Ecuacion Para El Holdup de Gas

5/25/2018 Ecuacion Para El Holdup de Gas

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UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICASDEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA Y BIOTECNOLOGA

ANLISIS, MODELACIN Y SIMULACIN DEL PROCESO DE

FLOTACIN EN UNA CELDA DE CONTACTO

TESIS PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL QUMICO

AUTOR:JAVIER ANDRES FONSECA MORA

PROFESOR GUA:WILLY KRACHT GAJARDO

PROFESOR CO-GUA:J. TOMS VARGAS VALERO


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RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo general el estudio y la caracterizacin delproceso de flotacin de una celda de contacto. Este trabajo se centr especficamenteen modelar y caracterizar distintos fenmenos presentes durante la operacin de unacelda de contacto, tales como la recuperacin por flotacin y arrastre. Adicionalmentese llev a cabo pruebas para el estudio de recuperacin de iones presentes en el aguacuando el equipo es operado con agua de mar.

Se realizaron pruebas preliminares en un sistema bifsico, con el objetivo de conocer la

operacin de este equipo y definir los reactivos a utilizar en los ensayos posteriores. Serealizaron pruebas para obtener curvas de Jg versus g para distintos espumantes,luego se llev a cabo una prueba de distribucin de tiempos de residencia, se hicieronensayos de recuperacin por arrastre, utilizando para ello cuarzo como mineral,comparando adems el grado de arrastre con y sin agua de lavado. Luego, se hicieronpruebas de recuperacin de iones, donde el agua de proceso utilizada fue a agua demar (rica en iones), mientras que el agua de lavado era agua fresca, para as poderdeterminar el grado de arrastre de iones en el concentrado en funcin de la razn entre

agua de lavado y agua en el concentrado, repitindose estas pruebas con y sin mineral.Se llev a cabo tambin pruebas de flotacin anlogas entre la celda mecnica y decontacto, con muestras provenientes de El Abra, realizando una prueba cintica con elobjetivo de, por un lado establecer un modelo de recuperacin, y tambin paracomparar el desempeo de ambos equipos.

A partir de las pruebas de recuperacin de iones se obtuvo una recuperacin deaproximadamente un 17%, corroborando as un efectivo desplazamiento de los iones enel concentrado al usar agua fresca de lavado. Por otra parte, se defini un modelo parael factor de arrastre en funcin de la velocidad superficial de gas y del flujo de agua delavado por unidad de rea en la celda.

Al comparar el desempeo de la celda de contacto con el de una celda convencional seobserv que la cintica de recuperacin en la primera fue ms lenta que la de lasegunda para las pruebas realizadas, por lo que el rendimiento de la celda de contactoresult ser inferior al de la celda mecnica convencional.


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En memoria de Vctor Fonseca Burgos, cuya vida y legado han sido una inspiracinpara el autor de este trabajo.


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AGRADECIMIENTOS

En primer lugar me gustara agradecer a la empresa Aminpro Chile SPA, quienesme dieron la oportunidad de poder realizar este trabajo de ttulo. Gracias a todo elequipo de trabajadores de Aminpro, quienes cooperaron con mis pruebas cuandonecesit ayuda. Quisiera hacer una mencin especial a Don Luis Montes, quien meense a operar la celda de contacto durante mis primeras semanas en esta empresa,a Rosa Ramiro y Patricio Zrate por su ayuda y por los momentos graciosos, aAlejandro Cancino por sus enriquecedoras conversaciones y la ayuda brindada y a

David Barriga por su buena onda.

Quisiera tambin agradecer a mi profesor gua Willy Kracht por su ayuda y asesorabrindada durante la realizacin de este trabajo de ttulo.

Agradezco a todos mis amigos, quienes me han acompaado desde mi primer da declases en la universidad y otros que he conocido en el camino. Muchas Gracias Jannik,Leo, Diego, Vctor, Seba, Ale y a algunos otros que dej en el tintero.

Quisiera dar las gracias tambin a Fabiola Muoz, cuya compaa durante este ao ymedio han sido un tremendo soporte en todos los aspectos de mi vida. Su amor yamistad incomparables han estado da tras da en el horizonte de este servidor.

Por ltimo quiero agradecer a mi familia, quienes han sido mi base y soporte por todosestos 24 aos de vida. Gracias a mi mam por su amor, su preocupacin constante ypor aguantarme aunque a veces hubiese estado muy ocupado para pescarla. Gracias a

mi pap por su amor, sus consejos y por formar mi carcter hasta llegar a ser lapersona que soy el da de hoy. Gracias a mi hermanita Francisca por acompaarmedurante mi vida y a mi lindo sobrino Vicente, quien naci durante la realizacin de estetrabajo.


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NDICE DE CAPTULOS

1. INTRODUCCIN....................................................................................... 1

2. ANTECEDENTES...................................................................................... 1

2.1. Objetivo de la flotacin....................................................................................... 1

2.2. Grado de liberacin............................................................................................ 2

2.3. Hidrofobicidad .................................................................................................... 3

2.4. Reactivos de flotacin........................................................................................ 4

2.5. Mecanismo de flotacin ..................................................................................... 7

2.6. Modelos cinticos de flotacin Batch................................................................. 8

2.7. Equipos de flotacin........................................................................................... 9

2.8. Equipos de flotacin neumticos no convencionales....................................... 11

2.9. Variables del proceso de flotacin ................................................................... 15

2.10. Recuperacin por arrastre ............................................................................... 17

2.11. Distribucin de tiempos de residencia ............................................................. 20

3. OBJETIVOS............................................................................................. 24

3.1. Objetivos generales ......................................................................................... 24

3.2. Objetivos especficos ....................................................................................... 24

4. METODOLOGA DE TRABAJO............................................................... 24

4.1. Preparacin de muestras................................................................................. 24

4.2. Flotacin Rougher en una celda mecnica...................................................... 30

4 3 Flotacin Rougher en una celda de contacto 31


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4.8. Pruebas cinticas de flotacin ......................................................................... 39

5. RESULTADOS......................................................................................... 41

5.1. Curvas de Jg-g ................................................................................................41



5.4. Recuperacin de iones de agua mar ............................................................... 50

5.5. Comparacin del desempeo de la celda de contacto con el de una celdamecnica de laboratorio................................................................................... 51

6. DISCUSIN DE RESULTADOS.............................................................. 55

6.1. Curvas de Jg-g ................................................................................................55



6.4. Recuperacin de iones de agua mar ............................................................... 56

6.5. Comparacin del desempeo de la celda de contacto con el de una celdamecnica de laboratorio................................................................................... 58

7.

CONCLUSIONES .................................................................................... 59

8. RECOMENDACIONES............................................................................ 60

9. REFERENCIAS ....................................................................................... 62

10. ANEXOS..................................................................................................... i

Anexo 1. Dimensiones de la celda de contacto ............................................................ i

Anexo 2. Diagramas de flujos .......................................................................................ii

Anexo 3. Preparacin de muestras..............................................................................iv

Anexo 4. Resultados de ICP de muestras de agua ..................................................... v


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NDICE DE TABLAS

Tabla 5.1. Tiempo de residencia medio para cada componente de proceso............ 44

Tabla 5.2. Factor de arrastre de iones reportados en el concentrado de ensayosen sistema bifsico. ................................................................................. 50

Tabla 5.3. Recuperacin de iones presentes en el concentrado de ensayos deseparacin Cu-Mo.................................................................................... 51

Tabla 5.4. Comparacin de concentraciones de iones en el concentradoobtenidos experimentalmente y los que se hubiesen obtenido en casode dilucin de agua de lavado. ................................................................ 51

Tabla 10.1. Distribucin granulomtrica del cuarzo utilizado en pruebas derecuperacin por arrastre...........................................................................iv

Tabla 10.2. Anlisis qumico de muestras de agua de pruebas en un sistemabifsico en ciclo abierto.............................................................................. v

Tabla 10.3. Anlisis qumico de muestras de agua de pruebas de separacin Cu-Mo..............................................................................................................vi

Tabla 10.4. Calibracin del rotmetro de gas instalado en la celda de contacto. ........vii

Tabla 10.5. Calibracin del variador de frecuencia de la bomba de alimentacin dela celda de contacto.................................................................................viii

Tabla 10.6. Calibracin del variador de frecuencia de la bomba de relave de lacelda de contacto.......................................................................................ix

Tabla 10.7. Calibracin del rotmetro de gas instalado en la celda de contacto. ......... x

Tabla 10.8. Resumen de datos de curvas de Jg-g. ......................................................xi

Tabla 10.9. Resumen de resultados de pruebas de recuperacin por arrastre ...........xii

Tabla 10.10. Resumen de datos de la prueba de distribucin de tiempos deresidencia en el acondicionador de la celda de contacto.........................xiii


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Tabla 10.14. Datos de SKT de flotacin en la celda de contacto................................. xvii

Tabla 10.15. Datos de una SKT de flotacin en la celda mecnica de laboratorio. .... xviii


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NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1. Efecto de la reduccin de tamao sobre el grado de liberacin de lasespecies..................................................................................................... 2

Figura 2.2. Curva Recuperacin v/s Ley...................................................................... 3

Figura 2.3. Doble capa de Stern y potencial zeta ........................................................ 4

Figura 2.4. Potencial zeta v/s pH ................................................................................. 4Figura 2.5. Estructura molecular tpica de un colector inico....................................... 5

Figura 2.6. Xantato Amlico de Potasio (PAX). ............................................................ 6

Figura 2.7. Metil Isobutil Carbinol (MIBC). ................................................................... 6

Figura 2.8. ter Poligliclico (Dowfroth 250). ............................................................... 6

Figura 2.9. Mecanismo de mineralizacin de una burbuja........................................... 8

Figura 2.10. Circuito clsico de flotacin industrial ...................................................... 10

Figura 2.11. Esquema de una celda mecnica. A la izquierda una celda de aireforzado y a la derecha una celda auto aspirante ..................................... 10

Figura 2.12. Esquema de una celda columnar............................................................. 11

Figura 2.13. Esquema comparativo entre columna convencional y celda Jameson.... 13

Figura 2.14. Comparacin de rendimiento de celda Jameson y tecnologasconvencionales ........................................................................................ 13

Figura 2.15. Esquema celda Concorde........................................................................ 14

Figura 2.16. Curvas de Recuperacin vs. Tiempo de residencia para una celdaConcorde y un banco de celdas mecnicas ............................................14

Figura 2.17. Esquema celda de contacto..................................................................... 15

Fi 2 18 Ef t d l d l d i d 20


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Figura 2.22. Relacin del factor de dispersin con el comportamiento de un fluidoen un reactor............................................................................................ 23

Figura 4.1. Roca con Bornita. .................................................................................... 25

Figura 4.2. Chancador de mandbula de laboratorio.................................................. 26

Figura 4.3. Chancador de cono de laboratorio........................................................... 26

Figura 4.4. Harnero de laboratorio. ............................................................................ 27

Figura 4.5. Cuarteador tipo riffle. ............................................................................... 27

Figura 4.6. Molino de 2,3 Kilogramos de capacidad. ................................................. 28

Figura 4.7. Molino de 20 Kilogramos siendo descargado. ......................................... 28

Figura 4.8. Descarga de Molino de 2,3 Kilogramos de capacidad. ............................ 29

Figura 4.9. Mallas de tamizado. ................................................................................. 30

Figura 4.10. Flotacin en celda mecnica....................................................................31

Figura 4.11. Circuito de la celda de contacto. .............................................................. 33

Figura 4.12. Rotmetro de aire comprimido y manmetro........................................... 34

Figura 5.1. Curva Jg-gcon Dowfroth 250 como espumante (40 ppm). ..................... 42

Figura 5.2. Curva Jg-gcon MIBC como espumante (40 ppm)................................... 42

Figura 5.3. Curva Jg-gcon X-133 como espumante (40 ppm). ................................. 43

Figura 5.4. Distribucin de tiempos de residencia del acondicionador junto con lacelda de contacto..................................................................................... 44

Figura 5.5. Arrastre de ganga en funcin de la velocidad superficial de gas paradistintos flujos de agua de lavado............................................................ 45

Figura 5.6. Arrastre de ganga en funcin de la altura del colchn de espuma paradistintos flujos de agua de lavado............................................................ 46

Figura 5.7. Arrastre de ganga en funcin del flujo de agua de lavado por unidad


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Figura 5.10. Arrastre de ganga en funcin de la altura del colchn de espuma paradistintos flujos de agua de lavado............................................................ 48

Figura 5.11. Arrastre de ganga en funcin del flujo de agua de lavado por unidadde rea transversal de la celda para distintas velocidades superficialesde gas...................................................................................................... 49

Figura 5.12. Arrastre de ganga en funcin del BIAS para distintas velocidadessuperficiales de gas. ................................................................................ 49

Figura 5.13. Curvas de recuperacin de cobre en las celdas mecnica y decontacto. .................................................................................................. 52

Figura 5.14. Curvas de recuperacin de fierro en las celdas mecnica y decontacto. .................................................................................................. 52

Figura 5.15. Curvas de recuperacin de molibdeno en las celdas mecnica y decontacto. .................................................................................................. 53

Figura 5.16. Ley de cobre reportado en funcin de la recuperacin en las celdasmecnica y de contacto. .......................................................................... 53

Figura 5.17. Ley de fierro reportado en funcin de la recuperacin en las celdasmecnica y de contacto. .......................................................................... 54

Figura 5.18. Ley de molibdeno reportado en funcin de la recuperacin en lasceldas mecnica y de contacto. ............................................................... 54

Figura 10.1. Dimensiones de la celda de contacto. ........................................................ i

Figura 10.2. Diagrama de flujos correspondiente a las pruebas de recuperacin porarrastre. ......................................................................................................ii

Figura 10.3. Diagrama de flujos correspondiente a las pruebas de recuperacin deiones de agua de mar. ...............................................................................iii

Figura 10.4. Cintica de molienda del cuarzo utilizado en pruebas de recuperacinpor arrastre. ...............................................................................................iv

Figura 10.5. Calibracin del rotmetro de gas instalado en la celda de contacto. ........vii

Figura 10.6. Calibracin del variador de frecuencia de la bomba de alimentacin de


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NDICE DE ECUACIONES

Ecuacin 2.1. Probabilidad de flotacin ...................................................................... 8

Ecuacin 2.2. Modelo de primer orden .......................................................................8

Ecuacin 2.3. Modelo de Klimpel ................................................................................ 9

Ecuacin 2.4. Variacin de la concentracin de slidos en el tiempo ....................... 12

Ecuacin 2.5. Constante de velocidad de coleccin ................................................. 12

Ecuacin 2.6. Tiempo de residencia de la pulpa....................................................... 16

Ecuacin 2.7. Velocidad superficial de gas............................................................... 16

Ecuacin 2.8. Hold-up de gas ................................................................................... 17

Ecuacin 2.9. Relacin entre recuperacin de agua y varios parmetrosoperacionales ..................................................................................... 18

Ecuacin 2.10. Factor de arrastre............................................................................... 18

Ecuacin 2.11. Definicin de BIAS como razn entre flujo de agua de lavado y flujode agua en el concentrado. ................................................................ 19

Ecuacin 2.12. Funcin distribucin de tiempos de residencia................................... 21

Ecuacin 2.13. Mdulo de dispersin en un fluido no ideal.........................................22

Ecuacin 2.14. Varianza de un sistema en funcin de las varianzas de entrada ysalida .................................................................................................. 24

Ecuacin 5.1. Factor de arrastre de ganga ............................................................... 45

Ecuacin 5.2. Modelo del factor de arrastre en funcin de la velocidad superficialde gas y del flujo de agua de lavado por unidad de rea de lacelda. .................................................................................................. 50

Ecuacin 5.3. Recuperacin de iones.......................................................................50


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1. INTRODUCCIN

Durante las ltimas dcadas se ha observado una tendencia en el desarrollo deequipos de flotacin, producto de una bsqueda por mayor eficiencia en las tecnologas,en trminos de energa, tiempos de operacin y ahorro de espacio. Esta tendencia a lainnovacin puede deberse, en parte, a la amplia aceptacin que tuvieron las columnasde flotacin en la industria tanto por los fabricantes de celdas como por los usuarios, porlo que desde hace ya un tiempo se ha producido un incentivo en la industria paradesarrollar nuevas tecnologas. Dentro de las iniciativas que se han desarrollado

pueden observarse mejoras en prcticas ya conocidas en la flotacin columnar (por Ej.,en sistemas sparger) o diseo inspirados completamente en nuevos conceptos (por Ej.,contacto aire-pula en co-corriente).Dentro de este ltimo grupo pueden mencionarseequipos tales como las celdas Jameson, Concorde, Imhoflot Centrifloat y la celda decontacto [1].

La celda de contacto es, en efecto, una nueva tecnologa en el proceso de flotacin.Desarrollada por la empresa Aminpro, forma parte de la familia de celdas de flotacinde alta intensidad, capaces de producir concentrados de alta ley y se han perfiladocomo las tecnologas a utilizar en los prximos aos. Para este equipo se hanencontrado aplicaciones en operaciones tales como recuperacin de molibdenita,separacin de aceite y agua, flotacin de gruesos y separacin de aceites y arenas [2].

La motivacin de este trabajo surge como la necesidad de poder caracterizar laoperacin de la celda de contacto, siendo esta la primera iniciativa por realizar unestudio sobre esta incipiente tecnologa.

2. ANTECEDENTES

2.1. Objetivo de la flotacin

La flotacin es un proceso de separacin y recuperacin de especies de distintoorigen, a partir de una pulpa o suspensin y por medio de las propiedades hidrofbicasde cada compuesto. El sistema presente aqu es trifsico, es decir, con presencia deespecies slidas, lquidas y gaseosas y de distribucin de tamao caracterizada.


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Cuando las especies de inters representan una fraccin pequea del mineral y lasespecies estriles son de mayor volumen, las separaciones por flotacin adquieren elaspecto de un proceso de concentracin. Un ejemplo emblemtico es la separacin de

minerales no ferrosos de sus gangas respectivas.Este proceso es aplicable a especies de distintos orgenes, sean orgnicos oinorgnicos. En los primeros se incluyen aceites y resinas, por lo que la flotacin esaplicable en la industria de hidrocarburos, en la papelera (destintado), y en procesosambientales. Por otro lado, entre las especies inorgnicas se encuentran las de origenmineral, sean metlicas o no metlicas, por lo que la flotacin es aplicada ampliamenteen la concentracin de metales sulfurados, as como tambin en la industria de las

sales [3] [4].2.2. Grado de liberacin

El grado de liberacin se define como la fraccin o porcentaje que constituye unaespecie valiosa en una partcula slida. Normalmente el mineral extrado de unyacimiento tiene un bajo grado de liberacin, y para lograr aumentarlo es necesaria una

etapa de reduccin de tamao de las partculas a procesar, hasta obtener un nivelptimo de liberacin. El rango tpico de tamao de liberacin en especies minerales enla industria del cobre por ejemplo es entre los 45 y 75 [m].

En la figura 2.1 puede observarse cuatro tipos de partculas segn su grado deliberacin. Las primeras son las partculas liberadas (ms del 80% del valioso), las quese encuentran prcticamente libres de ganga, y hay presencia casi exclusiva del mineralde inters. Las parcialmente liberadas (ms del 15% del valioso) son partculas donde

se observa la presencia tanto del valioso como de los inertes en la superficie de lapartcula. La ganga liberada cuenta casi solamente con inertes (menos del 15% delvalioso), no slo en la superficie, si no que tambin dentro de slido. Finalmente, laspartculas ocluidas son aquellas que cuentan con la presencia tanto de inertes como demineral de inters, pero este ltimo se encuentra contenido en el interior de la partcula,completamente cubierto de ganga [5] [6].


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Es a partir de este ltimo fenmeno que surge una relacin emprica entre larecuperacin y la ley (o pureza) del concentrado, la que se observa en la figura 2.2.Esta relacin expone que al maximizar la recuperacin del mineral de inters, la ley de

ste se minimiza y viceversa, por lo que se puede concluir que es necesario encontrarun punto ptimo tcnico-econmico que se adecue a las metas u objetivos de larespectiva operacin [5].

Figura 2.2. Curva Recuperacin v/s Ley [5].

2.3. Hidrofobicidad

El oxgeno presente en la molcula de agua es un buen captador de electronesdebido a su electronegatividad, generando un dipolo y por lo tanto, haciendo del aguaun solvente polar. Por otro lado, los minerales pueden presentar diferentescaractersticas respecto a su afinidad con el agua, clasificndose stos comohidroflicos o hidrofbicos. Las especies que no interactan con los dipolos del agua son

aquellos minerales apolares, quienes poseen propiedades hidrofbicas. Algunosejemplos de esta clase de minerales son el azufre nativo, grafito y los mineralessulfurados en general. En contraparte, las especies que efectivamente interactan conlos dipolos del agua son los minerales polares, con propiedades hidroflicas. Los msdignos representantes de esta familia son los xidos.


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Figura 2.3. Doble capa de Stern y potencial zeta [3].

La selectividad de la separacin depende muy estrechamente tanto del tipo y lacantidad de reactivos utilizados como del pH del sistema, de modo que al modificar esteltimo parmetro cambia tambin el potencial zeta. El punto en donde este potencial esigual a cero es llamado punto isoelctrico, y por otro lado, el punto donde el potencialsuperficial es igual a cero es llamado punto de cero carga. Para el caso de flotacin dexidos y silicatos, ambos puntos son iguales, siendo ste la condicin ptima para elproceso [3] [5].


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Los reactivos de flotacin son uno de los insumos ms importantes en este proceso,puesto que la cantidad de especies con alta flotabilidad natural es tan reducida quepodra decirse que sin reactivos la flotacin a nivel industrial no es viable.

Los reactivos de flotacin se dividen esencialmente en 3 grupos que se mencionan acontinuacin:

Colectores:Su funcin es proporcionar propiedades hidrofbicas a las superficies delos minerales

Espumantes:Permiten generar espumas estables y con tamao de burbuja apropiado.

Modificadores: Actan sobre la superficie de los minerales, modificando suspropiedades hidrofbicas. Aumentan la selectividad del proceso.

Figura 2.5. Estructura molecular tpica de un colector inico [5].

Los colectores son sustancias orgnicas que pueden subdividirse en inicos y noinicos (para efectos de este trabajo slo se har mencin de los colectores inicos).Los primeros tienen una estructura heteropolar, es decir, un extremo polar y el otroapolar, tal como se muestra en la figura 2.5. El extremo polar se adhiere a la superficiehidroflica del mineral, mientras que el apolar queda libre, orientndose hacia la faselquida sin interactuar con esta ltima y transformando la superficie del slido enhidrofbica.

Dentro de la familia de colectores inicos vuelve a haber una subdivisin entrecolectores aninicos y catinicos, dependiendo de la carga que estos adquieran unavez disueltos en fase acuosa Por ejemplo el xantato isoproplico de sodio al


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ordenados segn la geometra iso generan una mayor hidrofobicidad que las cadenaslineales [3].

El colector empleado durante las pruebas realizadas en este trabajo fue el xantatoamlico de potasio (Figura 2.6), conocido comercialmente como PAX. Los xantatos engeneral suelen ser colectores de bajo costo y fuertes propiedades colectoras, ademsde poseer buena selectividad. Se encuentra en estado slido, por lo que es necesariasu previa disolucin para su uso. Estos reactivos suelen descomponerse a pH menor a6.

CHOCH3 CH2 CH2 CH2 CH2

S

S K

Figura 2.6. Xantato Amlico de Potasio (PAX).

Los espumantes son compuestos orgnicos de carcter heteropolar, cuyo extremo polarposee una gran afinidad con el agua. El efecto que produce la adicin de espumante esla disminucin de la tensin superficial en la interfase lquido-gas, una menor

coalescencia de burbujas, espumas ms estables y burbujas de tamao ms apropiado.

Los espumantes ms comunes son los alcoholes, las aminas y algunos cidos, los quese caracterizan por poseer un grupo hidroxilo (-OH) en su estructura molecular. Entrelos espumantes ms utilizados pueden mencionarse el metil isobutil carbinol y el terpoligliclico (Figuras 2.7 y 2.8 respectivamente). El primero es ms conocido por susnombres comerciales MIBC o Aerofroth 70 (CYTEC), ampliamente utilizado en laindustria a pesar de ser un espumante dbil, adems de que su bajo peso molecular lo

hace muy voltil. Por otra parte, el ter poligliclico o Dowfroth 250 es un espumantefuerte y debido a su mayor peso molecular presenta poca volatilidad. Una espuma msestable se debe a burbujas cuyo film lquido tienen un mayor espesor, lo que las hacems resistentes a la ruptura, pero a su vez generan un mayor arrastre de agua.

CH3 CH CH2 CH CH3

CH3 OH

Figura 2.7. Metil Isobutil Carbinol (MIBC).

CH3 OHO CH2CH2 CH2 n


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Los depresantes son reactivos cuya tarea es inhibir la coleccin de ciertos minerales,haciendo su superficie ms hidroflica o impidiendo que los colectores acten sobre lasuperficie de stos, obligando al in del colector a competir con el in del depresante,por lo que si por ejemplo, se tiene un colector aninico entonces el in del depresortambin debe serlo. Estas especies son muy utilizadas en la industria para llevar a caboconcentraciones ms selectivas como es el caso de la separacin de sulfuros demolibdeno y sulfuros de cobre.

Para este ltimo proceso se utiliza como depresante el sulfhidrato de sodio (NaSH),cuyo efecto apreciable se observa en la disminucin del potencial REDOX del sistema,logrando la depresin de los sulfuros de cobre y la recuperacin de la molibdenita.

Por ltimo, los modificadores de pH por lo general suelen ser bases o cidos,dependiendo si se desea aumentar o disminuir la acidez. Cabe mencionar que estaclase de procesos suelen llevarse a cabo a pH bsicos (8 a 10), utilizandogeneralmente cal como regulador [3] [4] [5] [7].

2.5. Mecanismo de flotacin

El proceso de flotacin puede dividirse en dos etapas esenciales: Una etapa decoleccin y otra de separacin. La primera consiste en la formacin de agregadosburbuja-partcula, fenmeno tambin conocido como mineralizacin de la burbuja. steconsiste en tres sub-etapas, llamadas colisin, adhesin y estabilizacin.

La colisin consiste simplemente en el instante en que una partcula entra en contactofsico directo con una burbuja. En este evento influye principalmente el tamao de lapartcula, ya que si sta es muy pequea es probable que su trayectoria se vea muyafectada por la turbulencia del fluido debido a su baja inercia, no as como en el caso deun slido de mayor tamao, quien al verse menos afectado, tiene una mayorprobabilidad de colisin con la burbuja. Otro factor importante a considerar es ladistribucin espacial de las burbujas, en otras palabras, una distribucin espacial mshomognea de las burbujas en el rea transversal de una celda o columna de flotacinaumenta la probabilidad de colisin partcula-burbuja.

La adhesin consiste en que una vez que la partcula entra en contacto con la burbuja,sta debe penetrar la capa de lquido de la interfase gas-lquido para que puedallevarse a cabo la adsorcin. Existe un tiempo de contacto de ambas superficies puestoque una vez ocurrida la colisin, la partcula tiende a deslizarse a lo largo del film de laburbuja. Por otro lado, el tiempo necesario para que la adhesin se haga efectiva es elllamado tiempo de induccin y debe ser menor al tiempo de contacto, de lo contrario el


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Figura 2.9. Mecanismo de mineralizacin de una burbuja [5].

Combinando las tres etapas se define entonces la probabilidad de flotacin, la cual sepresenta en la ecuacin 2.1, donde PFes la probabilidad de flotacin, PCla probabilidadde colisin, PAla probabilidad de adhesin y PEla probabilidad de estabilizacin [5].

Ecuacin 2.1. Probabilidad de flotacin [5].

Otro aspecto importante dentro del proceso de flotacin es justamente la etapa deseparacin, donde lo que bsicamente ocurre es la formacin de una interfase pulpa-espuma. La nitidez con que se forme esta interfase est relacionada en primer lugar conel tamao de las burbujas y tambin con la velocidad superficial de las mismas, factoresque entre otras cosas afectan en la turbulencia de la zona de separacin de una celdade flotacin [3].

2.6. Modelos cinticos de flotacin Batch

La cintica de flotacin puede ser representada de modo anlogo a las ecuacionesde cintica qumica. A continuacin se mostrarn dos modelos que caracterizan larecuperacin de mineral en un proceso de flotacin.

Modelo de primer orden (Garca-Ziga):La expresin que determina la recuperacinen la flotacin es anloga a la ecuacin correspondiente a la conversin de unareaccin de primer orden en un reactor BATCH, suponiendo que la especie flotablepuede ser caracterizada por una nica constante cintica:


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Modelo de Klimpel: Es un modelo ms sofisticado que el anterior. Supone infinitasfracciones flotables a distintas velocidades con una densidad de probabilidad uniformede stas.

Ecuacin 2.3. Modelo de Klimpel [4].

En la ecuacin anterior se tiene que R es la recuperacin del proceso, k es la constante

cintica de flotacin, t el tiempo de flotacin y Res la recuperacin a tiempo infinitodeterminado empricamente [4].

2.7. Equipos de flotacin

Desde hace ya ms de un siglo que se ha venido desarrollando el procesamiento deminerales por medio de sta prctica, y la aplicacin de nuevas tecnologas en el

proceso se ha dado desde entonces. Hasta ms o menos mediados de la dcada de los70 las celdas agitadas mecnicamente dominaron la industria. Fue a partir de los aos80 que se comenz a innovar en variaciones a los diseos de celda convencional,cambios en capacidades de tratamiento o incluso en diseos completamente nuevospara la poca.

Una celda de flotacin es bsicamente un reactor y un separador simultneos. Esteequipo debe tener la capacidad de mantener la suspensin de una pulpa de mineral,

pudiendo incorporrsele gas. Debe disponer tanto de una zona turbulenta como de unamenos agitada y permitir la variacin y control de ciertos parmetros operacionales. Lasceldas se dividen en dos grupos esencialmente; celdas mecnicas y celdas neumticas[3] [5].

Antes de profundizar ms en este tema, es importante tener claro qu etapas existen enun circuito de flotacin, puesto que no todas las operaciones de flotacin funcionan dela misma manera, ni tampoco buscan obtener un mismo producto, ya que la relacin

inversa observada entre la recuperacin y ley de concentrado en la figura 2.1 requierende operaciones con distintos objetivos. Las diferentes etapas de flotacin son [5]:

Flotacin primaria (Rougher): Es la primera etapa de concentracin a la que essometida el mineral, su objetivo es maximizar la recuperacin del mineral valioso ygenerar un relave con muy bajos niveles de las especies de inters


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anteriormente mencionadas, con el objetivo de evitar prdidas de las especies valiosaspor los relaves.

La configuracin convencional actual de un circuito de flotacin industrial se observa enla figura 2.10. En este diagrama se aprecia a su vez una etapa intermedia deremolienda, cuyo objetivo es aumentar el grado de liberacin de las partculas.

Figura 2.10. Circuito clsico de flotacin industrial [8].

Las celdas mecnicas o convencionales son las ms ampliamente utilizadas en laindustria. Se diferencia del resto esencialmente por la incorporacin de un agitadormecnico o impeler. Alrededor del eje del rotor se ubica un tubo concntrico hueco pordonde el gas hace ingreso a la celda. Justo en el sector prximo al ingreso de aire, juntoal agitador, se mantiene una gran turbulencia (debido a la agitacin) con el objetivo de

favorecer el contacto de la pulpa con las burbujas. A partir de un nivel mayor en la celdase tiene una zona menos turbulenta, donde la burbuja cargada con mineral asciendepara lograr la separacin selectiva de especies hasta llegar a la espuma, en el extremosuperior del equipo. En la actualidad estas celdas tienen capacidades que pueden llegarhasta 300 [m3], con una altura de entre 5 y 6 [m]. Dependiendo del diseo, laalimentacin del aire a la celda puede ser a travs de sopladores o a travs de unsistema autoaspirante, en donde la diferencia est en que en el primer diseo esposible tener control sobre el flujo de aire, mientras que en la celda autoaspirante no lo

es [3] [5].


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Las celdas neumticas abarcan principalmente a las llamadas celdas columnares ocolumnas, que son los equipos ms utilizados en este grupo, especialmente en la etapade limpieza. Estos equipos ms recientes que la primera familia de celdas, secaracterizan por producir concentrados de mayor ley, a pesar de aspirar a unarecuperacin menor. Este equipo se caracteriza esencialmente por un contacto pulpa-burbuja en contra-corriente, es decir, que el gas es alimentado por la base de lacolumna, mientras que la pulpa se alimenta justo por debajo de la interfase pulpa-espuma, tal como se aprecia en la figura 2.12. Esta nueva configuracin presupone unmayor rendimiento en la celda en trminos de pureza del concentrado (alta ley), con laincorporacin adicional de una ducha para lavado de espuma, de la cual se hablar conmayor detalle ms adelante [10]. Las columnas se diferencian de las celdas

convencionales por la ausencia de un mecanismo de agitacin y por una mayor alturarespecto a la seccin transversal. A nivel industrial suelen tener alturas desde los 9hasta los 15 [m], con reas transversales cuadradas (hasta 4 [m] de lado) o circulares(hasta 4,5 [m] de dimetro) [3].

Por otra parte, se ha desarrollado a partir de la dcada de los 80 una nueva subfamiliade celdas neumticas. La bsqueda de mtodos ms eficientes y menos costosos parallevar a cabo el proceso de flotacin de minerales ha motivado a algunos a desarrollar,

por un lado, alternativas o prcticas operacionales adicionales a las ya aplicadas (comopuede ser el ejemplo de agregar agua lavado en celdas mecnicas o reducir el rea dela columna en la zona de espuma [1]) o incluso celdas de flotacin inspiradas enconceptos completamente nuevos para esta industria. Es aqu donde aparecen losnuevos diseos de celdas neumticas.

Figura 2.12. Esquema de una celda columnar [8].


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este equipo es alto debido a la accin del rotor que brinda turbulencia a la zona decoleccin, a lo que se suma una baja recuperacin y ley de mineral por la accin de unasola celda, debiendo recurrir a un banco completo de estos equipos conectados enserie para completar la etapa de flotacin primaria. Si bien las columnas convencionalesposeen un consumo de energa bajo y una mayor ley en el concentrado, la pocaturbulencia presentada en la zona de coleccin se traduce en una recuperacin baja,necesitando de una etapa de barrido para recuperar el mineral que no pudo flotarsedurante la limpieza.

Si la velocidad de coleccin global de partculas se define como la velocidad decoleccin de partculas por cada burbuja multiplicada por el nmero total de burbujas, elproceso se puede representar por la siguiente ecuacin:

Ecuacin 2.4. Variacin de la concentracin de slidos en el tiempo [2].

En la ecuacin 2.4 se tiene que Cp es la concentracin de partculas (porcentual porpeso), Jg es el flujo de aire por unidad de rea en la celda, Ek es la eficiencia decoleccin y dbel dimetro promedio de burbuja.

Entonces, si el flujo de aire y el tamao promedio de las burbujas se mantienenconstantes, la expresin de la ecuacin 2.5 es tambin una constante, la cual se definecomo la constante de velocidad de coleccin.

Ecuacin 2.5. Constante de velocidad de coleccin [2].

A partir de esta ltima ecuacin se demuestra que la velocidad de coleccin puede

variar segn el diseo de los equipos, ya que la eficiencia de coleccin Ekdepende dela probabilidad de colisin aire-partcula y de su probabilidad de adhesin, entonces, sial menos alguna de esas dos variables se pudiese incrementar, aumentara la eficienciade coleccin [2].

Para efectos de este trabajo se enumerarn solamente algunos de los muchos diseos


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celda. La pulpa y el aire son alimentados en co-corriente a travs de un conducto largoy angosto, llamado downcomer, que forma un jet de alta presin en la pulpa, seguido deuna expansin brusca, generando cavitacin y alta turbulencia en el fluido,maximizando el contacto entre pulpa y aire [1][11][12][13]. Este equipo es el msconsolidado de esta nueva familia, al ser uno de los ms antiguos y estudiados. En lafigura 2.13 se observa un esquema donde se puede comparar fsicamente una columnade limpieza con una celda Jameson, mientras que en la figura 2.14 se tiene unacomparacin en el rendimiento de esta tecnologa alternativa con respecto a las celdasconvencionales.

Figura 2.13. Esquema comparativo entre columna convencional y celda Jameson [9].

Figura 2.14. Comparacin de rendimiento de celda Jameson y tecnologas


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alimentacin al separador se hace de manera tangencial, muy inspirada en la operacinde los ciclones [14].

Celda Concorde: Similar a la celda Jameson, con la diferencia que luego de la

formacin del jet de la emulsin y antes de ingresar a la zona de separacin de la celda,la mezcla se somete a una nueva compresin brusca que forma una onda de choque.Luego de eso, este fluido choca con una suerte de tazn o impingement bowl quegenera vrtices, disminuyendo en parte la turbulencia [15]. En las figuras 2.15 y 2.16 sepueden observar tanto un esquema de este equipo como una comparacin de curvasde recuperacin entre la celda Concorde y un banco de celdas mecnicas.

Figura 2.15. Esquema celda Concorde [15].


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conducto llamado contactador. Este contactador es operado a presiones normalmenteentre 10 a 20 [psi], formando una emulsin trifsica, producindose la coleccin de lasespecies de inters en las burbujas. Luego del contactador, la pulpa es alimentada a lacolumna de separacin, la cual es una zona de baja turbulencia donde las fases depulpa y espuma son separadas. Dentro de las similitudes que posee la celda decontacto con las celdas Jameson y Concorde pueden mencionarse que todas coincidenen el contacto pulpa-burbuja por medio de un flujo descendente de pulpa aireada porcorto tiempo (unos pocos segundos), alta velocidad de coleccin con respecto a lascolumnas convencionales y un alto contenido de gas en el sistema (50% en elcontactador aproximadamente) comparado con tecnologas convencionales (10-20%),lo que se traduce en una corta distancia entre partculas y burbujas para su interaccin,

incrementando notoriamente la velocidad de coleccin. Otra caracterstica notoria es sumenor tamao, asemejndose a una columna convencional, pero ms corta, lo que setraduce en un tiempo de residencia menor [1].

Figura 2.17. Esquema celda de contacto [1].

Pruebas preliminares indican que la celda de contacto puede lograr velocidades decoleccin desde 1,5 hasta 5 veces mayores a las celdas mecnicas [2]. Ms adelante

se describir con mayor detalle las caractersticas, la instalacin y la instrumentacindel equipo.

2.9. Variables del proceso de flotacin


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condiciones de operacin y los reactivos a utilizar. Tambin un factor de peso por partedel mineral es su granulometra. El mineral debe ser conminudo hasta un punto en quese maximice el grado de liberacin de cada especie, adems que el tamao debe sersuficientemente pequeo para que las burbujas sean capaces de levantar las partculashasta ser recuperadas. Sin embargo, un tamao de partcula muy pequeo hacecambiar reolgicamente el sistema, haciendo que se formen espumas inestables ydisminuyendo la probabilidad de coleccin de las partculas [4].

El tiempo de residencia es otro factor de importancia que afectan tanto a la ley como ala recuperacin del mineral de inters. Este parmetro se puede variar generalmentepor variacin de los flujos, aunque tambin puede realizarse mediante el ajuste de laaltura de espuma y del agua de lavado, de la cual se hablar ms adelante. El tiempode residencia de la fase lquida en la columna puede estimarse a travs de la relacinentre el volumen ocupado por la pulpa en la celda y el flujo volumtrico del relave, lacual se observa en la ecuacin 2.6.

Ecuacin 2.6. Tiempo de residencia de la pulpa [3].

En esta expresin se tiene que es el tiempo de residencia medio de la pulpa, Aces elrea de la seccin transversal de la celda, Hces la altura de la pulpa en el equipo, gelgas hold-up y Qtel flujo volumtrico del relave. En el caso de una columna, el tiempo deresidencia tambin est condicionado por la velocidad de sedimentacin de laspartculas, ya que de caso contrario se corre el riesgo de embancamiento [3] [4].

Otra variable importante que destacar es el flujo de aire que se inyecta a la pulpa.Dentro de rangos estables de la celda, un aumento en el flujo de aire implica mayorrecuperacin, ya que este incremento significa un aumento del rea superficial deburbujas por la seccin transversal de la celda. Sin embargo, un aumento excesivo deaire afecta en la eficiencia del proceso, debido a un incremento en la turbulencia en lazona de separacin, lo que conlleva a un mayor arrastre y la prdida de una interfasepulpa-espuma. Debido a que existen distintos diseos de celda, que a su vez tienen

distintos tamaos y dimensiones, para lograr comparar los flujos de aire empleados sesuele normalizar este parmetro, dividiendo el flujo por el rea transversal del equipo yllamando esta relacin como velocidad superficial de gas [3] [4].


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pulpa. Este factor se expresa como un porcentaje, siendo el cuociente entre el volumenocupado por gas, y el volumen total de la mezcla, tal y como se muestra en la ecuacin2.8.

Ecuacin 2.8. Hold-up de gas [5].

Por ltimo, la altura de la fase de espuma es una variable importante para la

selectividad del proceso. Una mayor altura de espuma logra un mayor drenaje de aguaa travs de sta, ya que como las burbujas son formadas a partir de una pelcula deagua, la que a su vez al estar formando parte de una pulpa, arrastra consigo partculasque no necesariamente son las que se desean recuperar, a lo que se le suma el efectode la turbulencia de la pulpa en la zona de la interfase pulpa-espuma lo que propicia elarrastre hidrulico de ganga hacia la espuma. Un mayor drenaje del agua implica unarecuperacin con menos impurezas y por lo tanto un concentrado de mayor ley, por loque para flotaciones donde se busque obtener mayor selectividad (etapas de limpieza)

se recomienda operar con alturas de espuma mayores que en casos de etapasRougher convencionales. Por otra parte, una mayor altura de espuma se traduce en unmayor tiempo de residencia del mineral de inters adherido en las burbujas,aumentando el riesgo de que la partcula se desprenda y vuelva a la pulpa, por lo quese concluye que el control de esta variable tiene asociado un trade-off entre larecuperacin y la pureza del concentrado, en donde los procesos que busquenmaximizar la ley del producto vern disminuida su recuperacin y viceversa [3].

El fenmeno de arrastre hidrulico del cual ya se ha hecho mencin en un par deocasiones, se explicar con mayor detalle a continuacin.

2.10. Recuperacin por arrastre

En esta clase de operaciones se pueden distinguir dos tipos de flotacin. La primerapuede ser llamada flotacin verdadera, que es el proceso que ya se conoce, y que se

caracteriza por una interaccin fisicoqumica entre partculas y burbujas permitiendouna separacin selectiva. La segunda es la flotacin por arrastre, en dondeefectivamente las partculas son arrastradas hasta la fase espuma por vas en donde noest presente ninguna interaccin fisicoqumica entre las superficies anteriormentesealadas. Este mecanismo no es para nada selectivo, por lo que es muy probable queimpurezas sean arrastradas disminuyendo la ley de concentrado


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parte la trayectoria ascendente de una burbuja arrastra agua (y a su vez partculas) atravs de una estela que va dejando a su paso. Adems de esto, una vez cerca de lainterfase pulpa-espuma, las burbujas pueden empujar algo de agua y stas al juntarsepara formar la fase de espuma pueden dejar atrapadas entremedio algunas partculasslidas [5].

Se ha demostrado que la cantidad de agua recuperada en el concentrado est muyrelacionada a la recuperacin por arrastre. A mayor recuperacin de agua hay un mayorarrastre de slidos [16]. De esto ltimo tambin podra inferirse que un mayor flujo deaire (mayor nmero de burbujas) tambin implicaran un mayor arrastre. Esta relacinse aprecia en la ecuacin 2.9, con Rw como la recuperacin de agua, Jg como lavelocidad superficial de gas, A como el rea de la celda, como el espesor del filmlquido de la burbuja, dbcomo el dimetro promedio de las burbujas y Qlcomo el flujode agua alimentado a la celda.

Ecuacin 2.9. Relacin entre recuperacin de agua y varios parmetros operacionales[5].

Adicionalmente se define el coeficiente o factor de arrastre como la relacin entre larecuperacin de slido y la recuperacin de agua, el que sirve como ndice paracuantificar cunto es el grado de arrastre en una prueba de flotacin. Esta relacin seobserva en la ecuacin 2.10.

Ecuacin 2.10. Factor de arrastre [5].

En la ecuacin anterior se distingue Ricomo la recuperacin de la especie i, ENTicomoel factor de arrastre de la especie i y Rwcomo la recuperacin de agua.

En la prctica se ha encontrado mtodos para mitigar el efecto del arrastre. Unaalternativa va en la seleccin del espumante a utilizar. Por ejemplo, al preferir unespumante dbil como el MIBC, las burbujas que se forman tienen un espesor de filmms bien pequeo, por lo que se recupera menos agua en el concentrado, y por lo tantose arrastra menos slidos. Por otro lado, el Dowfroth 250 es un espumante fuerte, por loque las burbujas generadas poseen un film de lquido ms grueso recuperando ms


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De todas las prcticas utilizadas probablemente la ms efectiva es la adicin de aguade lavado a modo de ducha sobre la espuma, pero antes de referirse en mayor detalleacerca de este mtodo es importante definir el concepto de BIAS.

El BIAS se define como el flujo neto de agua que circula a travs de la espuma y es elprincipal responsable de la accin de limpieza. Se considera el BIAS positivo (o mayorque 1) cuando el flujo neto de agua en la fase de espuma tiene direccin hacia abajo,es decir, cuando vuelve hacia la pulpa. Esto ltimo sucede cuando el flujo de agua delavado es mayor al flujo de agua que asciende por la espuma. Este parmetro puededeterminarse de dos formas; como la diferencia entre los flujos de agua de lavado yagua recuperada en el concentrado, o bien como el cuociente de estos dos flujos yamencionados. Para efectos de este trabajo, se har mencin al BIAS segn el cuocienteentre ambos flujos, tal como se aprecia en la ecuacin 2.11 [3].

Ecuacin 2.11. Definicin de BIAS como razn entre flujo de agua de lavado y flujo de

agua en el concentrado.De la ecuacin anterior se tiene que B es el BIAS, Qwel flujo de agua de lavado y Qcelflujo agua en el concentrado.

Volviendo al tema principal, el agua de lavado es empleada para mitigar la recuperacinpor arrastre y as mejorar la ley del concentrado. El efecto que produce agregar aguasobre la espuma es justamente lavar o desplazar el lquido arrastrado por las burbujas,hacindolo regresar a la pulpa junto con las partculas no colectadas. Como el objetivoes limpiar el objetivo es limpiar el concentrado, es importante tener presente que elagua de lavado debe ser siempre agua sin partculas (agua fresca o recuperada).

Tericamente, si el BIAS fuese igual o menor a 1 entonces la recuperacin de agua deproceso tendera a cero, tal como se muestra en la figura 2.18. Este supuesto se prestapara diferentes postulados nuevos, como la idea de flotar en la celda de contacto conagua de mar como agua de proceso, utilizando agua fresca como agua de lavado, lo

que puede resultar en la obtencin de un concentrado libre de iones presentes en elagua de mar y as poder operar el resto del circuito de flotacin con agua dulce comoagua de proceso [17].

Una de las formas en que se puede agregar el agua de lavado es mediante un arreglode tubos perforados que recubren toda el rea transversal en el tope de la columna, o


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muy altos tambin significan mayor consumo de agua en el proceso, adems de ladilucin de los concentrados. Finalmente, disminuye el tiempo de residencia en la zonade coleccin, provocando una reduccin en la probabilidad de coleccin y causandomenores recuperaciones [3].

Figura 2.18. Efecto del agua de lavado en recuperacin de agua [5].

2.11. Distribucin de tiempos de residencia

Usualmente se reconocen dos tipos de flujo ideales en reactores; en pistn y enmezcla perfecta o completa. Aunque el comportamiento real de los reactores nunca seha ajustado perfectamente a este tipo de condiciones, en muchos casos este

comportamiento se aproxima mucho a lo que estipula la teora. Por otra parte, existencasos en donde este comportamiento no parece tener ninguna relacin con lascondiciones ideales, producto de anormalidades presentes en el sistema, de las cualespueden mencionarse canalizaciones del flujo, recirculacin del fluido o formacin dezonas o volmenes estancados en el reactor. En todos los elementos de un equipo o deun proceso, tales como intercambiadores de calor, columnas de relleno y reactoresdeben evitarse esta clase de situaciones, ya que siempre originan una disminucin en laeficiencia del proceso. En la figura 2.19 se aprecian algunas singularidades producto deldiseo mecnico de un equipo o de ciertas condiciones de operacin.


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Para poder estudiar, entender y predecir esta clase de fenmenos debe conocersecunto tiempo efectivamente permanece cada una de las partculas en el reactor. Paraesto, se realiza un estudio de la distribucin de tiempos de residencia, el cual consistesimplemente en el estudio de la respuesta de un equipo o proceso frente a una

perturbacin.

Es de esperar que las diferentes partculas residentes en un fluido no mantengan lamisma trayectoria, por lo que cada una de ellas demorar distintos tiempos en salir deun reactor. A partir de esto se define la funcin de distribucin de tiempos de residencia,E(t), con unidades adimensionales, tal que el rea bajo a curva de esta funcin seaigual a 1, tal y como se presenta en la ecuacin 2.12.

Ecuacin 2.12. Funcin distribucin de tiempos de residencia [18].

Como bien se dijo, se estudia la reaccin hidrodinmica del sistema frente a unestmulo, el cual experimentalmente se lleva a cabo por medio de la inyeccin de untrazador al fluido que ingresa al reactor, cuya respuesta caracterstica es medida en ladescarga del equipo. Esta perturbacin de entrada puede agregarse bien como unescaln, pulso, una seal al azar o un estmulo peridico, donde cada uno entrega untipo de respuesta diferente. Se hablar en mayor detalle de la perturbacin a modo depulso, ya que fue este el tipo de estmulo utilizado durante este trabajo.


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relacin directa con la concentracin del trazador en el fluido. Los tipos de trazador msutilizados en reactores son los conductores, los fluorescentes y los radiactivos. Paradeterminar la concentracin de stos se puede medir la conductividad, la absorbancia yla actividad radiactiva respectivamente, ya que estos parmetros tienen relacin con la

concentracin de la especie estudiada. Durante este trabajo se utiliz cloruro de potasiocomo trazador, el cual es un trazador conductor [18].

Segn la teora, se sabe que en ausencia de dispersin un fluido en un reactor tubularse mueve tal como si fuese un pistn, por lo que si se inyectara un pulso de trazador enla alimentacin de este, se observara como respuesta un pulso idntico al inicial. Porotro lado, en caso de un reactor CSTR (reactor perfectamente agitado, es decir que lamezcla en este equipo es homognea) se tiene que el fluido posee propiedades demezcla perfecta, por lo que si se le llegara a aadir un pulso de trazador a laalimentacin de este equipo, se observara como respuesta una curva descendente, yaque al existir mezcla perfecta el trazador es descargado paulatinamente, disminuyendogradualmente su concentracin en el equipo. Estas curvas se aprecian en la figura 2.21.

Figura 2.21. Curvas de distribucin de tiempos de residencia para cada tipo de reactor[18].

Para el caso de flujos no ideales se define el mdulo de dispersin, que se observa enla ecuacin 2.13. Esta expresin se deduce a partir de la ley de Fick y se relaciona conla varianza de la distribucin obtenida experimentalmente.


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En la ecuacin anterior se tiene que 2es la varianza de la distribucin, es el tiempode residencia promedio de la misma, D el coeficiente de difusin en el fluido, lavelocidad media de este ltimo y L la longitud del reactor.

Como bien se supone y se observa en la ecuacin anterior, una mayor varianza en ladistribucin representa una mayor dispersin. Si el mdulo de dispersin tiende avalores muy altos (infinito) entonces el sistema estudiado se aproxima al flujo en mezclaperfecta, mientras que si el mdulo tiende a cero, el sistema se asemeja a un flujo enpistn. Esta tendencia se aprecia grficamente en la figura 2.22.

Figura 2.22. Relacin del factor de dispersin con el comportamiento de un fluido en un

reactor [18].

Es entonces a travs de la curva de distribucin de tiempos de residencia y del mdulode dispersin que puede estudiarse el comportamiento del fluido en un reactor,pudiendo distinguir singularidades en el diseo del equipo.

En el caso de tener varios mdulos en un sistema los cuales no pueden medirse todos


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Ecuacin 2.14. Varianza de un sistema en funcin de las varianzas de entrada y salida

[18].

3. OBJETIVOS

3.1. Objetivos generales

Como objetivo general se busca estudiar y entender explorativamente el proceso deflotacin de una celda de contacto bajo distintas configuraciones de operacin ydeterminar modelos empricos que logren caracterizar la operacin del equipo. Sedesea realizar adems una comparacin en el rendimiento de este equipo con lastecnologas convencionales a escala de laboratorio.

3.2. Objetivos especficos

En especfico se desea caracterizar la operacin de una celda de contacto a escalapiloto, estudiando fenmenos tales como el arrastre de ganga, el efecto del agua delavado sobre la composicin del agua de proceso, desempeo del proceso condiferentes espumantes y la distribucin de tiempos de residencia en el equipo.

Por otra parte se desea comparar el rendimiento de este equipo con el de una celdamecnica de laboratorio, por medio de pruebas anlogas con las mismas muestras demineral, haciendo nfasis en parmetros tales como ley versus recuperacin yrecuperacin versus tiempo.

4. METODOLOGA DE TRABAJO

4.1. Preparacin de muestras


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Malla de harnero # 10.

Molino de barras de 2,3 [Kg] de capacidad til.

Molino de barras de 20 [Kg] de capacidad til.

Set de mallas de tamizado ASTM (mallas # 20, 30, 40, 50, 70, 80, 100, 140, 200,270, 325, 400, 500 y 635).

Equipo de tamizado (Rot-up).

Shakerpara deslamado de muestras.

Cuarteador tipo riffle para la homogenizacin de la muestra.

Horno para secado de muestras.

Implementos de seguridad personal, tales como zapatos de seguridad, overol,antiparras con filtro UV, audfonos, protector solar, mscara con filtro de polvo yguantes de cabritilla y ltex.

Figura 4.1. Roca con Bornita.

Chancado:Se comienza con un mineral de gran tamao, con rocas de unas 2 [pulg] de

dimetro. Se hace pasar el mineral por el chancador de mandbula (Figura 4.2) 2 veceshasta una descarga de 1,8 [mm]. Luego de esto, la muestra es ingresada al chancadorde cono (Figura 4.3). Este ltimo equipo tiene como caracterstica que su dimetro deentrada puede ser regulado, para obtener a su vez un producto ms fino. La descargade este equipo es pasada por el harnero (Figura 4.4), para separar por medio de la

ll # 10 El i l l l h d d


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Figura 4.2. Chancador de mandbula de laboratorio.

Figura 4.3. Chancador de cono de laboratorio.

Molienda: Una vez que se tiene el tamao de partcula deseado en la muestra seprocede entonces a homogenizarla y cortarla Para esto se utiliza un cuarteador como elque se observa en la figura 4.5. Se cortan luego muestras segn la masa que se desea

tener, en otras palabras se empacan muestras de 2,3 [Kg] para moler en los molinospequeos, mientras que se requiere de una muestra de 20 [Kg] en el caso de operar elmolino grande.


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Figura 4.4. Harnero de laboratorio.

Figura 4.5. Cuarteador tipo riffle.

Los molinos ms pequeos del laboratorio (Figura 4.6) tienen un dimetro interno de 17[cm] y un largo de 22,5 [cm]. Poseen 10 barras de de [pulg] y 25 de [pulg] de

dimetro, todas de 21,8 [cm] de largo.Por su parte, el molino de mayor capacidad en el laboratorio (Figura 4.7) tiene undimetro interno de 54,5 [cm] y un largo de 90 [cm]. Posee 30 barras de 1 [pulg] 54 de de [pulg] de dimetro, todas de 88 [cm] de largo.


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Figura 4.6. Molino de 2,3 Kilogramos de capacidad.

Figura 4.7. Molino de 20 Kilogramos siendo descargado.

Para poder determinar una cintica de molienda, en los casos en que no se posee unaan, se comienza por definir 3 4 tiempos de molienda distintos para el mismo mineral.

Los puntos elegidos para las cinticas en los molinos pequeos son 15, 30 y 45minutos, mientras que los puntos elegidos para el molino grande son 10, 20 y 30minutos.

Una vez terminada una molienda, el equipo es descargado en un chute junto con sus


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Figura 4.8. Descarga de Molino de 2,3 Kilogramos de capacidad.

Anlisis granulomtrico:El muestreo de la pulpa puede realizarse de dos maneras.

La primera consiste en filtrar la descarga del molino y secar la torta de mineral en unhorno de secado. Una vez seca la muestra, sta debe ser disgregada y homogenizada,para poder tomar una muestra aleatoria de unos 200 a 500 [g].

La segunda opcin es a partir de la misma pulpa generada en la descarga de lamolienda. Se agita la muestra vigorosamente por unos minutos para asegurar que hayauna suspensin total y homognea de las partculas. Por medio de sifoneo o con unpequeo vaso precipitado puede sacarse una muestra de la pulpa hasta obtener unos200 a 500 [g] de masa seca. Como esta muestra est hmeda, debe calcularse la masade pulpa a muestrear a travs de la concentracin de slidos. Este volumen es llevadoal deslamado, donde por medio de una malla muy fina (puede ser # 500 # 635)colocada en un shaker separa las partculas ultra finas que pueden afectar en eltamizado al formar aglomerados capaces de tapar las mallas. Las lamas son filtradas ysecadas por separado, mientras que el sobretamao es secado por su lado.Experimentalmente se probaron ambos mtodos de muestreo, entregando resultados

muy similares.Una vez secas las muestras se pasan por el set de tamices presente en la figura 4.9,para luego pesar el contenido de cada malla y registrar la masa retenida. Una vezdeterminada la distribucin granulomtrica de la muestra, sta es ajustada por elmodelo de Swebrec para el clculo del P80.


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Figura 4.9. Mallas de tamizado.

4.2. Flotacin Rougher en una celda mecnica

Materiales y equipos utilizados:

Muestra de mineral.

Agua fresca y/o de proceso.

Celda de flotacin mecnica de laboratorio.

Reactivos de flotacin (espumantes, colector, cal).

Paleta de acrlico.

Red de aire comprimido (Aire, CO2y/o N2).

Bandejas taradas para recepcin de concentrado.

Cronmetro.

Balanza electrnica.

Micropipeta.

energa cintica al sistema Para efectos de las pruebas realizadas se utiliz una


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energa cintica al sistema. Para efectos de las pruebas realizadas se utiliz unavelocidad igual a 1000 RPM. Seguido de esto, se le agregan reactivos al sistema, esdecir, espumante, colector, cal para regular el pH en la celda. Se deja acondicionar lapulpa por 5 minutos, 4 de ellos sin gas y el ltimo minuto con un flujo determinado de

gas. Se espera algunos segundos hasta que se haya formado una altura de espumaadecuada para finalmente comenzar a retirarla por medio de paleteo. Este paleteo debeser parejo, constante y a lo largo y ancho de toda la superficie de la espuma. Serecomienda paletear cada 3 segundos, adems de controlar temperatura, potencialREDOX y pH por medio de instrumentos de medicin inmersos en la pulpa cada 10minutos (termocupla, sensores de potencial y de pH respectivamente).

Figura 4.10. Flotacin en celda mecnica.

Se suele continuar con esta operacin mientras haya mineral flotable, reponiendo elnivel de la pulpa utilizando agua de proceso y agregando cal para controlar cambios enel pH del sistema. Por lo general cuando el mineral se agota deja de formarse uncolchn de espuma estable observndose en cambio una cama de espuma muydelgada y con burbujas que se rompen fcilmente. Una vez concluida la flotacin sepesan el concentrado y relave, adems de anotar tanto su potencial y pH finales, comosu consumo de cal durante el proceso. Las muestras son filtradas y secadas en el hornopara luego enviarlas a anlisis qumico.

4.3. Flotacin Rougher en una celda de contacto


Cajn acondicionador


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Cajn acondicionador.

Reactivos de flotacin (Espumantes, colectores, cal, depresantes).

Red de aire comprimido (Aire, CO2y/o N2).

Cubetas taradas para recepcin de concentrado.

Cronmetro.

Balanza electrnica.

Rotmetro de gas. Manmetro con diafragma.

Diferencial de presin.

Jeringa (3ml).

Implementos de seguridad personal, tales como zapatos de seguridad, overol,antiparras, audfonos, mscara con filtro de gases y guantes de ltex.

Este proceso se lleva a cabo con cargas de 20 [Kg] secos. El circuito piloto se apreciaen la Figura 4.11 (diagrama de flujos en el anexo B) y consistiendo en unacondicionador o cuba de alimentacin, ubicada en el extremo izquierdo. Una bomba dealimentacin a la derecha en la figura, la cual puede funcionar con o sin by-pass encaso de cargar o vaciar el cajn acondicionador o tambin para recircular la pulpa a

ste sin alimentar la celda. El circuito incluye tambin una bomba de relave idntica a laprimera. Ambas son bombas peristlticas y reversibles. Por ltimo, se incluye la celdade contacto de acrlico, que cuenta con mangueras de alimentacin y relave de de[pulg] de dimetro, y una tubera de descarga de concentrado de 3 [pulg]. En lamanguera de alimentacin se incluye una contraccin (de dimetro variable, una suertede vlvula Pinch) junto al contactador para producir la turbulencia necesaria para queocurra la coleccin. Como instrumentacin se incluye un variador de frecuencias para elagitador del acondicionador y las bombas de alimentacin y relave, un manmetro en el

contactor y un rotmetro para la lnea de aire comprimido (Figura 4.12). Este equipoincluye un diferencial de presin en el separador; cuyas mangueras se ubican a 53 [cm]y a 87 [cm] del rebalse respectivamente, para poder medir la altura del colchn de laespuma y el gas hold-up en la pulpa. Las dimensiones de la celda se pueden apreciaren el anexo A.


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Figura 4.11. Circuito de la celda de contacto.

Se adicionan los reactivos pertinentes a la prueba; espumante, colector, cal para regularel pH en la celda y depresante en el caso que se requieran, dejando que la pulpa seacondicione durante 30 minutos.

Luego de esto, se deben instalar los medidores de pH y potencial REDOX en elacondicionador, teniendo cuidando en que stos no se golpeen con las aspas delagitador. En caso de que el nivel de pulpa en el acondicionador est muy bajo y no sepuedan sumergir los instrumentos, se sugiere realizar las mediciones en la descarga de

la recirculacin de la pulpa o en la descarga del relave.La celda se procede a llenar con pulpa, sin inyectar aire an, con un flujo dealimentacin igual a 8 [l/min]. Una vez alcanzado un nivel de pulpa de unos 30 [cm] bajoel rebalse (podra ser incluso un nivel ms bajo si as se desea), se pone en marcha labomba de relave a 8 [l/min] (puede tambin ser un flujo levemente menor al de laalimentacin). Para poder mantener el nivel de la pulpa se recomienda ajustar slo elflujo del relave. Durante este tiempo, siempre se deba retornar el relave al mismo

acondicionador que alimenta la celda. Luego se inyecta aire a la alimentacin a un flujoentre 3 a 10 [l/min], dependiendo de la prueba que se est realizando.

Una vez que el nivel est fijo, se aade agua de lavado si es que se necesita por mediode la ducha ubicada en el extremo superior de la celda. Es probable que se deba volvera regular el flujo de relave para mantener el nivel ms o menos estable Para la


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Figura 4.12. Rotmetro de aire comprimido y manmetro.

Se contina con esta operacin mientras haya material flotable. Por lo general cuandoel mineral se agota, deja de formarse un colchn de espuma estable observndose encambio una cama de espuma muy delgada y con burbujas que se rompen fcilmente,aunque en este caso puede significar tambin que hace falta espumante. Una vezconcluida la flotacin se pesa el concentrado y tambin el relave, adems de anotartanto su temperatura, potencial y pH finales, como su consumo de cal durante elproceso. Las muestras son filtradas y secadas en el horno para luego enviarlas aanlisis qumico.

Es importante mencionar que en el caso de realizar una separacin de cobre ymolibdeno el acondicionamiento de la pulpa suele tomar ms tiempo, ya que debeinyectarse CO2 al acondicionador por medio de una lanza para regular el pH hastallegar a un nivel adecuado. Por otro lado, en lugar de aire en la celda, debe inyectarseN2.

4.4. Curvas Jg- g


Agua fresca. Celda de contacto a escala piloto.

Bomba peristltica de alimentacin y de relave.

Rotmetro de gas.


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g

Manmetro con diafragma.


Jeringa (3[ml]).

Huincha de medir.

Implementos de seguridad personal, tales como zapatos de seguridad, overol,antiparras y guantes de ltex.

El equipo se monta para operar en ciclo cerrado. Se llena el cajn acondicionador conagua, hasta alcanzar entre 40 y 60 [lt]. Se aade MIBC de manera de obtener unaconcentracin de espumante igual a 40 ppm y se deja acondicionar durante 10 minutos.Luego de esto, se llena la celda hasta unos 30 [cm] del rebalse, para luego poner enmarcha la bomba de relave y agregar las burbujas a una tasa de 3 [l/min], tratando demantener el nivel del colchn de espuma constante. Una vez alcanzado el estadoestacionario, se miden las alturas de las columnas de agua de los manmetros

instalados en el separador.

Se realizan las mismas mediciones para flujos de aire iguales a 5, 7 y 10 [l/min]. Unavez concluida la prueba, se repite este procedimiento, utilizando las mismascondiciones de operacin, aunque esta vez cambiando el espumante por Dowfroth 250y luego por X-133.



Agua fresca.

Celda de contacto a escala piloto.

Bomba peristltica de alimentacin y de relave. Cajn acondicionador.

Espumantes (Dowfroth 250).



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Jeringa (3[ml]).

Cloruro de Potasio (KCl ,500 [g], disuelto en agua). Sensor de conductividad.


Se llena el cajn acondicionador con agua fresca hasta los 60 [lt] y se aade Dowfroth

250 como espumante de manera de obtener una concentracin de espumante igual a40 [ppm], dejando acondicionar durante 10 minutos. Luego de esto, se llena la celdahasta unos 30 [cm] del rebalse, para luego poner en marcha la bomba de relave yagregar las burbujas a una tasa de 5 [l/min] (20 [psi], 30 [C]), tratando de mantener elnivel del colchn de espuma constante. Todo esto debe realizarse en ciclo cerrado. Unavez alcanzado el estado estacionario, y de haberse preocupado de que el concentradose est recuperando correctamente, se procede a abrir el ciclo. Se ubica el electrododel sensor de conductividad en la descarga de la manguera de relave. Se agrega el

trazador al acondicionador, a modo de pulso disuelto en 1,5 [lt] de agua.Simultneamente con el pulso, se comienza a medir el tiempo con el cronmetro y seregistra la lectura del conductmetro cada 10 segundos. Esta prueba dura alrededor de20 minutos y durante este tiempo se debe mantener constante la alimentacin a lacelda, adems de mantener el nivel del acondicionador constante, reponiendo el aguaalimentada a la celda con agua de proceso almacenada en un estanque auxiliar. Unavez realizado este procedimiento, se repite la prueba, pero solo para el cajnacondicionador.

A pesar de que se recomienda registrar las mediciones obtenidas en esta actividad pormedio de un data logger, no se pudo contar con la instrumentacin necesaria almomento de realizar la prueba, sumando el factor de la disponibilidad de tiempo se optfinamente por registrar los datos a mano.

4.6. Pruebas de recuperacin por arrastre en la celda de contacto


Muestra de Cuarzo (20 [Kg]).

Red de aire comprimido.


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Cubetas taradas para recepcin de concentrado.

Balanza electrnica. Rotmetro de gas.

Manmetro con diafragma.


Jeringa (3[ml]). Implementos de seguridad personal, tales como zapatos de seguridad, overol,

antiparras, audfonos y guantes de ltex.

Se debe preparar un mineral completamente hidroflico hasta un P80de 90 [m]. Paraesto se elige cuarzo, del cual se chancan 40 [Kg] hasta un tamao bajo # 10.

Una vez realizada la conminucin del mineral, se agrega agua fresca suficiente paraalcanzar una concentracin de slidos igual a 30%, para luego ingresar esta pulparesultante al acondicionador. El nico reactivo utilizado es espumante, MIBC en unaprimera instancia para luego repetir esta experiencia con Dowfroth 250, a unaconcentracin igual a 40 [ppm] en ambos casos.

La celda se pone en marcha tal y como se indica en el punto anterior, realizndosepruebas para distintas condiciones de operacin:

Alturas de espuma de 3, 10 y 30 [cm] respectivamente a un flujo de aire de 5[l/min].

Flujos de aire de 3, 5 y 7 [l/min] con una altura de espuma de 10 [cm].

Con y sin agua de lavado, a 1 y 2 [l/min].

Las bandejas en donde se recupera cada concentrado generado deben ser previamentetaradas para poder luego pesar las muestras sin problemas. Luego de pesarse, cadamuestra es filtrada y secada en el horno, para despus volver a pesar la muestra seca,y as poder determinar la recuperacin de agua y por lo tanto el grado de arrastre deganga.

Agua fresca.


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Bomba peristltica de alimentacin y de relave. Cajn acondicionador.

Reactivos de flotacin (Espumantes, colectores, cal, depresantes).

Red de gas comprimido (Aire, CO2y N2).

Cubetas taradas para recepcin de concentrado. Cronmetro.

Balanza electrnica.

Rotmetro de gas.

Manmetro con diafragma. Diferencial de presin.

Jeringa (3 [ml]).

Matraz de Kitasato

Implementos de seguridad personal, tales como zapatos de seguridad, overol,antiparras, mscara con filtro de gases y guantes de ltex.

Para estas pruebas se llevan a cabo dos procedimientos diferentes, dependiendo delsistema estudiado; sistema bifsico o trifsico.

Sistema bifsico (Agua y aire):Para esto se necesita de 60 [lt] de agua de mar porcada prueba, tomando una muestra de sta para enviarla a anlisis qumico. Se operacon Dowfroth 250 a 40 ppm. La celda es alimentada en ciclo abierto (el relave no esrecirculado a la alimentacin), tal y como se ha explicado en los puntos anteriores,adicionando agua fresca como agua de lavado. Se lleva a cabo cuatro pruebas conBIAS (como razn) igual a 0,5; 1; 1,5 y 2 respectivamente, depositando el concentradogenerado en bandejas diferentes. Cada concentrado debe ser muestreado para luegoser enviado a anlisis qumico En un principio se intent regular el flujo de agua de

Sistema trifsico (Agua, aire y mineral): En la celda de contacto se lleva a cabo unaprueba de separacin de Cobre y Molibdeno con una muestra proveniente de Sierra


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prueba de separacin de Cobre y Molibdeno con una muestra proveniente de SierraGorda (Quadra). La prueba consiste de 4 ciclos, en donde cada una se incluy unaetapa Rougher, seguida de una flotacin Scavenger, tambin en la celda contacto. En

los 3 primeros ciclos se agrega agua fresca como agua de lavado en la etapa Rougher,mientras que en la cuarta etapa se aade agua de mar como agua de lavado.

La alimentacin en cada ciclo es de 15 [Kg] secos ms el concentrado Scavengerobtenido en la etapa anterior, a un porcentaje de slidos igual a 32%. El flujo dealimentacin es de 8 [l/min], y se ajusta un BIAS igual a 1,2 para cada etapa Rougher.

Los concentrados Rougher de las 3 primeras etapas son recuperados y mezclados,

para luego proceder a tomar una muestra del producto resultante, la cual es filtrada enun matraz de Kitasato y as obtener el agua recuperada. Por otro lado, el relave de laflotacin Rougheres ingresado a la etapa Scavenger, donde el concentrado generadoes luego alimentado en la Rougherde la etapa siguiente, mientras que la cola resultantepasa a formar parte del relave final.

El diagrama de flujos de la prueba se presenta en la figura 10.3 del anexo B.

4.8. Pruebas cinticas de flotacin

Celda de Contacto:


Muestra de mineral proveniente de El Abra.

Agua de proceso.


Bombas peristlticas de alimentacin y de relave.

Cajn acondicionador.

Reactivos de flotacin (Espumantes, colectores, cal).


Cubetas taradas para recepcin de concentrado

Jeringa (3 [ml]).


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Se ingresa la pulpa al cajn acondicionador a un porcentaje de slidos igual a 32% y setoma una muestra de sta para el anlisis granulomtrico y qumico por medio desifoneo. Se determina un P80 de alimentacin de 212 [m]. Se opera con unaconcentracin de Dowfroth 250 igual a 40 [ppm], PAX a una concentracin de 6,33 [g/t]y por medio de la adicin de cal se regula el pH igual a 8,5; dejndose acondicionar lapulpa durante 30 minutos. Esta prueba se realiza en un ciclo cerrado. Para el caso de lacelda de contacto las pruebas cinticas se llevan a cabo separando el concentrado a los

5, 10, 20, 40 y 80 minutos respectivamente, obtenindose 5 muestras de concentrado,las cuales son filtradas, secadas, pesadas y enviadas a anlisis qumico.

Celda de Mecnica de Laboratorio:


Muestra de mineral.

Agua fresca y/o de proceso.

Celda mecnica de laboratorio.

Paleta de acrlico.

Reactivos de flotacin (Espumantes, colectores, cal).


Bandejas taradas para recepcin de concentrado.

Cronmetro.

Balanza electrnica.

Rotmetro de gas.

Micropipeta.

Implementos de seguridad personal tales como zapatos de seguridad overol

se regula el pH igual a 8,5. Seguido de esto, se deja acondicionar la pulpa durante 5minutos El tiempo de acondicionamiento es menor ya que una celda mecnica de


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minutos. El tiempo de acondicionamiento es menor ya que una celda mecnica delaboratorio tiene mucho menor tamao que el acondicionador de la celda de contacto.

Una vez acondicionada la pulpa, se registra el volumen ocupado por sta, se le inyectaaire y se vuelve a registrar su volumen, para luego esperar hasta tener un colchn deespuma aceptable. Al mismo tiempo que se comienza con el paleteo para recuperar laespuma, se comienza a medir el tiempo con el cronmetro. El paleteo es uniforme, deatrs para adelante y de izquierda a derecha en el labio de la celda. Se utilizan 4bandejas para recepcin de concentrado, para 45 segundos, 2, 8 y 30 minutosrespectivamente. Durante el tiempo de duracin de la prueba, se registra cada 10minutos el pH, el potencial REDOX y la temperatura en la celda. Adems, para reponer

eventualmente el agua retirada con el concentrado, se debe agregar agua de proceso(agua con espumante) a la celda.

Luego de cumplidos los 30 minutos de flotacin, se detiene el paleteo y se mide elvolumen ocupado por la pulpa en la celda con y sin aire, para poder estimar el gas hold-up. Se pesan y filtran todas las bandejas con concentrado, as como tambin la celdacon el relave, para enviar las muestras al horno de secado. Una vez secas, se pesan,se toman muestras de cada una y se envan a anlisis qumico.

5. RESULTADOS

5.1. Curvas de Jg-g

Las curvas de Jg-gfueron trazadas para pruebas con 3 espumantes diferentes. Losresultados para los ensayos usando Dowfroth 250, MIBC y X-133 se aprecian en lasfiguras 5.1, 5.2 y 5.3 respectivamente.

Curva Jg-Eg (Dowfroth 250)


54/93

g g ( )

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%35%

40%

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0

Jg (cm/s)

Eg()

Figura 5.1. Curva Jg-gcon Dowfroth 250 como espumante (40 ppm).

Curva Jg-Eg (MIBC)

0%

5%

10%15%

20%

25%

30%

35%

40%

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0

Jg (cm/s)

Eg()

Figura 5.2. Curva Jg-gcon MIBC como espumante (40 ppm).

Curva Jg-Eg (X-133)


55/93

g g ( )

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%40%

45%

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0

Jg (cm/s)

Eg()

Figura 5.3. Curva Jg-gcon X-133 como espumante (40 ppm).

Los ajustes lineales de las curvas obtenidas en los dos primeros casos mostraron un

coeficiente de correlacin alto, de 0,912 en el primero y de 0,8824 en el segundo caso.Por otro lado, el ajuste resultante de la curva generada utilizando X-133 comoespumante result presentar un coeficiente de correlacin ms bajo. Esto puedeinterpretarse como que la celda no responde muy bien a la operacin con X-133,obteniendo mejores resultados con otros espumantes, como son los casos del MIBC ydel Dowfroth 250. Esto resulta bastante raro, ya que el X-133 es un espumante msfuerte que el MIBC.


Los resultados se aprecian en la figura 5.4, donde se observa la distribucin detiempos de residencia del acondicionador junto con la celda de contacto.

Distribucin de tiempos de residencia


56/93

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080

0 250 500 750 1000 1250

tiempo (s)

Fraccinmsica() Acondicionador + Celda

Acondicionador

Celda de contacto

Figura 5.4. Distribucin de tiempos de residencia del acondicionador junto con la celdade contacto.

A partir de las distribuciones generadas para cada componente del circuito, se pudodeterminar sus respectivos tiempos de residencia medios y mdulo de dispersin en elcaso de poder aplicarse. Estos resultados se observan en la tabla 5.1.

Unid. AcondicionadorCelda deContacto

Acondicionador +Celda de Contacto

Tiempo de residencia terico min 6,80 2,54 9,34

Tiempo de residencia medio min 5,32 2,38 7,70

Desv. Estndar min 4,35 1,83 3,95

Dispersin - - 0,30 -

Tabla 5.1. Tiempo de residencia medio para cada componente de proceso.

La curva azul en la figura 5.4 representa la distribucin para el cajn acondicionador. Asimple vista se observa que su comport

Ecuacion Para El Holdup de Gas

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