T22114EXPOSICIÓN FLOTACIÓN DIFERENCIAL DE SULFUROS

FLOTACIÓN DIFERENCIAL DE SULFUROS ING. ANGEL AZAÑERO ORTIZ PROFESOR ASOCIADO UNMSM

El término flotación diferencial, se refiere a la flotación de una o más especies mineralógicas de sulfuros dejando en los relaves especies de otro tipo, deprimidas por reactivos específicos. Selección de diagrama de flujo para cada mineral Diagramas Diagramas adecuados adecuados para para la obtención obtención de dos ó mas productos, productos, -Esquemas para el tratamiento de pórfidos de Cobre ±molibdeno considerar el circuito de separación Cu-Mo, -Esquemas para el tratamiento de Pb / Zn, Cu/Zn , Pirita/Arsenopirita, considerar dos etapas rougher; una para el plomo y otra para el zinc, y cleaner  -Para recuperar tres concentrados bastará combinar los esquemas anteriores Uso de reactivos reactivos químicos que permita la máxima selectividad selectividad del proceso En función de la respuesta de cada mineral a colectores, activadores, espumantes y depresores.

FLOTACION DE SULFUROS DE COBRE ±  ±  MOLIBDENO Estos minerales son típicos de yacimientos porfiríticos , leyes entre 0.6 ±1.0 % de Cu y 100 ±300 ppm de Mo. En nuestro país se conoce muchos yacimientos de este tipo, Toquepala, Cobriza, Cuajone, la granja , toro mocho, michiquillay. El proceso convencional de recuperación de concentrados de cobre y molibdeno de minerales porfiríticos se inicia en operaciones de trituración y molienda flotación del bulk Cu ± Mo conteniendo minerales: chalcopirita, covelita, calcosita y molibdenita, dejando en el relave minerales de ganga no metalica y pirita.

Luego

el concentrado bulk Cu-Mo es procesado mediante flotación diferencial donde selectivamente se flota el molibdeno quedando en las colas el cobre. Este procedimiento es universalmente utilizado, La excepción puede ser flotar el bulk Cu ± Mo ± Fe, a pH ácido para luego seguir con dos flotaciones diferenciales, en la primera de las cuales se deprime la pirita por ajuste del pH a niveles alcalinos, mientras que en la segunda se flota selectivamente la molibdenita deprimiendo el cobre. Otra excepción puede ser flotar en forma convencional Cu-Mo, y durante la separación Cu- Mo se deprime la molibdenita flotando el cobre.

FLOTACIÓN BULK COBRE ±± MOLIBDENO Durante la flotación bulk: Cu ± Mo ocurre los siguientes fenómenos: a) Flotación natural de la molibdenita; debido a su estructura

laminar, formada por superposición de prismas trigonales constituidos por seis átomos de azufre rodeando cada átomo de molibdeno. Esta estructura al fracturarse origina superficies con enlaces desbalanceados generando una hidrofobicidad natural. b) Flotación de los sulfuros de cobre; el oxígeno, favorece la

deshidratación de la superficie, facilitando la adsorción de los reactivos colectores: xantatos, ditiofosfatos, quedando adsorbidas en la superficie del mineral

c) Depresión de la pirita: Su depresión durante la flotación bulk se

logra utilizando cal, depositando tanto Fe (OH)2 y Ca (OH)2 sobre la superficie de la pirita recubriéndola , bloqueando la reacción de formación del dixantógeno que es la especie adsorbida lo cual lo haría muy flotable.

Separación Cobre Cobre - Molibdeno La

separación selectiva Cu-Mo, se realiza utilizando nuevamente las propiedades de flotabilidad natural de la molibdenita y deprimiendo los sulfuros de cobre con reactivos a base de sulfuros de sodio y / o cianuro, o mezclas de los siguientes reactivos químicos

(a) Reactivo Anamold : Mezcla de Na2S y As2O3 que produce

arsenitas y tioarsenitas además de un remanente de Na2S hidrolizado a HS-.

(b) Reactivo de Nokes: Mezcla de P2S5 - NaOH que se transforma en

derivados del tipo monotiofosfatos, ditiofosfatos formando simultáneamente HS¯ por hidrólisis del Na2S según: (3) P2S5 + 6NaOH Na3 PO2S2 + Na3 PO3S + 5 H2O

c) Sulfhidrato de Sodio (NaHS) que se hidroliza a HS¯según:

NaHS Na+ + HS¯  Todos estos reactivos desactivan y deprimen sulfuros de cobre donde el HS¯ (anión sulfhidrato) es el principal agente activo.

Las

reacciones que pueden sintetizar estos mecanismos son:

(5) 2X2 + HS¯ + 3/2 H2O

4X¯ + 1/2S O=3 + 4H+

(6) Cu X2 + HS¯ + OH Cu2S + H2O + 2X¯  Donde X representa un reactivo tipo xantato. El dixantógeno adsorbido sobre la calcopirita es de esta forma reducido a xantato que pasa a solución (Ec. 5). Los derivados de fósforo y arsénico de los reactivos Anamold y Nokes se adsorben sobre la superficie de los sulfuros de cobre impidiendo que las reacciones (5) y (6) sean reversibles. La

depresión de sulfuros de cobre por compuestos de cianuro: es explicado por mecanismos de lixiviación que remueven el dixantógeno de las superficies produciendo superficies frescas: (7) Cu X2 + 3 CN¯  Cu (CN)¯3 + X¯  (8) 2 Cu2S + 6 CN¯ + ½ O2 + H2O  2 CuS + Cu (CN)¯3 + 2OH¯ 

Limpieza del Concentrado de Molibdeno La

obtención del grado final del concentrado de molibdeno implica varias etapas de limpieza y lixiviación de impurezas del cobre mediante reactivos tales como el cianuro (utilizado si las impurezas son de calcocina o covelita) ó el Fe3+ si la impureza es calcopirita. Para la eliminación de insolubles: silicatos, talco, pirofilita, (flotabilidad natural) y otros de los concentrados de molibdenita, se requiere de procesos a veces complicados, uno de ellos es la tostación del concentrado para lograr cierta oxidación de la molibdenita; para luego de un repulpado flotar los insolubles, quedando la moly en las colas. Otros procesos utilizan flotación inversa cuando el concentrado tiene excesivo contenidos de insolubles; arcillas , utilizando un circuito de flotación de insolubles deprimiendo la molibdenita con sulfonato de lignito a pH alto 11.8.

La

recuperación de cobre y molibdeno , requiere un cuidadoso control de las condiciones de trabajo, para lograr resultados satisfactorios: -Condiciones de minado, molienda, flotación estan ajustadas a una adecuada recuperación del cobre y no del molibdeno. -Excesivo consumo de reactivos durante la flotación bulk Cu ± Mo, solo usar cantidades adecuadas y necesarias de colectores y espumantes caso contrario usar por ejemplo: carbón activado, sulfuro de sodio ó repulpado para atenuar la concentración de colectores, espumantes, floculantes contenidos en las pulpas de flotación.

FLOTACION DE SULFUROS DE COBRE, PLOMO, ZINC La

presencia simultánea de estos sulfuros minerales es común, Su tratamiento metalúrgico comprende la obtención de tres concentrados mediante un procedimiento ya establecido y que consta de las siguientes etapas: Flotación bulk Cu ± Pb, deprimiendo la esfalerita y la pirita. I. II.  Activación y flotación de los sulfuros de zinc(esfalerita, marmatita) de las

colas de flotación bulk. En esta etapa se deprime nuevamente la pirita.

III. Separación Cu / Pb del bulk obtenido en la etapa I

 Alternativas como la obtención de un bulk Cu, Pb, Zn, como producto único ó la flotación en tres etapas primero del cobre, luego del plomo y finalmente del zinc podría ser aplicable a este tipo de minerales, generalmente no son usuales.

Flotación bulk : Plomo - Cobre Flotación se realiza con una depresión simultánea de sulfuros de zinc y Fe La flotación de cobre ± plomo se realiza a pH natural o levemente alcalino utilizando generalmente xantatos como colectores. La depresión de la pirita y esfalerita se logra mediante el uso de cianuro, bisulfito y sulfato de zinc en dosificaciones que no afecten la flotación del cobre por el cianuro y del plomo que es deprimido por bisulfito en concentraciones altas. En la calcopirita los colectores (dixantógeno) son formados sobre la superficie del mineral mediante una adsorción electroquimica catalizada, y/o química . La hidrofobización de su superficie ocurre por adsorción del dixantógeno.  Además el sulfuro de cobre flota perfectamente entre pH: 3 y 12 En la flotación de galena ocurre una adsorción química del colector sobre la superficie del sulfuro, no forma dixantógeno La adsorción química de xantato sobre la galena ocurre sobre los iones plomo de la superficie, en remplazo de los OH¯ adsorbidos. La hidrofobicidad de su superficie es originada por monocapas de xantato ó xantatos de plomo en multicapas. El pH de flotación de la galena está en el rango neutro a ligeramente alcalino, y cuando tiene alto contenido de plata, el plomo tiende a deprimirse a pH mayor a 9.5.

Flotación bulk : Plomo - Cobre La

secuencia de hidrofobización de la galena ,podría ser la siguiente:

a) Oxidación superficial de la galena a sulfitos, sulfatos o tiosulfatos

(9) PbS +

m

2

O2

Pb Som

b) Remplazo de los sulfatos o sulfitos a carbonatos en el aire

(10) PbSO4 + CO=3

PbCO3 + SO=4

c) Remplazo del carbonato de plomo superficial por xantato d) PbSO4 + 2 X 

PbX2 + SO=4

Depresión de la Esfalerita - Pirita Durante la flotación bulk, la esfalerita y la pirita deben permanecer  deprimidas. Para la pirita esto se logra mediante el uso de reactivos tales como cal, cianuro y bisulfito de sodio y la esfalerita con sulfato de zinc. De los reactivos utilizados para la depresión, El cianuro lo hace por  mecanismos de lixiviación de pirita ± adsorción de ferrocianatos de fierro sobre la superficie del sulfuro : (11) Lixiviación FeS2 Fe2+ + 2S° + 2e  Fe(OH)3 + 3H+ + e Fe2+ + 3H2O (13) Adsorción 7Fe2+ + 18HCN

Fe4 (Fe(CN)6)3 + 18H+

+4e

 Al existir Fe4 [Fe(CN)6]3 sobre la superficie de la pirita, esta no flota. El bisulfito deprime la pirita inclusive ya activada al descomponer los xantatos, dixantógenos y luego el alcohol entre pH 6 y 8. En el caso de la esfalerita, esta no debería flotar en el bulk ya que requiere de activación previa. Sin embargo es común encontrar en las operaciones de las concentradoras contenidos de zinc en los bulk que representan pérdidas considerables.

El zinc asociado al concentrado de cobre se pierde en la escoria de los reverberos y perjudica a los refractarios. El zinc asociado al plomo Dificulta la aglomeración y escarcha los hornos de manga. Porqué la esfalerita flota indebidamente en el bulk es un problema particular  de cada mineral aunque las principales causas podrían ser: a) Factores tales como la asociación mineralógica Cu-Zn ó Pb-Zn b) Arrastre mecánico de sulfuros de zinc en la flotación bulk c) Por activación de la esfalerita debido a la presencia de sales solubles de

Cu, Ag, As, Sb, Cd, en el mineral.

Los

dos primeros factores pueden ser controlados mejorando las condiciones de molienda, dosificación de reactivos, eficiencia de remoción de espumas.

El tercer factor es un aspecto de difícil control aunque podrá ser  parcialmente controlado por dosificación de reactivos tales como el sulfato de zinc, cianuros, bisulfitos ó sulfuro de sodio.

De todos estos el cianuro, es el más efectivo ya que lixivia primeramente al xantato absorbido sobre la capa activa de la esfalerita y luego al sulfuro de cobre constituyente de esta capa. Respecto a las mezclas NaCN - ZnSO4 e inclusive Na2CO3 pueden deprimir  la esfalerita al formar depósitos hidrofilicos. Sin embargo el efecto depresor es por muy corto tiempo, es usual encontrar  minerales de zinc activados por sales solubles que en forma natural tiene el mineral principalmente, CuSO4 , este reactivo tiene un alto producto de solubilidad y pasa rápidamente a la solución, donde aún en pequeñas concentraciones activa a la esfalerita, en estas condiciones es muy difícil mantener deprimida a la esfalerita por tiempos usuales de la flotación.

Activación y Flotación de Sulfuros de Zinc La

esfalerita no adsorbe xantatos de cadena corta sin una activación previa; Esta activación consiste en el recubrimiento de la esfalerita marmatita por una capa de ion activante que formará una superficie que podrá interaccionar con el xantato.

El mecanismo de activación está definido por la reacción (14) ZnS+ + M2+ MS+ + Zn2+ Donde M2+ es cualquier catión no necesariamente de valencia 2 cuyo sulfuro sea menos soluble que el sulfuro de zinc Para flotar esfalerita de las colas de la flotación Cu ± Pb se usa generalmente, CuSO4 como activante, el cual forma una superficie de covelita sobre la esfalerita. (15) ZnS + CuSO4 Zn2+ + SO42- + CuS Simultáneamente es necesario deprimir la pirita lográndose esto por l a elevación del pH hasta valores de 10 ± 12. Luego

de activada la esfalerita, su flotación representa en realidad la llamada flotación de un sulfuro de cobre.

Balance Metalúrgico Tres Productos Recuperaciones %

Ensayos: %, Ag:OZ/TC Productos

Mineral Conc. Pb Conc. Zn Relave

Tons.

600.0 48.4 73.1 478.5

Ag

Pb

Zn

Ag

Pb

Zn

8.0 80.0 2.75 1.52

6.2 71.8 1.4 0.3

8.2 6.4 57.8 0.8

100.00 80.70 4.20 15.10

100.00 93.41 2.74 3.85

100.00 6.30 85.92 7.77

Arsénico, Antimonio, en Concentrados de Minerales Sulfurados Concentrados de Plomo: a) Presencia de Geocronita (Pb5SbAsS), Jamesonita (Pb4FeSbS14), Oweheita (Pb5Ag2Sb6S15), Buornonita (CuPbSbS3) ó minerales similares,

la eliminación o disminución del As y Sb de los concentrados durante la flotación no es posible , por existir características similares de flotación con la galena.

b) Presencia de arsenopirita (FeSAs); el desplazamiento de As al concentrado

puede ser controlado flotando el plomo a pH: 10.5 - 11.0, con dosis de cianuro adecuadas, condiciones en las cuales no flota la arsenopirita. Esta práctica se debe realizar durante las etapas de flotación de limpieza

c) Presencia de estibina (Sb2S3) en el mineral la cual podría ser activada por 

cationes Cu2- contenidas en las sales solubles del mineral, se podría flotar  el plomo a pH . 10,5 usando NaOH ,como regulador.

d) Presencia de cobres grises. La presencia de tetahedríta - tennantita en los

concentrados de plomo origina contenidos de arsénico y antimonio . Durante la flotación de plomo si los contenidos de cobre-plata no son económicamente significantes, la tetrahedrita - tennantita podrán ser  deprimidas por cianuro.

Concentrados de Cobre: a) Presencia de enargita (Cu3AsS4) tetrahedrita-tennantita (3Cu2S -

Sb2S3) ó 3Cu2S-As2S3) o minerales similares que producirán concentrados de cobre con contenidos apreciables de As - Sb y también de plata. Su eliminación de As - Sb de estos concentrados solo podrá realizarse por métodos piro o hidrometalúrgicos.

b) Presencia de arsenopirita, la cual puede ser eliminada ó en las etapas

de limpieza a un pH alto :10.5 a 11.5 y dosis adecuadas de cianuro.

DIAGRAMA DE FLOTACIÓN DIFERENCIAL Flotación Diferencial: Pb ± Zn

Flotación Bulk y Diferencial : Cu ±  ± Mo

Flotación Pb Pb--Cu Cu--Zn Reactivos utilizados y puntos de adición

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