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FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA FLOTACIÓN DE MINERALES

Ing. Msc. Oscar Apaza Mendoza

Blog Los Metalurgistas: Recursos para estudio

CIRCUITOS DE FLOTACION DE MINERALES TEMARIO VI

CONTENIDO TEMARIO VI 1. 2. 3. 4. 5. 6.

ETAPAS DE OPERACIÓN Y TIPOS DE FLOTACION CIRCUITOS SIMPLES DE FLOTACION CIRCUITOS COMPLEJOS DE FLOTACION CIRCUITOS DE FLOTACION COLECTIVA Y SELECTIVA CIRCUITOS OPERATIVOS ABIERTOS DE FLOTACION CIRCUITOS INDUSTRIALES:FLOW SHEETS PLANTAS

ETAPAS OPERATIVAS Y TIPOS DE FLOTACION

ETAPAS EN CIRCUITOS DE FLOTACION

Las etapas de flotación que se adoptan dentro de los circuitos son: La etapa Rougher o etapa de flotación de desbaste, en esta etapa se recupera una alta proporción de las partículas valiosas aún a costa de la selectividad. El concentrado Rougher no es un concentrado final y deberá pasar por una por una etapa de flotación cleaner o flotación de limpieza, que tiene la finalidad de obtener un concentrado de alta ley aún a costa de una baja en la recuperación. Las colas de la etapa rougher generalmente todavía contienen una proporción recuperable del mineral valioso, por lo que a este flujo se le somete generalmente a una flotación Scavenger o flotación de agotamiento, esta etapa es la que recoge la última parte recuperable del mineral valioso, las colas de esta etapa son el relave final. Las colas de la etapa cleaner y el concentrado de la etapa Scavenger son bombeados a la alimentación de la etapa rougher.

Flotación  Etapas de flotación Como se planteó en la introducción, las leyes de los productos y la recuperación metalúrgica son parámetros que se trata de maximizar, pero en la práctica se debe optar por valores que maximicen el "óptimo económico" del proceso. Lo anterior se debe a que estos parámetros se relacionan de manera inversa, como se ve en la figura.

Ri [%]

LCi [%]

Este aspecto conduce a especializar diferentes etapas del proceso, destinadas a maximizar cada factor por separado y en conjunto alcanzar un óptimo global técnico – económico de recuperación y ley de concentrado.

Flotación  El mineral proveniente de la conminución es alimentado a una primera etapa de flotación rougher o primaria. Celdas con agitación mecánica, maximización de la recuperación (relave libre de especies de interés).

 El concentrado obtenido de la etapa anterior, requiere de una etapa previa de remolienda de concentrados, antes de seguir a una segunda etapa de flotación de limpieza o cleaner. Uso de celdas columnares, maximización de las leyes de concentrado.

Puede usarse más de una de estas etapas: 1ª limpieza, 2ª limpieza, etc. De la última limpieza se genera el concentrado final.

Alimentación desde molienda

Relave

Rougher

Remolienda

Limpieza Scavenger

Concentrado

Flotación

 El relave de la limpieza suele ser retratado en una flotación scavenger o de barrido. Uso de celdas con agitación mecánica, maximización de la recuperación. El concentrado de esta etapa retorna a la flotación de limpieza, con o sin remolienda.

Alimentación desde molienda

Relave

Rougher

Remolienda

Limpieza Scavenger

Concentrado

Como el incremento en ley que se alcanza con la flotación columnar va acompañado de una pérdida significativa en recuperación, los relaves de la columna deben ser retratados en celdas mecánicas, en la etapa denominada scavenger – cleaner (barrido – limpieza).

Flotación ♦ Cuando se tiene más de una especie mineralógica de interés, ya sea que se pretenda obtener diferentes productos comercializables o separar especies contaminantes, es además necesario introducir más de un circuito, como el descrito, con la finalidad de realizar una eficiente separación selectiva.

♦ Es habitual en estos casos y por razones obvias de eficiencias técnicoeconómicas, el proceder primero a separar la o las especies más abundantes que normalmente constituyen el relave. Con este fin se procede se encuentran las especies primero a separar un concentrado colectivo (en el que de interés) del relave. Se habla en este caso de un circuito o planta de flotación colectiva, la que está constituida por las diferentes etapas ya mencionadas.

Flotación ♦ Tras sacar al relave (T) del circuito, el concentrado colectivo (CC) debe ser procesado en una o más plantas de flotación selectiva, constituidas también por diversas etapas, donde esta vez tanto el concentrado como el relave final de cada una corresponde a un producto (Ci) y no a un material sin valor.

A

T

Flotación Colectiva

CC

Flotación Selectiva C1

C2

Flotación Ejemplos en que se requiere más de una planta de flotación, son la concentración de minerales sulfurados de cobre y molibdeno y la concentración de minerales poli metálicos. Reactivos

FLOTACIÓN COLECTIVA Cu - Mo

Relave

Mineral de molienda

Concentrado colectivo

FLOTACIÓN SELECTIVA de Mo

Colector + NaHS

Concentrado de Cu

Concentrado de Mo

Tipos de Flotación •

Flotación directa o estándar e inversa

•

Flotación flash

•

Flotación Colectiva y selectiva

Tipos de Flotación

Tipos de Flotación

Tipos de Flotación Flotación Flash •

La idea básica es flotar las partículas apenas hayan adquirido un nivel liberación suficiente

•

Integra la flotación al circuito molienda

•

Típicamente permite flotar las partículas de sulfuros pesados ya liberadas, evitando así una remolienda inútil.

•

Dimensiones de 0,3 a 23 m3

de

Tipos de Flotación

Flotación colectiva Alimentación (bulk)

Ganga

Concentrado (más de una especie de interés)

Flotación diferencial (selectiva)

Alimentación

Ganga (especie útil)

Concentrado (especie de interés)

CIRCUITOS SIMPLES DE FLOTACION

CIRCUITOS DE FLOTACION Generalmente no es posible recuperar el mineral valioso y eliminar la ganga en forma simultánea en un solo paso, por lo que se adoptan circuitos para el tratamiento de los minerales CIRCUITO, es el termino que se emplea para expresar los caminos que siguen las corrientes de flujo principal de la pulpa que se va empobreciendo y la de los géneros que se van concentrando con objeto de aumentar la diferencia de valor entre ellos. Todos los circuitos de flotación pueden referirse a dos tipos básicos de circuitos de flotación. •C!RCUITOS SIMPLES Son aquellos que en su operación sólo necesitan de la flotación para lograr la separación de los minerales valiosos, para lo cual se pueden establecer varias etapas de flotación. •CIRCUITOS COMPLEJOS Son aquellos correspondientes a otras formas de operación que necesita la flotación y otros procedimientos diferentes, tales como remolienda; deslamado, precipitación, etc. para lograr la separación de los compuestos valiosos de la ganga. La selección del tipo de circuito de flotación depende, principalmente, de la característica de diseminación del mineral valioso en la mena y la capacidad del conjunto a aglomerarse durante la trituración. •CIRCUITOS DE ACUERDO A LA HETEROGENEIDAD DEL MATERIAL. Los circuitos de flotación pueden ser de un solo producto valioso o de múltiples productos valiosos, los de un solo producto son adoptados para las menas mono metálicas y lo circuitos multiproductos generalmente se adoptan para menas polimetálicas.

CIRCUITO DE FLOTACION Y SUS ETAPAS

Flotación  Circuitos de flotación Dependiendo de la especie de la que se trate y del tipo de máquinas de flotación involucradas, se tendrá diversas configuraciones de circuitos posibles, los que involucrarán bancos de celdas mecánicas en serie, varios de ellos en paralelo (para dar la capacidad de tratamiento requerida), columnas de flotación e incluso etapas intermedias de remolienda de concentrados. Aunque las combinaciones son muchas, 2 son los circuitos más típicos o al menos los que mejor los ejemplifican.

En los siguientes diagramas, una etapa de flotación está referida a múltiples equipos. En las etapas constituidas por celdas mecánicas, normalmente se trata de uno o más bancos en paralelo, de N celdas cada uno. En el caso de las etapas con celdas columna, se refiere a varias columnas en paralelo.

Circuitos de Flotación • Consideraciones cinéticas y de mezclado hacen que la flotación se realice más bien en bancos de celdas • El volumen total requerido es repartido en un número celdas de dimensión inferior

de

– Pasado : un número elevado de celdas chicas – Presente: un número inferior de celdas grandes

• Por ejemplo para una planta con una capacidad procesamiento de 30 t/día, se requieren: – 400 celdas de 2,5 m3 – 70 celdas de 15 m3 (4 bancos de 16 celdas) – 10 celdas de 100 m3

de

Circuitos de Flotación Utilizar celdas pequeñas es un enfoque más conservador aplicable a plantas de tonelaje bajo a medio puesto que: • Ocasiona menos corto-circuitos • Permite un mejor control de la metalurgia • Provee recuperaciones superiores

Utilizar celdas grandes es aplicado en las tonelaje, puesto que:

plantas de gran

– Su patrón de flujo mejorado disminuye el corto-circuito – Analizadores en línea mejoran el control de la metalurgia – La mantención mecánica es inferior – Hay menos consumo de energía por volumen de pulpa tratada

Circuitos Simple de Flotación Unidad de trabajo industrial:  Banco de celdas o celdas estanque o celdas columna  Secuencia de flujos en un banco:

Circuitos Simples de Flotación Scavenger Rougher Alimentación

Relaves Concentrado final

• Tipo de circuito aplicable solamente si la ganga es poco flotable y la ley de la alimentación varía poco • Normalmente, una etapa de limpieza es necesaria

Circuitos Simples de Flotación •

Ajuste de la operación: – Altura de espuma ajustada a todo el banco – Primera celda: espuma muy estable y espesa (partículas hidrófobas ayudan a estabilizar)

– Ultimas celdas (scavenger): 

muy poca materia hidrófoba



altura de espuma mínima



Necesidad eventual de espumante

Circuitos Simples con Etapa de Limpieza • Tipo de circuito utilizado cuando la ganga tiene tendencia a flotar y/o es difícil de separar del mineral Scavengers

Alimentación

Rougher Relaves

Concentrado

Cleaners

Circuitos Simples con Limpieza

Etapa de

• Celda de limpieza: • Altura de espuma elevada • Alta ley concentrado

• Celda de scavenger: • Flujo de aire elevado

• Recuperación máxima

• Corrientes recicladas: • Relaves de limpieza • Concentrados de scavengers • Nota: gran cantidad de agua reciclada ==>

ρf debe ser↑

Circuitos con más de una Etapa de Limpieza

Alim.

roughers

scavengers

Relaves

cleaners concentrado

Recleaners

CIRCUITO DE FLOTACION CONVENCIONAL

Alimentacion

Relave Final Rougher

Scavenger

Remolienda 1er Cleaner

2do Cleaner

3er Cleaner Conc. Final

Flotación Por su mejor capacidad de limpieza, la introducción de la flotación en columnas permitió reemplazar varias etapas de limpieza, por una sola etapa en columna. Al incremento en ley que se alcanza con la columna le acompaña una menor recuperación, por lo que los relaves deben ser retratados en bancos de celdas mecánicas, en una etapa de barrido de limpieza. Esto da origen al circuito más usado actualmente:

CIRCUITOS COMPLEJOS DE FLOTACION

Flotación El primer caso corresponde a los circuitos utilizados antes de la introducción a escala industrial de la flotación en columnas, los que podían tener un número variable de etapas de limpieza, siempre en una configuración en contra-corriente:

CIRCUITO DE FLOTACION CONVENCIONAL MODIFICADO Alimentacion

Relave General Rougher

Scavenger

Scavenger Cleaner

Remolienda 1er Cleaner

2do Cleaner

3er Cleaner

Conc. Final

CIRCUITO DE FLOTACION ROUGHER SELECTIVO Alimentacion Rougher Scavenger

Rougher I-II

Remolienda

1er Cleaner

Scavenger Cleaner 2do Cleaner By pass a la remolienda Puede ir al 2do i/o 3er cleaner 3er Cleaner

Conc. Final

Circuitos con Tratamiento Separado de los Concentrados Rougher

alimentación

rgh conc.1

rgh conc.2

rgh conc.3

1st cln

Relaves

scv 1st LG cln

2nd LG cln

2nd cln

3rd cln

concentrado

Circuito de Zn

CIRCUITOS DE FLOTACION COLECTIVA Y SELECTIVA

Flotación Colectiva Flotación bulk (colectiva): producción de un concentrado global de sulfuros (con más de una especie de interés), dejando inmediatamente detrás la ganga. Ej: Div. Andina, Collahuasi entre otras.

Al

Flotación Colectiva Flotación bulk (colectiva): • Producción de un concentrado colectivo dejando inmediatamente detrás la ganga

de sulfuros,

• El concentrado es posteriormente tratado selectivamente para producir los diferentes concentrados • Dificultad para desorber los reactivos adsorbidos durante la flotación bulk inicial • Requiere de operaciones adicionales: remolienda, lixiviación selectiva, calentamiento, tostación, etc.

Flotación Colectiva Cu cond

remolienda

Aliment.

Cu-Pb rgh

scv CuPb

Cu-Pb cln

Cu-Pb cln-scv

Zn cond Zn rgh

Zn scv

Cu scv

Cu cln-scv

Cu rgh

Cu cln

Conc. Cu

remolienda

Conc. Pb Zn cln

Zn cln-scv

Zn recln

Relaves finales

recln-scv

Conc. Zn

Circuito Mineral Complejo (Cu, Zn, Fe, SnO2, Silicatos)

Mesas

roughers sulfuros bulk

relaves

remolienda

Cleaners bulk

concentrado SnO2

acondicionador pH=11

rougherss Cu-Zn cleaners Cu-Zn

concentrado Cu-Zn

relaves finales

Circuitos con Varios Productos • En la Flotación diferencial (selectiva) se van obteniendo de manera secuencial concentrados de diferentes especies minerales, y la ganga sale al final.

Flotación Selectiva

Circuito Simple Flotación Colectiva Cu-Mo/ Selectiva Cu • A veces se requiere agregar una etapa de remolienda para ayudar a obtener un concentrado rico (alta ley) • La remolienda es utilizada también para el concentrado de scavengers y los relaves de cleaners. • La de una necesidad remolienda está relacionada a la composición mineralógica del mineral.

Circuitos con más de una Limpieza Si un mineral es muy hidrófobo y la ganga no es flotable, es preferible hacer una molienda primaria gruesa. Una etapa rougher permite eliminar la ganga gruesa; el concentrado de rougher es entonces remolido antes de ser enviado a limpieza.

Etapa de

Circuito de Zn Simplifcado

Circuito Simplificado Antes

Después

Alim

Alim

Rougher

R/G

1st Clnr

R/G Scav

CPT C O L U M N

2nd Clnr

Conc

Colas

Rougher

Colas

Conc

Scav

Flotacion Primaria (Rougher)- Circuito Molibdeno CONCENTRADORA CUAJONE

CONCENTRADO MIXTO Cu : 29,5 % Mo : 0,35 %

Pozo Emergencia Nro1 Espesador Nro2 Concentra do Acondicionador de 220 M3

NaSH

Cajjon 29

Cajjon 19

NaSH

CONCENTRADO COBRE A ESPESAMIENTO

WEMCO selladas Rougher 6x500 Pie3

Colas Rougher

NaSH

WEMCO selladas Rougher 10x300 Pie3

COLA PRIMERA LIMPIEZA

Gas

Cortador automa·tico A PRIMERA LIMPIEZA

Circuito de limpiezas Molibdeno-CONCENTRADORA CUAJONE 2da. LIMP.

CONCENTRADO CONCENTRADOPRIMARIO ROUGHER PRIMARIO ROUGHER

COLA PRIMERA LIMPIEZA A CABEZA ROUGHER

3 Celdas Wemco 500 PiÈ3 Repaso 2da Limpieza

5 Celdas Wemco 500 PiÈ3 1era LIMPIEZA

NaSH NaSH

CONCENTRADO CONCENTRADO MOLIBDENO MOLIBDENO

Mo Mo: 46 : 46%%CuCu: 5,0 : 5,0 %%

2da. 2da. LIMP. LIMP.

3ra. 3ra. LIMP. LIMP. Espesador Nro2

CIRCUITO DE FLOTACION COBRE: MINERA CANDELARIA Relave final Alimentacion

Flotacion Rougher

Flotacion Scavenger

Flot. 1er cleaner Conc. final Molino vertical

Flot. 2do cleaner

CIRCUITO DE FLOTACION COBRE: MINERA MANTOS BLANCOS

CIRCUITO DE FLOTACION CU-MO: MINERA LOS PELAMBRES

Flexibilidad de Circuitos • Objetivo – Ser capaz de absorber variaciones ley de alimentación • Variaciones menores – Estanque de acondicionamiento • Variaciones mayores – Líneas paralelas

de flujo y de

grande

Flexibilidad al Interior de un Banco • Concierne la redirección de los concentrados, por ejemplo si la ley de alimentación disminuye, se debe: – poder disminuir el número de celdas rougher

– poder aumentar el número de celdas scavenger Relaves

Alimentación

A

Concentrado rougher

B

Concentrado scavenger

Flexibilidad al Interior de un Banco

Placa

Canal doble

Flexibilidad al Interior de un Banco Esto fue automatizado en Australia para reorientar el concentrado de algunas celdas mediante placas de desvío (diverter trays) controladas a distancia. concentrado cleaners Set-point Flujo másico

FT

DT

C

Numero FT= Transmisor flujo de placas

DT = Transmisor densidad C=controlador

concentrado

hacia rougher

Si el flujo másico alimentando al banco aumentase • el tiempo de residencia disminuiría, y • la ley del concentrado aumentaría (la recuperación disminuiría)

Flexibilidad al Interior de un Banco concentrado cleaners Set-point Flujo másico

FT

DT

C

FT= Transmisor flujo DT = Transmisor densidad C=controlador

Numero de placas concentrado

hacia rougher

El sistema automático aumenta el número de celdas

de limpieza

•

así el tiempo de residencia aumenta y

•

la ley del concentrado disminuye y la recuperación aumenta

Reglas Base para el Diseño de Circuitos

Consideraciones en el Diseño Circuitos

de

• Etapas 

Definir los reactivos apropiados



Definir el lugar donde serán agregados



Definir el momento en que serán agregados

• Espumantes 

Como no reaccionan con el sólido, son agregados último momento



Si se agregan en la molienda hay riesgo de flotación prematura

al

Consideraciones en el Diseño de Circuitos Colectores y modificadores   



Normalmente son agregados en un acondicionador Capacidad asegurando un τacond.de 0 a 20-40min tampón Asegurar capacidad para absorber variaciones Ciertos reactivos son agregados en la molienda: − − −

mejor dispersión (aceites) el colector está presente cuando la superficie es creada Sin embargo, dificulta la dosificación (carga circulante)

• Adición por etapas implica economías importantes − −

75% del material flota más fácilmente 25% restante requiere extra dosis

Circuito de molienda con celda Flash SK-80 en el U/F primario A Flot. Bulk C Pb

B

SK-80

A S

Circuito de molienda con la celda SK-80 en la descarga de molino primario 8x10 A y la celda SK240 en el O/F del ciclón primario.

C Pb SK - 80 B

A FLOT.BULK

A

C Pb S

SK - 240

CIRCUITOS OPERATIVOS ABIERTOS DE FLOTACION

CIRCUITOS ABIERTOS DE FLOTACION 1. OBJETIVOS -Abrir los circuitos cerrados de flotacion para mejorar la perfomance metalurgica - Incrementar tonelajes de tratamiento sin aumentar equipos al reducir la carga circulante en los circuitos de flotacion. -Mejorar la recuperacion y grados de concentrado 2. FUNDAMENTO -En un circuito de flotacion tradicional cerrado,los productos medios estan constituidos por el relave de la 1ra limpieza y el concentrado scavenger.Este flujo de particulas no liberadas retornan a la cabeza de flotacion en carga circulante sobrecargando los circuitos y reduciendo los tiempos de flotacion. -En los circuitos abiertos estos productos medios con o sin remolienda son flotadas en cel das destindas para tal fin y solamente el concentrado obtenido retorna a la cabeza de flota cion,mientras que el relave de estas celdas son parte del relave del circuito,se elimina mas ganga y se reduce la carga circulante en circuito general de flotacion , se aumenta el tiem po de flotacion y se mejora la perfomance metalurgica,se usa menos bombas y se sube el tonelaje de tratamiento. Veamos el caso de la Flotacion Pb-Zn de la planta de Iscaycruz.

CIRCUITOS ABIERTOS DE FLOTACION Pb-Zn 3. DETALLES DEL CIRCUITO CERRADO CONVENCIONAL DE PLOMO: DIAGRAMA I - Las espumas del Rougher van al 1er cleaner,el relave del 1er cleaner se junta con las espu mas del Scavenger y retornan a la cabeza de plomo,generando alta carga circulante de par ticulas mas de no valiosas con respecto a las valiosas,se reduce los tiempos de flotacion. 4. DETALLES DEL CIRCUITO CERRADO CONVENCIONAL DE ZINC : DIAGRAMA II -Las espumas del scavenger y el relave del 1er cleaner van a una etapa de remolienda en circuito cerrado para mayor liberación, el o/f de los ciclones es flotado en un banco de cel das cuyas espumas retornan a la cabeza y el relave de la flotacion de remolienda se alimen ta al banco scavenger, generando alta carga circulante y se reducen los tiempos de flotacion 5. DISEÑO Y EVALUACION DE UN CIRCUITO ABIERTO 5.1. PRUEBAS CICLICAS DE LABORATORIO -Pruebas repetitivas tipo batch, consiste en completar las pruebas con la adición de los pro ductos intermedios generados en las pruebas batch subsiguientes, simulación de la CC. -El nro de pruebas batch a realizarse para completar una prueba de ciclo cerrado-circuito abierto llegando a su real cargaa circulante es: nro pruebas= nro limpiezas + 2 - Para el circuito de Plomo se tiene 3 limpiezas, siendo el total de 5 pruebas batch.

CIRCUITO CERRADO DE PLOMO: DIAGRAMA I

CIRCUITO CERRADO DE FLOTACION ZINC: DIAGRAMA II

CIRCUITOS ABIERTOS DE FLOTACION Pb-Zn 5.2. ESTABILIDAD DE UNA PRUEBA DE CICLO CERRADO Y CARGA CIRCULANTE -Los resultados de la prueba de ciclo cerrado es escalado si el grado de estabilidad es >94% -Grado estabilidad= Peso de las salidas/Peso de las entradas x 100 -Las salidas son los concentrados finales y relaves , las entradas son la cantidad de muestra que se empleo para cada prueba. -La carga circulante en una prueba de ciclo cerrado debe ser