FLOTACIN
Proceso Fisicoqumico
Adhesin selectiva de partculas mineralesa burbujas de aire.
Separacin de especies minerales.
B P H2Ocolisin
s - gConcentrado
Pcolisin
s - l
Hidroflicas Hidrofbicas
Fisicoqumica de SuperficiesEnerga libre superficial
Controla la adhesin partcula - burbuja
Si tenemos un sistema bifsico:
Gs = G + GdG = -SdT + VdP + idni.
dG = -SdT + VdP + idni.dGs = -SsdT + sdA + isdnis.dG = dG + dG + dGs . a T, P y n Cte: dG = dA = (dG/dA)TPn (tensin sup. dinas/cm2 prop. Termo.) G (ergios/ cm2 ), i potencial qumico.
, dinas/cm. (se mide experim. para liq-gas)
= dGdA T,P,n
, dinas/cm. (se mide experim. para liq-gas)G, ergios/cm2.
F descompensada origina es proporcional. A las Fi (intermoleculares) que existe en una fase.
F
SustanciaSustancia dina/cmdina/cm22.. Temp.Temp.
Helio licuadoHelio licuado 0,3650,365 1 K1 KAguaAgua 72,872,8 20 C20 CHgHg 484484 20 C20 CAgAg 879879 1100 C1100 C
Es una medida de la actividad superficial
R de las Fi en la interfase
Fenmenos de adsorcin
seno
Molculas adicionalessuperficie
Molculas de mayor energaMenor energa
Balance de G en:
H2Od = 22P = 51
Valores deValores de GG bajos slidos hidrfobosbajos slidos hidrfobos
m = 284
sistema
s
g l
H2O P = 51
Hgd = 200
(dinas/cm2)
Balance de Energa Libre SuperficialB de a 4 mm P de 10 a 200 m
H2OH2O
TERMODINMICA DE ADHESIN PARTCULA TERMODINMICA DE ADHESIN PARTCULA BURBUJABURBUJA
B PII
H2O
B P
H2O
I
GIs = LG + SL GIIs = SG .
Gadh = GIIs - GIs . Gadh < 0, Adh. espont
SS
G
L
ngulo de Contacto
L
SL
LGSG
G
S
LG cos + SL = SG . cos = SG - SL (Ec. Young)cos 1 LG .
cos = 1 = 0 (mojamiento completo)cos < 1 > 0 (mojamiento parcial)SG - SL = Fadh (tensin de adhesin)
Cuando 0 (moja). 180, (no moja)
Relacin entre el ngulo de contacto y la recuperacin en flotacin
% R100
Sup. Con = 90---flotar10sea
BMovilidad bajaP
En el acercam. de B a P la Espu.adsor.,sobre la B, donde van
P
B
Segn Gibbs, si hay dismi. de , habra una adsor.
Movilidad alta (ads, fsica)
Facili. y estabi. en la adhe. y flotacin de las parti.
En el acercam. de B a P laespum es ms estable
Espu.adsor.,sobre la B, donde van las cadenas hidrocarbonadas
Espu., en la flot
Colec. en la flot.Si i > c las B colisio. y separan (i : t de induc., c: t de colis)..
Densidad de pulpa
Prctica de la Flotacin
Temperatura
Granulometra
Geometra de la celda
Tiempo de residencia
Tipo reacti. Y dosific.
VariablesDensidad de pulpa
Acondicionamiento
Aireaccin
pH
Calidad del agua
Envejecimiento de pulpa
Geometra de la celda
*
Granulometra *
P/ produ. < cant, de finos P/ alta Prob, de colisin
La < posible, para > grado de liberacin
*
P/no consu. Exage. reactivosLa > posi. para < E de molie.
Crea una relacin de compromiso, en la granul. a alimentar en la flotacin, p/ satisf. Los requi.
anteriores
*
Granul. en Circuitos de Flot.
Cleaner
Se alim. lo ms
Se retarda la flot. con < aireacin,
Se alime. Lo ms fino posible, intere,
la libera.
Interesa la ley
Circuitos de Flot. *
Rouger
Interesa la > recupera.
Se alim. lo ms grueso posib, no intere, la libera.
Se acelera la flotacin, c/ > aireacin
Reactivos de Flotacin
Sistema de Flotacin
F
a
c
.
d
e
E
q
u
i
p
a
m
i
e
n
t
o
colectores espumantes activadores depresores modificadores de pH
Factores qumicos:
Diseo de celda Agitacin Remocin de espuma Diseo del banco Otras
F
a
c
.
d
e
E
q
u
i
p
a
m
i
e
n
t
o
Vel. de alimenta. Mineraloga Granulometra Temperatura Densidad Otras (t de resid.)
F
a
c
.
d
e
O
p
e
r
a
c
i
n
Hidrofob. Inducida, por accin de colectores
Adsorcin
slidoClave en el proceso fisicoqumico
de la flotacinde la flotacin
Min.de ganga Gne. de yacim
Agua de proceso
Tipo de mineral
Tipo colect. Accin del espum.
Adsorbe en interf s - l Interf. l - g
Ad. Fsica (espu, colec.)
Adsor en proce de flot.
Ad. Qumica (colector
Inespecif, reversible y multicapa ()
Especfica, irreversible y monocapamulticapa () monocapa
(Aire)Gas
ROHH2O Agua
Ads del espumante
Asociad. a dismi. de G y luego de la en ese punto
disminuye al aumentar concentracin del espumante en solucin acuosa aire
Tensin superficial dinmica
Se refiere a la habilidad de los compuestos adsorbidos sobre la interfase lquido gas, para moverse sobre la interfaz y dar ms estabilidad.
Solucin acuosa
aire
espumante en solucin acuosa
Al crear superficie (de 1 a 4) disminuye
Movilidad baja
B
P
En el acercam. de B a P la Espu.adsor.,sobre la B, donde van
P
B
Segn Gibbs, si hay dismi. de , habra una adsor.
Movilidad alta (ads, fsica)
Espu., en la flot
Colec. en la flot.
Facili. y estabi. en la adhe. y flotacin de las parti.
Si i > c las B colisio. y separan (i : t de induc., c: t de colis)..
En el acercam. de B a P la espum es ms estable
Espu.adsor.,sobre la B, donde van las cadenas hidrocarbonadas
Molibdenita (MoS2)
S S S S S S S Mo Mo Mo Mo Mo Mo
Mo Mo Mo Mo Mo Mo
S S S S S S S
Enlace de Van Der Waals Enlace covalente pi de fracturaEnlace de Van Der Waals Enlace covalente pi de fractura
M2O3(NH4)2MoO4
(NH4)2S2
H2O
MoS2MoS2
MoS2
S S S
Los sitios bordes son hidroflicos y los sitios caras son hidrofbicos
partcula
S S S S S S
S SS
Sitios bordes
Sitios carasburbuja
Pirita (FeS2)
Flota con X- a pH cido
Deprime con Ca(OH)2, Na2S, CN-, cal
Ca(OH)2Film de
hidrxidos de Ca y Fe
FeS2FeS2
Ca y Fe
colector
Film de hidrxidos de Ca y Fe FeS2
Superf, limpia de hidrx.
FeS2
colector
colector
NaOH
Na2CO3
%R
Por aireacin, o
Oxida. de pirita
Curva de la depresin de pirita
0 3 6 9 11 pH
NaOH_
50
CaOH
Por aireacin, o envejecim, o con H2O2,NaClO
No depresa, a pH adecuado con cal d film estable de hidrx. y depresa
Esfalerita (ZnS)
Mala flot. c/ X-, porque: el ZnX2 es soluble
Activando con Cu2+ u otros cationes metlicos flota.
ZnSCu2+CuS
ZnS
ZnS
ZnSCu2+
Xantato
ZnS
ZnS
CuS
FLOTACIN DE SULFUROS.Teora Qumica
Sistema: Galena - Xantato
Pb S PbX2 + S=Pb S + 2 X -
Mecanismo no vlido porque la solub. Del PbX2 > solub. PbS
Pb S PbS2O3 + Pb(OH)2Pb S + 2O2 + H2O
Adsorcin del
Oxidacin
Mecanismo discutible porque a pH = 7,5; no se forma el. Tiosulfato e igualmente se forma PbX2.
Pb S PbS2O3 + 2X - Pb S PbX2 + S2O3 -2
Adsorcin del colector
Para una mejor flotacin
Para un mismo X->[X-]
Para una misma [X-], usar un X-de cadena ms larga
Formacin de X2
flotacin
Catalizada por superf. del miner.
Cintica lenta
Semiconductor tipo n: caracterstico de un mneral sulfuroso en ausencia de O2
Teora de Semiconductores
e e e e e e e e + + + +
Semiconductor tipo p: Caracterstico de un mineral sulfuroso en presencia de O2
e e e e e e e e
n
+ + + +
+ O2 p
Exceso de eletrones defecto de eletrones
El O2 oxida el X a X2, pero el semiconductor tipo p induce la Catlisis de la Reaccin.
Teora Electroqumica2 X X2 + 2 e reaccin andica O2 + 2H + 2 e H2O reaccin catdica2X + O2 + 2H X2 + H2O reaccin global
La superficie del mineral acta como catalizador de la
2X -
O2 + 2H +
H2O
X2e -
La superficie del mineral acta como catalizador de la reaccin
Sobre la superficie del mineral no solo se forma el X2, sino tambin el MX2La mezcla de Mx2 + X2 es responsable de la hidrofobizacin
Analicemos la termodinmica del proceso:X2 + 2 e 2X EX2/X O2 + 2H + 2e H2O EO2/H2O
EO2 / H2O > EX2 / X Condicin termodinmica
E = E - 0,059 log (X) (X2) en sol. Satu.
Para afirmar condicin termodinmica, conviene reducir:EX2 / X y se flotara mejor, pero teniendo en cuenta que:Para un mismo xantato, aumento su concentracin; o para una misma concentracin, utilizamos un xantato de cadena ms larga.
EX2 / X = Ex2 / X - 0,059 log (X) (X2) en sol. Satu.
Ahora veamos como es la cintica
Formacin del X2
Catalizada Por la superficie del mineral
Cintica lenta
MX2 X2 MX2 X2 MX2 X2 MX2
M
El mecanismo electroquim. Persiste an si no hay formacin de X2
MX2 X2 MX2 X2 MX2 X2
M
PbX2 S PbX2 S PbX2 S
PbSX2 MX2
S PbX2
Por ejemplo, en el caso de la galena se forma SPbS + 2X- PbX2 + S + 2e- (R. anod.)
O2 + 2H+ + 2e- H2O (R. cat.)
Probabilidad de Flotacin.P = Pc + Pa + Ps (1 Pd) Pc = A (Dp/ Db)n
(Suther Land) : A = 3, n = 1 Flujo potencial (Gaudin): A = 1,5 n = 2 Flujo Stokes (Paddock): A = 3/2 + 4/15 . Re0,72, n = 2 Flujo intermedio.
Ps = f(, Dp, Db, densidad de la partcula).
Pa = (2cosB / (1+ (expB)2)2 , B = 0,667(45 + 8 Re0,72)Vb t / Db (Dp/Db + 1)
Pd = a + b (Dp/ Db) , a 0 ; b 1.
Tt
Parmetros de evaluacinRa. de Conc: Rc = C/FRa. Enriq.: Re = c / f Rec. En peso: Rp = 100.C/F
R = c(f t) / f(c t) . 100
Balances de: masa: F = C + T finos: f F = c C + t T agua: Wf = Wc+Wt Re Met: R = c C . 100
f Ft
R
Rp
c
Rpc
R
f F
C c
F f
T
t
Galena (PbS)
Buena flotacin con xantatos
Resiste a la depresin con cal deprime con Na2SO4; con xantatos
La oxid., superfi., hace ms sencible a la accin de los depresores
deprime con Na2SO4; K2CrO4
Esquemas de FlotacinReacti., ms utilizados: Colect: isoproX, amilX. Depres: cal, CN-,ZnSO4, K2CrO4, NaSO3, Na2CO3, NaS. Activ y desactiv: CuSO4, NaCN.
Min. Mo, Cu, Fe
Cu, Fe
Mineral: Pb - ZnNaCN
Fe
Cu
CaOMo
CuSO4Pb
Zn
relave
Pb
Sulfuros de: Cu, Pb, Zn y Fe
NaSO3
Cu - Pb
NaSO4H2SO4
relave
CaONaCn
Fe - Zn
PbNaSO4CaO
Zn
FeRelaveCu
H+
Pb
Fe - Zn