA %e permiten $irtalmente n fljo irrestricto de la plpa al banco de celdas.
< mediados de los 60, las celdas de flotación eran de 400 pies c)bicos de capacidad, o menores +i". 15, en la actalidad es normal el so de celdas de na capacidad de 2, a 17,4 metros c)bicos. La más pronnciada tendencia en los )ltimos a'os, particlarmente en la flotación de minerales metálicos, ha sido mo$erse hacia celdas de flotación de "ran capacidad +i". 17, con la correspondiente redcción de los costos de capital y operación, particlarmente donde existe n control atomático del proceso. Los principales fabricantes de celdas son @en$er #%ipment +56,1 m 5, =ali"her +74, m5, Jemco 74, m 5, FtoKmp Fy +52 m 5 y -ala +77 m 5.
i". / 11. (olmna de flotación
i". / 14. (elda sb D aireada
i". / 15. (eldas de flotación mecánicas
i". / 17. (eldas de flotación de 74. m5.
