Flotación de minerales

Flotación de minerales

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DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE OPERACIONES UNITARIAS CURSO: OPERACIONES EN PLANTA DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES

PRÁCTICA: “FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE A NIVEL DE LABORATORIO” “FLOTACIÓN DE MINERALES POLIMETALICOS” “OPERACIÓN EN PLANTA CONCENTRADORA: FLOTACIÓN DE MINEALES DE COBRE” “FLOTACIÓN DE MINERALES EN CELDA COLUMNA”

PROFESOR: L. SANCHEZ INTEGRANTES: ➢ Pérez Sinche, Elida ➢ Revilla Flores, Rosely ➢ Camahualí Privat Marx ➢ Nuñez Pérez, Christian ➢ Oré Silva, Javier

FECHA DE REALIZACIÓN: - 07 de Septiembre -

14 de Septiembre

-

15 de Septiembre

FECHA DE ENTREGA: 16 de Septiembre Tecsup , Setiembre 2019 Lima-Perú

CONTENIDO OBJETIVOS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 DETALLES EXPERIMENTALES -------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.

FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE A NIVEL LABORATORIO----------------------------- 4 1.1.

PRESENTAR UN DIAGRAMA DE FLUJO SEGUIDO EN EL LABORATORIO, INDICANDO LAS ---------------------------------------------------------------------------- 4 1.2. PRESENTAR LOS CÁLCULOS DE BALANCE METALÚRGICO QUE INDICARÁ EL INSTRUCTOR INDICANDO: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.3. REACTIVOS DE FLOTACIÓN UTILIZADOS: ----------------------------------------------------------------------- 5 1.4. MENCIONE 5 PLANTAS CONCENTRADORAS DE PROCESAMIENTO DE MINERALES DE COBRE INDICANDO LAS DE MAYOR PRODUCCIÓN. --------------------------------------------------------------------------------- 5 1.5. PRESENTAR EL “FLOW SHEET” DE UNA PLANTA CONCENTRADORA PERUANA DE MINERAL DE COBRE. 6 PRINCIPALES OPERACIONES Y CONDICIONES.

2.

FLOTACIÓN DE MINERALES POLIMETÁLICOS -------------------------------------------------------- 11 2.1.

PRESENTAR EL DIAGRAMA DE FLUJO SEGUIDO EN EL LABORATORIO, INDICANDO LAS -------------------------------------------------------------------------- 11 2.2. PRESENTAR LOS CÁLCULOS DEL BALANCE METALÚRGICO PRESENTADO LÍNEAS ABAJO: ---- 12 2.3. REACTIVOS DE FLOTACIÓN UTILIZADOS : -------------------------------------------------------------------- 12 2.4. MENCIONE 10 PLANTAS CONCENTRADORAS DE PROCESAMIENTO DE MINERALES POLIMETÁLICOS PB-AG-ZN, INDICANDO LAS DE MAYOR PRODUCCIÓN. --------------------------------------- 13 2.5. PRESENTAR EL FLOW SHEET DE UNA PLANTA CONCENTRADORA PERUANA DE MINERAL POLIMETÁLICO. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 14 2.6. ¿QUÉ MINERALES HA OBSERVADO EN LA FLOTACIÓN ADECUADA? ----------------------------------- 17 PRINCIPALES OPERACIONES Y CONDICIONES.

3. OPERACIÓN EN PLANTA CONCENTRADORA: FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 3.1.

PRESENTAR EL DIAGRAMA DE FLUJO SEGUIDO EN LA PLANTA PARA LA FLOTACIÓN

INDICANDO LAS PRINCIPALES OPERACIONES Y CONDICIONES. ---------------------------------------------------- 17

PRESENTAR LOS CÁLCULOS DEL BALANCE METALÚRGICO: -------------------------------------------- 18 REACTIVOS DE FLOTACIÓN UTILIZADOS ---------------------------------------------------------------------- 18 MENCIONE 5 PLANTAS CONCENTRADORAS DE COBRE EN EL PERÚ ----------------------------------- 18 PRESENTAR EL FLOW SHEET DE UNA PLANTA CONCENTRADORA PERUANA DE MINERAL DE COBRE ¿QUÉ CUIDADOS DEBERÁ OBSERVAR EN LA EJECUCIÓN DE LA FLOTACIÓN EN LA PLANTA PILOTO. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 3.6. BALANCE METALÚRGICO ----------------------------------------------------------------------------------------- 24 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.

4.

FLOTACIÓN DE MINERALES EN CELDA COLUMNA ------------------------------------------------- 24 4.1.

¿CUÁL ES LA RAZÓN POR LA QUE LAS CELDAS COLUMNA NO PUEDEN SER UTILIZADAS COMO

CELDAS DE FLOTACIÓN ROUGHER? --------------------------------------------------------------------------------------- 24

4.2.

¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE CALIDAD DE CONCENTRADOS Y RECUPERACIÓN ENTRE LAS

CELDAS CONVENCIONALES Y LAS CELDAS COLUMNA?--------------------------------------------------------------- 24

4.3. ¿CUÁLES SON LAS PARTES DE UNA CELDA COLUMNA? --------------------------------------------------- 25 4.4. ¿CUÁLES SON LAS PRINCIPALES VARIABLES DE OPERACIÓN DE UNA CELDA COLUMNA? EXPLICAR ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 4.5. DEFINIR : --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26 4.6. AVERIGUE EN QUE PLANTAS CONCENTRADORAS DEL PERÚ SE ESTA UTILIZANDO CELDAS COLUMNAS ACTUALMENTE. -------------------------------------------------------------------------------------------------- 26 4.7. ELABORE UN DIAGRAMA DE FLUJO TÍPICO EN LA QUE SE DISTINGA LA UBICACIÓN DE UNA CELDA COLUMNA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 4.8. UN CIRCUITO DE FLOTACIÓN DE COBRE ES USADO PARA CONCENTRAR 100 TN POR HORA DE MINERAL (MINERAL VALORIZADO ES CALCOPIRITA (GARVEDAD ESPECIFICA 4,2 CONTENIDO 34.6% DE COBRE) CON UNA GANGA SILICEA (GRAVEDAD ESPECIFICA 2,6). EL CIRCUITO ES DEMOSTRADO ABAJO USING THE ABOVE CARRY OUT A MATERIAL BALANCE AND CALCULATED THE FOLLOWING: ----------- 27 CONCLUSIONES ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28

OBJETIVOS • Evaluar la flotación de sulfuros de cobre a nivel batch • Identificar los reactivos empleados, su dosificación y las condiciones para la obtención de concentrados de cobre. • Adiestrar al alumno en la metodología practica que se sigue en la realización de flotación experimental a nivel laboratorio

DETALLES EXPERIMENTALES

1. FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE A NIVEL LABORATORIO El procedimiento experimental se realizó a partir del proceso de molienda con 1Kg de mineral cobre, la adición de 500 cc. de agua , la adición de reactivos; seguido del proceso de Flotación con la adición de cal, Z-6, MIBC en subprocesos de acondicionamiento, flotación rougher, scavenger y cleanear.

1.1. Presentar un diagrama de flujo seguido en el laboratorio, indicando las principales operaciones y condiciones.

1kg mineral agua 500cc cal 0.5g

MOLIENDA ACOND. ROUGHER

ROUGHER 14 min

5 min PH = 9 cal =1.2 kg/TM MIBC = 7cc 1424 = 1 gota Z-6 = 8cc

PH = 9 cal =1.2 kg/TM MIBC = 5cc Z-6 = 7cc

SCAVENGER 18min PH = 9 cal =0.61 kg/TM MIBC = 2cc

ACOND. SCAVENGER 2min 18 min

7 min

Medios =73.85 g ACOND. CLEANER

CLEANER

Concentrado = 35.86 g

1.2. Presentar los cálculos de balance Metalúrgico que indicará el instructor indicando:

1.3. Reactivos de flotación utilizados: a) Preparación y cálculo de consumo a nivel laboratorio Para calcular el consumo de reactivos a nivel de laboratorio se utiliza la siguiente formula: gr/tm=cc*1000*1000* S P 100 P= Peso de la muestra en gramos S= Porcentaje de concentración de la solución cc= N° de centímetros cúbicos utilizados en la prueba b) Puntos de adición en cada etapa - Molienda : Cal - Rougher: Cal, MIBC, Z-6 - Scavenger: Cal, MIBC, Z-6 - Cleaner: Cal, MIBC 1.4. Mencione 5 plantas concentradoras de procesamiento de minerales de cobre indicando las de mayor producción. De acuerdo a la información del ministerio de energía y minas- MINAN febrero 2019; las empresas con mayor producción de cobre en el Perú son: la empresa Minera Cerro Verde con un 20.9%, seguido por la minera Las bambas (18.4%), Antamina (17.3%), Southern (13.1%), Antapacay (8.3%), Chinalco (7%), Hudbay (5.6%), El brocal (1.7%) y otros con el 7.8% de la producción de cobre.

1.5. Presentar el “flow sheet” de una planta concentradora peruana de mineral de cobre. Los siguientes gráficos se muestra el Flow Sheet de la planta concentradora de Southern Perú (SPCC)- Unidad productiva de Cuajone. DIAGRAMA DEL PROCESO DE LA CONCENTRADORA CUAJONE - SPC

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DEL CHANCADO PRIMARIO

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DEL CHANCADO SECUNDARIO Y TERCIARIO

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DE MOLIENDA

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DE FLOTACIÓN Y REMOLIENDA

2. FLOTACIÓN DE MINERALES POLIMETÁLICOS 2.1. Presentar el diagrama de flujo seguido en el laboratorio, indicando las principales operaciones y condiciones.

2.2. Presentar los cálculos del Balance Metalúrgico presentado líneas abajo: a) % peso de cada producto b) Contenidos metálicos y cabeza calculada de cada elemento c) Distribución porcentual del contenido metálico en cada producto. d) Recuperación y ratio de concentración

2.3. Reactivos de flotación utilizados : a) Calculo de consumo a nivel laboratorio •

Z-11: 20 g/tn



CuSO4:400g/tn



ZnSO4:100g/tn



NaCN:20g/tn



A-242: 5g/tn



Cal: 5g/tn



MiBC:20g/tn

b) Punto de Adición en cada etapa Como se observa en el diagrama de flujo, los puntos de adición de reactivos se dan en la molienda. Luego, en el acondicionamiento Rougher y Scavenger se adiciona los reactivos requeridos como modificadores, activadores y depresores para realizar la flotación del metal requerido; por último, en el Cleaner, no es necesario adicionar espumante, ya que la pulpa que va a ser flotado contiene aún el espumante. c) Describir brevemente la función de cada uno de los reactivos utilizados en la prueba y sepárelo por grupos colectores, modificadores y espumantes. • Xantato isopopilico (Z-11): Se utiliza para la flotación de bulk de sulfuro y sulfuros oxidados. • Sulfato de cobre (CuSO4): Actúa como activador de zinc.

• Sulfato de zinc (ZnSO4): Actúa como depresor de Zinc • Cianuro de sodio (NaCN): Actúa como depresor • Ditiofosfato (aerofloats 242): Su función principal como colector es absorberse en la superficie del mineral valioso, hidrolizándola selectivamente dentro de la pulpa. • Oxido de calcio (cal): Estos son utilizados para modificar el pH • Ácido sulfúrico: Actúan como depresores pH como así decirlo bajan el pH de la flotación. • Metil isobutil carbinol (MiBC): Es usado ampliamente como espumante en la flotación de minerales sulfurados de cobre y en la flotación de oro y plata. d) ¿Cuál es la función de los reactivos modificadores? Son utilizados para controlar el efecto o la acción de los colectores de los minerales, ya sea intensificando o reduciendo su efecto hidrofóbico en la superficie del mineral, de la manera que la selectividad de la flotación sea incrementada. e) ¿En qué se diferencian los modificadores con los reguladores? Los reguladores son una parte de los modificadores, ya que específicamente cumplirían la misma función, porque alteran la alcalinidad del medio en este caso los modificadores o reguladores de pH. 2.4. Mencione 10 plantas concentradoras de procesamiento de minerales polimetálicos Pb-Ag-Zn, indicando las de mayor producción. Las principales empresas mineras polimetálicas en el Perú son: - Minera Antamina (Plata, Zinc, Cobre, Molibdeno, Plomo) - Compañía de Minas Buenaventura S.A.A – El milagro (Zinc, Plomo, Plata) - Volcan Compañía Minera S.A.A – Alpamarca Mine (Cobre, Zinc, Plomo, Plata) - Glencore International AG- Volcan Compañía Minera – Animon Mining UNIT CHUNGAR (Zinc, Plomo, Plata, Cobre) - MINMET PLC-Aguila (Plata, Zinc, Plomo) - Cia. Minera Casapalca S.A – La Americana (Plata, Cobre, Plomo, Zinc) - Compañía Minera Milpo S.A – Cascaminas (Oro, Plata, Cobre, Plomo, Zinc) - Catalina Huanca Sociedad Minera S.A.C (Zinc, Plomo, Plata, Cobre) - Fortuna Silver Mines Inc. Minera Bateas S.A.C. (Plata, Oro, Plomo, Zinc, Cobre) - Compañía Minera Milpo- Cerro Lindo (Oro, Plomo, Zinc, Cobre, Plata)

2.5. Presentar el Flow Sheet de una planta concentradora peruana de mineral polimetálico. Los siguientes gráficos se muestra el Flow Sheet de la planta concentradora de Minera Colquisiri S.A.

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DEL CHANCADO PRIMARIO

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DEL CHANCADO SECUNDARIO Y TERCIARIO

2.6. ¿Qué minerales ha observado en la flotación adecuada? • Pirita FeS • Plomo PbS • Zinc ZnS ¿Qué modificadores efectuaría para mejorar la flotación de Plomo y Zinc efectuada? Para realizar la flotación de estos dos minerales es necesario deprimir el mineral de Zn, utilizando un modificador que sería el sulfato de zinc o bisulfito de sodio. Al añadir un colector que podría ser el Z-6, que flota todo tipo de sulfuros, se obtendrá un concentrado de Pb. Es necesario activar el mineral deprimido que en este caso es el zinc, y se deberá añadir sulfato de cobre que ayuda a espesar las espumas de los concentrados de Zn. ¿Qué ocurre con los medios en la flotación a nivel industrial? La aplicación en la separación de minerales es el uso más convencional de la flotación seguido de su uso en la recuperación de colorantes en industrias de papel, tratamiento de agua y saneamiento. Investigaciones recientes ampliaron el uso de la flotación en procesos tales como la limpieza de ríos, separación de plástico e inclusive separación de microorganismos. 3. OPERACIÓN EN PLANTA CONCENTRADORA: FLOTACIÓN DE MINERALES DE COBRE. 3.1. Presentar el diagrama de flujo seguido en la planta para la flotación indicando las principales operaciones y condiciones.

Acond. Rougher

Acond. Celda columna

Alimentación Rougher

PH = 9 Z-6 = 32cc MIBC= 24cc

Conc. Cleaner PH = 9 Z-6 = 0.4cc MIBC= 0.7cc

PH = 9 Z-6 = 0.4cc MIBC= 0.7cc Scavenger

Relave final

3.2. Presentar los cálculos del balance metalúrgico: a) Porcentaje en peso de los productos b) Contenido metálico y cabeza calculada c) Distribución porcentual en cada producto d) Recuperación y ratio de concentración

3.3. Reactivos de flotación utilizados a) Preparación y cálculo de consumo a nivel de planta piloto • Z-6. Se disuelve 1g para 100ml de solución, el consumo a nivel de planta piloto es de 32 cc en la alimentación, 0.4 cc en la línea hacia la flotación scavenger y 0.4 cc en el acondicionamiento cleaner. • MIBC. Se disuelve 1g para 100ml de solución, el consumo a nivel de planta piloto es de 24 cc en el condicionamiento Rougher, 0.7 cc en la línea hacia la flotación Scavenger y 0.7 cc en el acondicionamiento para la celda columna. b) Puntos de adición en cada etapa • Acondicionamiento Rougher • Acondicionamiento Scavenger • Acondicionamiento cleaner. 3.4. Mencione 5 plantas concentradoras de cobre en el Perú De acuerdo a la información del ministerio de energía y minas- MINAN febrero 2019; las empresas con mayor producción de cobre en el Perú son: la empresa Minera Cerro Verde con un 20.9%, seguido por la minera Las bambas (18.4%), Antamina (17.3%), Southern (13.1%), Antapacay (8.3%), Chinalco (7%), Hudbay (5.6%), El brocal (1.7%) y otros con el 7.8% de la producción de cobre. 3.5. Presentar el Flow Sheet de una planta concentradora peruana de mineral de cobre ¿Qué cuidados deberá observar en la ejecución de la flotación en la planta piloto. Dentro la ejecución de la flotación en la planta piloto debemos tener cuidado el rebose de la pulpa, la suministración de aire, atoro de los cables del circuito, derrame de concentrado.

Los siguientes gráficos se muestra el Flow Sheet de la planta concentradora de Southern Perú (SPCC)- Unidad productiva de Cuajone. DIAGRAMA DEL PROCESO DE LA CONCENTRADORA CUAJONE – SPCC

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DEL CHANCADO PRIMARIO

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DEL CHANCADO SECUNDARIO Y TERCIARIO

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DE MOLIENDA

FLOW SHEET DEL CIRCUITO DE FLOTACIÓN Y REMOLIENDA

3.6. Balance Metalúrgico

100 185.7

35 4

C.F=

4

125 291.7

30 6.7

C.F=

8.33

FLOTACIÓN ROUGHER

C.C U/A

92.7 140.0

39.84 0.11

32.3 151.7

17.56 25.48

C.F=

0.10

25

25 106.0

19.09 17.32

C.F=

4.33

C.F=

FLOTACIÓN CLEANER tph tph agua

7.3 45.7

13.77 53.4

C.F=

% Solidos Ley(%)

3.90

4. FLOTACIÓN DE MINERALES EN CELDA COLUMNA 4.1. ¿Cuál es la razón por la que las celdas columna no pueden ser utilizadas como celdas de flotación Rougher? Por el tamaño de las de partículas del concentrado, las celdas Rougher tienen un proceso de recuperación más agresivo mientras las celdas columna procesan minerales y/o partículas más finas. Sin embargo, es importante mencionar que se están haciendo grandes esfuerzos para implementarlo en las etapas Rougher y con minerales relativamente gruesos y ampliar su aplicación a una mayor variedad de minerales, especialmente en aquellos llamados complejos o de difícil selectividad, donde puede dar buenos resultados. 4.2. ¿Cuál es la diferencia entre calidad de concentrados y recuperación entre las celdas convencionales y las celdas columna? Las celdas de columna permiten obtener mejor calidad de concentrados elevando sustancialmente el grado de concentrado y de mayor recuperación con menor costo de tratamiento, debido a que la celda-columna no tiene sistema de

8.23

agitación mecánica, lo que implica menor consumo de energía y ocupar menor espacio dentro de la planta concentradora. 4.3. ¿Cuáles son las partes de una celda columna?

4.4. ¿Cuáles son las principales variables de operación de una celda columna? Explicar Flujo de aire, tamaño de burbujas, agua de lavado, bias, adición de Reactivos y nivel de la celda. La manipulación del flujo de aire impacta rápidamente tanto en la recuperación como en el grado de una columna, un incremento en el flujo de aire incrementa la recuperación pero reduce el grado y viceversa. Si el flujo es muy alto es crítico debido a que las burbujas se rompen. Tamaño de burbuja – Manteniendo constante el flujo de aire, el tamaño de burbujas puede ser modificado con adición de espumante o modificando el tipo de aspersor la primer opción puede implicar un mayor arrastre de agua e insoluble en el concentrado. Agua de lavado (Bias)- Flujo de agua que pasa a través de la cama de espuma (cm3/min) dividida entre la sección transversal de la columna (cm2). Si

reducimos la velocidad de agua (medida o inferida) se obtiene un aumento en la recuperación pero a costa del grado.

Nivel de celda – La altura de pulpa controla la cama de espuma de la columna, normalmente se requiere realizar pruebas para definir la altura óptima para cada aplicación, una regla de dedo, excesiva cama de espuma reduce la recuperación y una cama pequeña reduce el grado, normalmente se usan camas de espuma de 0.3 a 1.0 m.

4.5. Definir : - Holdup: Relación (Altura de espuma/Altura columna)*100 - Impending Holdup: Deficiencia para trasladar el concentrado al labio del overflow - Bias: Es la relación que hay entre el flujo de alimentación; este valor es igual o mayor que la unidad por adición de agua de lavado. - Spargers: Son generadores de burbujas en forma tubular con pequeños agujeros atreves de los cuales se inyecta aire. - Coalescencia: Periodo en el que no puede extenderse el holdup en una columna; en este punto las burbujas colapsan y se crea una caída en la recuperación.

4.6. Averigue en que plantas concentradoras del Perú se esta utilizando celdas columnas actualmente. Actualmente las empresas que están utilizando celdas columnas en flotación son: - Southern Copper Corporation - Hudbay Perú

4.7. Elabore un diagrama de flujo típico en la que se distinga la ubicación de una celda Columna

4.8. Un circuito de flotación de cobre es usado para concentrar 100 tn por hora de mineral (mineral valorizado es calcopirita (garvedad especifica 4,2 contenido 34.6% de cobre) con una ganga silicea (gravedad especifica 2,6). El circuito es demostrado abajo Using the above carry out a material balance and calculated the following:

CONCLUSIONES ➢ Con las pruebas de laboratorio y clases teóricas, se ha podido lograr alcanzar los objetivos de evaluación de flotación de sulfuros de cobre, identificar reactivos, dosificar y identificar las condiciones para la obtención de concentrados de cobre.