Circuitos de Flotación y Balance Metalurgico

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS E.A.P. ING. METALURGICA PROFESOR: ING. ANGEL AZAÑERO ORTIZ CURSO: CONCENTRACION Y FLOTACION DE MINERALES 10.-CIRCUITOS DE FLOTACION Y BALANCE METALURGICO

CIRCUITOS DE FLOTACION Generalmente las celdas se ordenan en serie, formando un circuito o bancada (Banco de celdas) que reciben los relaves de la precedente y se tendrá 1,2,3 ó más circuitos o bancos de celdas, según las clases clases de materiales valiosos valiosos que se desea recuperar de un mineral, así por  ejemplo: - Si se tiene un solo elemento valioso se requiere de un banco. - Si se tiene dos elementos valiosos se requiere de dos bancos. - Si se tiene tres elementos valiosos se requiere de 3 bancos.

Las celdas de flotación en cada banco o circuito se pueden clasificar según las etapas de flotación de las partículas sólidas, así tenemos: a) Celdas Rougher: (Celdas debastadoras, o celdas de flotación primaria)

Aqui se obtiene el concentrado primario. Es el conjunto de celdas cuyas espumas se colectan juntamente con las de la celda donde se alimenta la pulpa al circuito. Es la celda que recibe la carga de pulpa del acondicionador o directamente del clasificador.  b)

Celdas Scavenger : (Celdas recuperadoras o

Celdas agotadoras) agotadoras) Son las celdas donde se realiza la recuperación de las especies valiosas que no han   podido podido ser recuperadas recuperadas en las celdas celdas Rougher. Pueden Pueden haber 1er. Scavenger, Scavenger, 2do. Scavenger, 3er. Scavenger, etc. dependiendo de la flotabilidad del mineral valioso.

c)

Celdas Cleaner: (Celdas de limpieza)

Son las celdas donde se hace la limpieza del concentrado primario o el producto de la flotación Rougher. d)

Celdas Recleaner : (Celdas de relimpieza)

Son aquellas donde se efectúa la limpieza de las espumas provenientes de las celdas Cleaner. Si es que hay más de dos etapas de limpieza las celdas de limpieza reciben el nombre de 1era. Limpieza, Limpieza, 2da. Limpieza, Limpieza, 3era. Limpieza, etc. Dependiendo Dependiendo de la dificultad dificultad que se tenga para alcanzar las leyes mínimas de comercialización que debe tener el concentrado final. Un ejemplo de circuito de flotación es el siguiente:

1

Alimentación de pulpa al circuito

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Concentrado

-

Relave

Las celdas 5, 6 y 7 son celdas Rougher. Las celdas 8, 9, 10 y 11 son 1er. Scavenger. Las celdas 12, 13, 14, 15 y 16 son 2do. Scavenger. Las celdas 17, 18, 19 y 20 son 3er. Scavenger. Las celdas 3 y 4 son celdas cleaner. Las celdas 1 y 2 son celdas recleaner.

Control de Calidad en Plantas Concentradoras Concentradoras

Para obtener el producto comercial o "Concentrado" con las condiciones técnicas técnicas requeridas   por el comprador, los constituyentes indeseables de la mena deben ser rebajados a un  porcentaje especifica especificado. do. Si en la mena está está presente más de un mineral mineral valioso, podemos podemos separarlos del tal modo que cada uno pueda comercializarse por separado. El fundidor o comprador se protege de las pérdidas financieras imponiendo penalidades sobre todos los concentrados que no alcancen las leyes mínimas en elemento valioso o que sobrepasan el contenido máximo permisible de constituyentes indeseables. Algunos de los elementos valiosos se pierden inevitablemente en los relaves, por ello uno de los objetivos es mantener estas pérdidas tan bajas como sea posible, para obtener una mayor  rentabil rentabilidad idad del proceso. proceso. Es necesario necesario también también que la Planta manipul manipulee un tonelaje tonelaje de mineral adecuado, adecuado, por que de no ser así se producirían complicaciones complicaciones en el tratamiento y se elevaría el costo total de la operación. En cual cualqu quie ierr méto método do de conc concen entr trac ació ión: n: eléc eléctri trica ca,, grav gravim imét étri rica ca o por por flot flotac ació ión, n, la cuantificación se puede efectuar a través de varios términos que a continuación definimos: Cabeza calculada:

se refiere a la ley que tiene un mineral después de un proceso de concentración; se obtiene sumando los contenidos metálicos de cada uno de los productos.

2

Ley.-

es la cant cantid idad ad de valo valore ress que que exis existe te en un mi mine nera rall o cual cualqu quie ierr prod produc ucto to de concentración concentración metalúrgica. metalúrgica. Cabeza .- Es el mineral proveniente de la explotación minera. La cabeza para un circuito de

flota flotació ciónn está está const constit ituid uidoo por el mi miner neral al finam finamen ente te mol molido ido y mezcla mezclado do con con el agua, agua, formando una pulpa, y tiene una ley determinada de elementos valiosos. Concentrado.-

Es el producto final del proceso de concentración. Tiene valor comercial y reúne la mayor mayor parte parte de la mena. Este product productoo tiene una ley ley mucho mayor mayor que la de cabeza. Relave.-

Es el produc producto to fina finall del del proce proceso so de concen concentra tració ciónn pero pero que no ti tiene ene valor  valor  comercia comerciall y su contenid contenidoo de elemento elemento valioso valioso es insignifi insignificant cante. e. Está constitu constituido ido en su mayor parte por material estéril, motivo por el cual se lo desecha. En una planta concentradora donde existen varios circuitos de flotación, cada uno de ellos tiene un relave que pasa a constituir la cabeza del siguiente circuito, a excepción del último circuito cuyo relave se desecha definitivamente.

Tanto el mineral de cabeza, como el ó los concentrados así como el relave final tiene leyes y  pesos correspondientes en base a los cuales se puede realizar la cuantificación del proceso. Pasamos a definir algunos conceptos: Razón de concentración

(Radio de concentración o relación de concentración concentración o ratio de concentración) : (RC) Es la relación existente entre el N° de toneladas de mineral de cabeza y el N° de toneladas de concentrado producido. Se interpreta como el N° de toneladas del mineral de cabeza que se requiere para obtener una tonelada de concentrado. El radio de concentración varía en razón inversa con la ley de cabeza, puesto que a mayor ley de cabeza la razón de concentración es menor, o sea que se requiere menor tonelaje de mineral de cabeza para  producir una tonelada de concentrado y viceversa. Recuperación.Recuperación.- (R )

Se refiere a la eficiencia o rendimiento del tratamiento y está expresado en porcentaje señala cuánto del elemento valioso que ingresa al tratamiento, pasa al concentrado. Cuanto mayor  cantidad de elemento valioso pasa al concentrado, mayor será la eficiencia o rendimiento del proceso y mayor será la recuperación. Balance Metalúrgico.-

Cualquiera que sea la escala de tratamiento de una Planta Concentradora, sea ésta grande,  pequeña, automatizada o rústica, al final de la operación diaria, semanal, mensual, anual, o  por campañas, requiere de la presentación de los resultados obtenidos en forma objetiva, en

3

la que se incluye los cálculos para determinar el tonelaje de los productos de la flotación, contenido metálico de los elementos valiosos en cada uno de los productos, la distribución  porcentual y los radios de concentración; todos ellos condensado en lo que se denomina el "Balance Metalúrgico", Metalúrgico", que muestra también la eficiencia eficiencia del proceso. Peso neto seco.-

Es el peso peso del minera minerall de cabeza, cabeza, concen concentra trado do o relave relave,, sin humeda humedad. d. Se sabe que el mineral que se extrae extrae de mina tiene una cierta cierta cantidad de humedad. humedad. Para los cálculos cálculos es necesario conocer conocer el peso neto seco. Para determinar determinar el Porcentaje de humedad se prepara prepara una muestra, se pesa, se somete a secado a 100° C durante un tiempo suficiente como para eliminar todo el agua. Una vez fría la muestra muestra se pesa nuevamente nuevamente.. La diferencia diferencia entre uno y otro peso corresponde el peso de agua contenido contenido en la muestra. Por una relación simple se  puede determinar el % de humedad de la muestra. Contenido metálico.-

Se refiere el contenido de elemento valioso ya sea en el mineral de cabeza, concentrado o relave. Se determina multiplicando el tonelaje del producto por la ley correspondiente: Contenido metálico = tonelaje x ley Cabe hacer notar que la suma del contenido metálico de los productos (concentrados y relave) debe ser exactamente exactamente igual al contenido contenido metálico de la cabeza. cabeza. De no ser así deben efectuarse cálculos cálculos de reajuste para cumplir cumplir con la ley de conservación de la materia. materia. Otra cuestión importante importante es que las leyes que se reporten en porcentaje porcentaje deben dividirse entre 100  para hacer el reemplazo reemplazo en la relación para determinar determinar el contenido metálico. metálico. Cuando las leye leyess se repo report rten en en Onza Onzas/ s/TC TC,, el tone tonela laje je de cabe cabeza za,, conc concen entr trad adoo y rela relave ve debe debenn convertirse a TC, si estuviesen expresados en TM. Las leyes de los metales preciosos en los minerales a veces son reportados en gramos/TM. Así como el contenido de oro en gravas auríferas es expresado en gramos/M 3 Razón de Concentración

En la flotación igual que en cualquier otro proceso de concentración, la cuantificación se   puede puede efect efectuar uar a través través de dos canti cantidad dades es.. La razón de conce concentr ntraci ación ón que expresa expresa indirectamente indirectamente a la selectividad selectividad del proceso y la recuperación que se refiere a su eficiencia y rendimiento. Si representamos representamos por A, B y C los pesos de la cabeza, cabeza, el concentrado concentrado y el relave y por a, b y c sus leyes respectivas en un cierto metal o mineral útil, entonces la relación A/B es por  defini definici ción ón la razón razón de conce concentr ntrac ación ión que signif signific icaa cuanta cuantass tonel tonelada adass de cabez cabezaa son son necesarias para obtener obtener una tonelada de concentrado, concentrado, esta razón nos indica cuantas cuantas veces se concentró el mineral o sea en forma indirecta nos expresa la selectividad del proceso.

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BALANCE METALURGICO DE DOS PRODUCTOS Ing. Angel Azañero Ortiz

DIAGRAMA DE FLUJO

Alimentación A

FLOTACION ROUGHER 

FLOTACION SCAVENGER 

1° MIDDLINGS CLEANER 

2° MIDDLINGS

RECLEANER 

Concentrado B

Balance Metalúrgico

De acuerdo a la definición anterior podemos escribir las siguientes ecuaciones: A Aa

B +C

..........

..........

...... (1)

Cc ..........

..........

.......

=

Bb

=

+

(2)

multiplicando multiplicando la ecuación (1) por c y sustrayéndole de la (2) tenemos: A ( a - c)

A B

=

 b - c

=

a -c

B (b - c )

..........

... (3)

5

Relave General C

La ecuación (3) es otra forma de calcular la razón de concentración que permite su determinación determinación en función de los ensayes químicos de los productos y no en base a molestos y voluminosos trabajos de medición de tonelaje.

Recuperación

Por defi Por defini nici ción ón la recu recupe pera raci ción ón es la part partee del del valo valorr útil útil del del mi mine nera rall obte obteni nido do en el concentrado, expresada en %, si el contenido del mismo producto en el concentrado es Bb, entonces por definición: R  =

Bb

x 100

Aa

.......... ......... (4)

Si se sustituye en la formula (4) el valor de B/A de la formula (3) entonces se tiene la siguiente expresión:  b (a - c) R = x 100 .......... ..... (5) a (b - c)

que también permite calcular las recuperaciones solo en base a los ensayes químicos. La formula (5) sirve para calcular calcular la recuperación recuperación cuando hay un solo valor metálico. Ejemplo de Aplicación Un mineral cuya cabeza ensaya 5% de Pb, al procesarlo por flotación se obtiene un concent concentrado rado de 68% de Pb y un relave relave de 0.10% de Pb. Si se trata 300 T/día, T/día, calcul calcular ar la recuperación, recuperación, tonelaje de concentrado concentrado producido y el radio de concentración: concentración:

K 

B

=

=

A B

A

 b - c

=

=

a -c

300

K  13.86

=

68 - 0.10 5 - 0.10

=

13.86

=

21.64

 b (a - c) R = x 100 a (b - c)

=

68 ( 5 - 0.10) 5(68

−

0.10 )

x 100

98.1%

=

6

BALANCE METALURGICO DE TRES PRODUCTOS Ing. Angel Azañero Ortiz

DIAGRAMA DE FLUJO

A(m1n1)

FLOTACION ROUGHER 

FLOTACION SCAVENGER 

1° Middl Middlin in s

FLOTACION ROUGHER 

FLOTACION SCAVENGER 

Relave General C(m4n4)

1° Middl Middlin in s

CLEANER 

CLEANER 

2° Middlings

2° Middlings RECLEANER 

RECLEANER 

Conc. Zn B2(m3n3)

Conc. Pb B1(m2n2)

Balance Metalúrgico

Producto

Peso

Cabeza Conc. Pb Conc. Zn Relave

A B1 B2 C

Ley Pb m1 m2 m3 m4

Zn n1 n2 n3 n4

Las recuperaciones del plomo y del zinc son respectivamente RPb y RZn y las razones de concentración KPb y KZn por definición: RPb

RZn KPb

=

B1 m 2

=

A m1 B2 n 3 A n1

x 100

(6) (6)

x 100 100

(7) (7)

A =

(8)

B1

7

KZn

A =

(9)

B2

Donde: B1

B2

=

( m 1 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 1 - n 4 ) (m 3 - m 4 ) (m 2 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 2 - n 4 ) (m 3

=

−

m4 )

( m 2 - m 4 ) (n 1 - n 4 ) - (m1 - m 4 ) (n 2 - n 4 ) (m 2 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 2 - n 4 ) (m 3

−

m4 )

xA

(10)

xA

(11)

Al sustituir B 1 y B2 en 6, 7, 8 y 9 por sus valores de 10 y 11 se obtiene:  RPb

RZn RZn

m2

=

m1

=

KPb KPb

KZn KZn

n3 n1

=

=

x

x

( m1 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n1 - n4 ) (m3 - m 4 ) (m 2 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 2 - n 4 ) (m3

m4 )

−

( m 2 - m 4 ) (n1 - n 4 ) - (m1 - m 4 ) (n 2 - n 4 ) (m 2 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 2 - n 4 ) (m 3

−

m4 )

x 100 100

(12)

x 100 100

(13)

( m 2 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 2 - n 4 ) (m3 - m 4 ) (m1 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n1 - n 4 ) (m3

−

(14)

m4 )

( m 2 - m 4 ) (n 3 - n 4 ) - (n 2 - n 4 ) (m3 - m 4 ) (m 2 - m 4 ) (n1 - n 4 ) - (m1 - m 4 ) (n 2

−

(15)

n4 )

Ejemplo de Aplicación Balance Metalúrgico Productos

Mineral Conc. Pb Conc. Zn Relave

Ensayos: %, Ag:OZ/TC Ag Pb Zn

Tons.

600 (A) B1 B2 C

8.0 80.0 2.75 1.52

Reemplazando valores:

8

6.2 (m1) 71.8 (m2) 1.4 (m3) 0.3 (m4)

8.2 (n1) 6.4 (n2) 57.8 (n3) 0.8 (n4)

B1

B1

=

=

( 6.2 - 0.3 ) (57.8 - 0.8) - (8.2 - 0.8) (1.4 - 0.3 ) (71.8 - 0.3 ) (57.8 - 0.8) - (6.4 - 0.8 ) (1.4

48 .4 Ton.

RPb

=

RZn

=

B2

48.4 x 71.8

x 100

600 x 6.2 73.1 x 57.8

KPb

=

KZn

=

KTotal

x 100

600 x 8.2 600 48.4 600 73.1

=

=

12.4

=

8.2

600 (48.4 +73.1)

=

=

=

=

−

0.3)

x 600

73 .1 Ton.

93.4%

85.9%

4.90

Hacer el balance metalúrgico usando los: a) Resul Resultad tados os de análi análisis sis quí químic micos os de Pb Pb y Ag  b) Resul Resultad tados os de de anál análisi isiss quími químico coss de Zn y Ag

Cálculo del Consumo de Reactivos en Planta Concentradora Líquidos

Sólidos

1b/Ton

=

1b/Ton

=

=

ml x minuto x gr.sp. líquido x % concentrac ión ión 31 .7 x Ton x 24 horas gr x minuto

=

0.317 x Ton x 24 horas

Ejemplo: Una planta trata 400 T/día, y se agrega 200 ml x min. Una solución de xantato al 5%. 1 b / Ton

200 x 1 x 5 =

31 .7 x 400

=

0.079

BIBLIOGRAFIA

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-

ALEXANDER SUTULOV "FLOTACION DE MINERALES", Cap. VII, Pag. 232 235. ARTHUR F. TAGGART "HANDBOOK OF MINERAL DRESSING", New York Fourt Print Ng, Set. 1950 - Pags. 19 - 190; 19 - 193. DENVER EQUIPMENT COMPANY "MINERAL PROCESSING FLOWSHEET" Denver Colorado - MCMLXII. OSCAR MEDINA B. "TECNOLOGIA DE LA FLOTACIÓN" UNI, 1976; Pag. 204 -210. EGAS SAENZ A.J. A.J. "EVALUACION DE PLANTAS PLANTAS CONCENTRADORAS" CONCENTRADORAS" 1° EDICION, 1985, Pags 61 -72, - 72, Lima, Perú. CYNAMID INTERNATIONAL "MANUAL DE PRODUCTOS QUIMICOS PARA LA MINERIA" notas sobre tratamiento de minerales N°26  New Jersey - EE.UU. DOW CHEMICAL COMPANY "METALLURGICAL HANDBOOK" form N°192 820 - 1181 - Michigan, EE.UU.,1981, Pags. 6, 7 y 8

Ciudad Universitaria, Universitaria, Marzo del 2008

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