Máquinas de Flotación Neumática-celda Columna

MÁQUINAS DE FLOTACIÓN NEUMÁTICA-CELDA NEUMÁTICA-CELDA COLUMNA. 1.-CELDA DE FLOTACIÓN JAMESON En estos últimos años el considerable aumento en el uso y aplicación de las celdas columna para mediante la flotación lograr la concentración y rec uperación de minerales, acelerado por el interés e n métodos alternativos más económicos y eficaces, sin duda ha sido e l creciente número de unidades instaladas en todo el orbe minero-metalúrgico. Esta tecnología con un éx ito ya bien logrado, aparecido a principios de los años sesenta, le han salido al encuentro o tras tecnologías como las celdas flash, la flotación centrífuga y más recientemente la celda Jameson, desarrollada en la Universidad de New Castle, Queensland, Australia (1988, Jameson). Las características más importantes de esta celda son: La capacidad de generar altas fracciones fr acciones de gas en el tubo de descenso manteniendo un régimen estable de flujo.  La ausencia de un sistema generador de burbujas.  El uso de agua de lavado para la e spuma.  Ausencia de un compresor para inyectar e l aire.  Es de operación simple.  Una altura tal que permita su instalación sin mayores cambios estructurales en plantas ya

existentes.

 MECANISMO DE LA FLOTACIÓN EN UNA CELDA JAMESON

En una celda Jameson, el aire y la pulpa son mezclados en el tope de un tubo vertical, denominado sección de contacto o tubo de descenso. La mezcla desciende verticalmente en co-corriente, descargando en una celda abierta, donde las burbujas mineralizadas ascienden formando la espuma. El nivel de espuma. El nivel de pulpa dentro de la celda se controla para dar la altura adecuada de espuma y mantener la descarga del de l tubo de descenso bajo el nivel de inte rfase, asegurando no sólo la selectividad del proceso sino también la estabilidad del mismo. Al igual que en las columnas de flotación, el agua de lavado es adicionada a la espuma para mejorar la selectividad del proceso. Una ve ntaja

práctica de este arreglo reside en que la presión hidrostática generada en el tope de la zona de contacto es menor que la presión atmosférica, por lo cual el aire necesario para la flotación puede ser aspirado normalmente, eliminándose el compresor de aire, que normalmente re presenta una fracción importante de la inversión inicial en cualquier equipo de flotación. Algunas de caracte rísticas de operación de la Celda Jameson se dan a continuación:

1. El Downcomer es el corazón de la celda Jameson y es donde al entrar la pulpa ocurre el contacto primario entre las burbujas de aire y de las partículas de mineral. La pulpa de la alimentación se bombea en el Downcomer a través de una lente, creando un chorro de alta presión. El chorro de pulpa arrastra el aire, que es aspirado en forma natural. Debido a la alta velocidad de se mezc la y a la gran área interfacial grande hay contacto rápido y colección de burbujas de aire/ partículas. El tiempo de residencia del dawncomer varía entre diez y treinta segundos. 2. La zona de pulpa es donde ocurre el contacto secundario entre las burbujas de aire y las partículas de mineral y es donde las burbujas de aire se retiran de la zona de la pulpa. La mezcla de pulpa aireada de la mezcla sale del dawncomer y entra en la zona de flotación. La velocidad de la mezcla y la gran diferencia de densidad entre ella y el r esto de la pulpa en el tanque dan

lugar a un recirculamiento de líneas de fluido. Esto mantiene a las partículas en suspensión sin necesidad de agitación mecánica. El tiempo de residencia en la zona de pulpa del tanque varía a entre dos a cinco minutos. 3. La zona de espuma es donde los materiales transportados por las burbujas (colchón de espuma) son removidos de la espuma por drenaje de la espuma y/o lavado de la espuma. La celda se diseña para asegurar una eficiente zona quieta de espuma que permite un flexible manejo de la espuma. El tiempo de residencia de la zona de la espuma varía de cuatro segundos a un minuto.

2.-CELDA DE FLOTACIÓN EKOFLOT Es otro tipo de máquina de flotación neumática, que fue diseñada por el Dr. Rainer Imhof e n Alemania. Esta celda se viene aplicando industrialmente desde 1987 en la flotación de carbón, magnesita, calcita (CaCO3) y otros como remediación de terrenos. Por primera vez se utilizó en flotación de sulfuros metálicos de cobre en la Cía Minera Michilla S.A de Chile. Estas celdas Ekoflot trabajan con un aireador auto-succionante, lo que garantiza una aireación limpia y sin costo. Genera una alta interacción partícula-burbuja y adherencia, lo cual se traduce en una flotación exitosa pese al breve tiempo de mezclado. La Celda Ekoflot cuenta con un cono que se desplaza hidráulicamente que permite aumentar o disminuir el volumen de espuma, para rebosar en forma lenta o rápida el concentrado. También esta forma de operar permite incrementar o disminuir la recuperación y/o la ley del concentrado, de acuerdo a las variaciones de la ley de cabeza. En este sistema de flotación, la agitación se realiza por la acción del aire a presión que ingresa  juntamente con la pulpa formando burbujas a las cuales se adhieren las partículas de mineral hidrofobizado por algún colector y fortalec ida por un espumante, favoreciendo de esta manera una alta rec uperación, aun cuando las partículas sean gruesas.

3.-CELDA DE TRES PRODUCTOS La columna de tres productos (C3P), y también los resultados de la flotación de minerales y re laves a escala de laboratorio y piloto. La columna C3P permite la extracción selectiva del producto drenado de la espuma (tercer producto) y posee una segunda agua de lavado en la zona intermedia entre la alimentación y la zona de espuma. Esta celda ha sido probada en la flotación de limpieza, “Scavenger” y de relaves de m inerales de oro,

sulfuros de cobre, plomo y zinc. Los resultados demuestran que las recuperaciones metalúrgicas son práctic amente similares en las columnas convencionales (rectas), pero las leyes de la C3P son siempre superiores. La separación del material drenado de la espuma (mixto y fino de ganga) y el agua de “BIAS” adicionada en la zona

intermedia, permiten la obtención de concentrados “limpios”. El comportamiento particular de la columna C3P se debe a la eliminación del material de recirculación (mixtos y ganga fina) de la interfase espuma-pulpa, normalmente encontrado en las columnas convencionales y por la disminución del arrastre hidrodinámico de ultrafinos de ganga de la zona intermedia. El tercer producto, dependiendo de la ley, puede ser clasificado, molido y recirculado o simplemente descartado. Cuando se utiliza como columna de flot ación “Rougher-flash”, se obtienen concentrados con leyes de cobre de 40 % (2 % insoluble) y recuperaciones de 33,5 %. En relaves de flotación de minerales de oro se alcanzaron recuperaciones de 15 % con leyes de 160 g/t. En la flotación de limpieza de un mineral sulfurado de plomo y zinc, las recuperaciones fueron del orden de 92-94 % en las columnas recta y en la C3P, más las leyes de la modificada fueron mayores, 80-82 % de sulfuro (70% en la columna recta). Los parámetros operacionales y de diseño de l a columna y los resultados se discuten en té rminos de las variaciones en los fenómenos de transporte en las diversas zonas de la columna C3P y en las características físicas de la pulpa en ambas co lumnas. Es comparable también el potencial técnico y el económico de esta nueva celda de flotación columnar, su desarrollo y las aplicaciones en el tratamiento de minerales. En la columna C3P se distinguen cuatro zonas de longitud variable, figura 4.27: 

Zona de recolección, ubicada entre e l burbujeador y el punto de alimentación, de tamaño variable.



Zona de lavado secundario o intermedio, entre un punto de alimentación y el punto desde donde se adiciona el agua de lavado II, de tamaño variable.



Zona de partículas drenadas (drop-back), ubicada en la parte inferior de la interfase pulpaespuma;



Zona de limpieza o fase espuma, localizada en la parte superior de la columna, es decir, el rebose.

 MECANISMOS INVOLUCRADOS Y PRINCIPALES VENTAJAS DE LA C3P EN RELACIÓN A LA CELDA

COLUMNA Los diversos resultados obtenidos y las principales ventajas de la C3P e n relación a la CC son debidos fundamentalmente a los siguientes factores:

1. La C3P se comporta como una columna de clasificación de partículas en base a la hidrofobicidad y al tamaño. Así las partículas hidrofóbicas y de tamaño medio que tienen una alta velocidad de flotación son transferidas rápidamente al concentrado resistiendo al drenado. Los “middlings”,

partículas mixtas, o partículas menos hidrofóbicas, dependiendo de las fuerzas de adhesión y tamaño, son drenadas por el agua de lavado y colectadas junto con la ganga fina arrastrada, e n el tercer producto. En las columnas convencionales, parte del mater ial drenado permanece en la interfase pulpa-espuma (recirculando), otra fracción retorna a la espuma y sale como concentrado contaminando, otra es transferida al relave; y una parte de la fracción es drenada nuevamente de la espuma. Por lo tanto, en esta CC, las recuperaciones son mayores y las razones de enriquecimiento están limitadas por la recirculación del mate rial drenado. 2. En la C3P, la parte superior de la zona de recolección es libre de productos de la espuma y recirculaciones. Esta zona permanece constante en términos de contenido de sólidos, leyes, viscosidad, presión y "Hold-up" de aire. El agua de lavado secundaria reduce el grado de arrastre y atrapamiento (“entrainment” y “entrapment”) de ganga fina y es responsable del “BIAS” en la

columna. Como consecuencia, la pulpa en la zona de colección en la columna modificada queda “constante”, manteniéndose sin alteraciones significativas la densidad, la viscosidad, el “HOLDUP” de gas, el diámetro medio y el número de burbujas (ver figura abajo). El efecto de

enriquecimiento de la C3P hace que, independientemente de la ley del mineral de valor en la alimentación, los concentrados obtenidos son siempre de una ley mayor a los obtenidos en la Celda Columna. 3. El material drenado, por otro lado, dependiendo de la calidad (ley, liberación, etc.) del sistema mineral, puede ser:

 Clasificado en el caso de la presencia de mixtos e

ultrafinos de ganga.  Descartado cuando la proporción de finos de ganga

arrastrados es grande.  Mezclado al concentrado cuando los mixtos

drenados contengan leyes intermedias. Esto último fue observado en la flotación de limpieza de concentrados primarios de cobre con granulometría gruesa.  BENEFICIOS METALÚRGICOS, ECONOMICOS Y

AMBIENTALES La incorporación de la C3P en plantas de tratamiento de minerales puede generar los siguientes beneficios metalúrgicos, económicos y ambientales: 1. Obtención de concentrados de mayor ley y con menor contenido de impurezas, independiente de la ley del mineral que se alimente a la C3P. Ejemplos: C3P como unidad de separación primaria rápida y como equipamiento para el tratamiento de re lave. Los estudios con alimentación primaria de sulfuros de cobre permiten producir concentrados muy limpios, con leyes de cobre superiores a 40%, bajo contenido de material insoluble (2%) y recuperaciones de cobre sobre 32%. Estos resultados permiten sugerir e l empleo de la columna modificada como unidad de flotación rápida (“Rougher -flash Flotation”).

2. Reducción de etapas de remolienda y obtención de concentrados finales. 3. La mezcla del concentrado y del tercer producto, en los estudios de flotación de minerales de cobre en concentrados primarios sin remolienda, presenta leyes de cobre e insoluble del mismo orden del concentrado final de la planta industrial. Estos resultados demuestran que con la C3P, aun operando de forma “abierta” (concentrado + tercer producto), es posible la obtención de

concentrados enriquecidos. La acción de limpieza de la zona intermedia garantiza e sta alternativa, lo que no es posible en la C C por las razones antes expuestas. Los principales beneficios son la reducción en el consumo energético y de los cuerpos moledores en función de la eliminación de la etapa de remolienda del diagrama de flujo de la planta. 4. La incorporación de la C3P como unidad de flotación rápida presenta beneficios tales como reducción del número de celdas convencionales, y costos de m olienda. En un circuito convencional de minerales sulfurados de cobre u oro, normalmente 100% de la masa del concentrado de la primera etapa de flotación (Rougher) debe ser sometida a remolienda. El producto drenado, con leyes de cobre e insoluble del orden de los co ncentrados primarios, puede ser remolido y flotado en columna convencional para producir concentrados con leyes e quivalentes al concentrado final. El relave de la columna modificada puede ser beneficiado para producir un relave final y los concentrados obtenidos pueden ser remolidos y, posteriormente, recirculados, dependiendo de su ley, a la etapa de flotación primaria o de limpieza. 3. Uso de la C3P c omo unidad de tratamiento de relaves. En este tipo de uso la C3P presenta las mayores razones de e nriquecimiento (ley concentrado/ley alimentación) alcanzando valores próximos de 70 en el c aso de relave de oro y 26, en relave de minerales de cobre. La C3P en el tratamiento de relaves, además de los beneficios económicos resultantes de la reducción del número de etapas de flotación para producir un concentrado final de alta ley, contr ibuye a disminuir

el impacto ambiental, reduciendo la concentración de elementos y reactivos poluentes en las aguas de descarte y la masa de sólidos contaminados con esos reactivos.

4.-CELDA DE CONTACTO AMINPRO Es una celda de flotación que mezcla y presuriza pulpas de minerales en agua y aire y suelta la emulsión en una columna de separación. Se usa en: 

Flotación Flash



Flotación de gruesos (Ej. Industria de fosfatos)



Separación de aceite (alquitrán) y arenas (Industria de alquitrán)



Separación de aceite y agua (Industria pesquera, medio ambiente)



Recuperación de Molibdenita



Para lograr altas recuperación y altas leyes de concentrado en una sola etapa.



Otros beneficios en comparación a flotación convencional:



Reducción en costos de capital



Reducción en área de la flotación



Reducción en costos operativos (Energía primordialmente) En el año 2004, la Celda de Contacto Aminpro recibió mejoras en su diseño. El nuevo diseño está siendo probado en la concentradora de Phelps Dodge Bagdad en Arizona, USA. Lo nuevo incorpora: Un rediseño del contactador asegurando que la c avitación hidráulica produzca mejoras en el contacto de partículaburbuja. Introducción de un sistema de anti-corto c ircuito de la alimentación.