Termodinamica de Flotación

 

Minería y Metalurgia

La Termodinámica de Flotación

 NOMBRE: Aravena Villegas Abraham, CARRERA: Ingeniería Metalúrg Metalúrgica. ica. ASIGNATURA: CONCENTRACIÓN. SECCIÓN: IMED6 PROFESOR: Palominos FECHA: 2/11/2020

Silva Pablo.

Flores Pimienta Kevin, Lorca Saldaña Carlos

 

Objetivos

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General:

1. Descr Describir ibir e id identific entificar ar los ffenóme enómenos nos qque ue inv involucr olucraa la termo termodinám dinámica ica del pproces rocesoo de flotación. •

Específico:

1. Comp Comprend render er los ccompo omportamien rtamientos tos de la lass car cargas gas y la lass capas eeléctrica léctricass del pr proceso oceso de flotación. 2. Iden Identificar tificar el meca mecanismo nismo de ads adsorció orciónn de llas as inte interfase rfasess y la termod termodinámica inámica de la adhesión.. 3. Iden Identificar tificar llaa impor importancia tancia ddel el poten potencial cial z y lo loss ángu ángulos los de co contacto ntacto eenn el car cargado gado de burbujas.

 

Introducción

Hoy la realidad minera chilena ha cambiado, al agotamiento del cobre esto oxidado, es decir, aquel que se encuentra más cerca de debido la superficie en los yacimientos, está dando paso a la explotación de los sulfuros de cobre (más profundos), lo cual también conlleva nuevos desafíos para un proceso clave, como es el de flotación del mineral. El proceso de flotación está controlado por la termodinámica, la cinética y la hidrodinámica del sistema La teoría de la flotación por espuma es muy complicada y aún no se ha estudiado completamente la termodinámica de este, sin embargo, existen grandes avances en el estudio de este importante proceso de flotación de minerales, los cuales serán analizados en esta presentación.

 

Fenómen Fenómenos os Eléctricos en la l a Interfase Mineral-Agua. Cuando se pone en contacto un mineral finamente molido en un líquido polar como el agua, las regiones interfaciales de las dos fases cambian para ajustarse al nuevo ambiente y a partir de este momento, las propiedades superficiales que determinan su comportamiento, son las siguientes: Sólidas, Líquidas y gaseosas. •

Entre estas propiedades superficiales están las cargas superficiales y el potencial eléctrico generado en la interfase, es decir, se establece una doble capa eléctrica en la interfase mineral-agua (Pulpa) la cual balancea la carga global en el sistema.

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Está afecta al comportamiento comportamiento de la superficie mineral y su interacción con los los reactivos químicos, un factor crucial en los procesos de separación químicosuperficial.

Imagen N°1 interacción reactivo mineral.

 

Capas eléctricas La carga eléctrica de los sólidos presentes en una  pulpa acuosa atrae una “atmósfera”

de iones

con carga contraria, parte de la atmósfera es difusa. La carga carga ddee la superficie, en conjunto con la capa difusa, constituye la doble capa eléctrica.

Imagen N°2 Doble Capa eléctrica y potencial Z.

 

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Capas eléctricas

2:  iones no perturbados en Líneas 1 y 2:  minerales.

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AB: la celda original que representa el mineral

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3: parte de la celda de donde se extrajeron Fila 3: parte los cationes de plomo; un exceso de aniones de azufre da una carga carga negativa a la superficie. superficie.

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CD:   representa el límite físico del sulfuro de CD:  plomo. Línea 4: representa la capa exterior ordenada de cationes Pb en el líquido.

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EF: Representa el límite del líquido que está fuertemente enlazado y se mueve con la  partícula.

Imagen N°3 Modelo idealizado de la doble capa electrónica •

Fila 5: Capa de iones dispersos.

 

Métodos para identificar las cargas de las partículas

Imagen N°4 Celda electrolítica.

 

Adsorc Adsorción ión en la l a superficie de la partícula Adsorción, es la acumulación de materia en una interfase, el cambio de concentración que la materia disuelta presenta entre el líquido y su interfase con el gas. Cuando la concentración en la interfase gaseosa es mayor que en el líquido se dice que la absorción es positiva y es negativa en el caso con contrario. trario. Se produce en las interfaces: Sólido-Líquido, Sólido-Gas, Gas-Líquido.

● En la pulpa se busca el estado de equilibrio con el mínimo de energía libre, junto con una reducción de la tensión superficial. ● A este estado se llega, si las  partículas heteropolares se absorben selectivamente en la interfase gas –  líquido (tensoactivos.)

Imagen N°5 Adsorción Gas-Líquido.

 

Adsorción en la superficie de la partícula

Durante el proceso es hoy en dia es e s dificil de distinguir entre llos os tipos de adsorción.

Adsorción Química, denominada (Quimisorción.):  (Quimisorción.):  

Adsorción Física, denominada (Fisisorción.):

 

Adsorción en la superficie de la partícula

El fenómeno de adsorción fué estudiado por Gibbs quien llegó a la siguiente fórmula

 

Potencial Zeta

Imagen N° 6 Fórmula aplicada para el cálculo cál culo del Potencial Zeta

 

Potencial Zeta Los fenómenos relacionados con los potenciales electroquímico y electrocinético, como se puede observar, son de considerable importancia para los procesos de flotación.

Imagen N° 7 Gráfco de potencial-pH.

 

Tres Fases Contacto de Tres

En el mecanismo de flotación de una partícula sólida por una burbuja de aire la unión entre los dos elementos se efectúa a través de un contacto trifásico que tiene  propiedades muy especiales. Partiendo del hecho de que el contacto de dos fases es siempre una superficie y el contacto depara una lasuperficie conmatemática otra (que esdelaesta tercera necesariamente resulta que descripción líneafase) de contacto trifásico, una es lolínea, más conveniente usar el ángulo que forman las superficies de contacto de las fases.

Imagen N° 8 Zonas de contacto burbujas de otación.

 

Termodinamica de la Adhesión

La adherencia de las partículas minerales a las  burbujas de aire es la base del proceso de flotación de espumas. Esta adhesión se  produce mediantes dos actos: Las partículas se ponen en contacto con las burbujas de aire

Primero:

Imagen N°13 Adhesión de parculas minerales.

 

Termodinamica de la Adhesión

Segundo:  las burbujas de aire se precipitan de la pulpa sobre la superficie de las

 partículas de mineral, siempre y cuando haya condiciones favorables para hacerlo, entre ellas las fuerzas dinámicas,relacionadas con su tamaño y condiciones eléctricas relacionadas por su mojabilidad

Imagen N°14 Termodinámica Termodinámica de la adhesión.

 

Conclusión

A modo de conclusión, es de mucha importancia contemplar todos los aspectos termodinámicos de esta presentación, ya que, los grandes avances ocurridos en los  procesos de concentración de minerales son gracias a estos estudios termodinámicos, fisicos y quimicos. Como decía uunn profesor “los grandes problemas ocurridos en los procesos metalúrgicos son solucionados yendo de lo macro a lo micro.” De esta manera en conjunto al equipo de trabajo concluimos que es importante comprender y manejar estos procesos ya que este campo aún no es estudiado a  profundidad dejándonos a los técnicos e ingenieros metalúrgicos en el horizonte de eventos de los procesos de flotación, permitiéndonos en función de lo estudiado abarcar nuevos procedimientos y procesos.