estudio del efecto depresor de reactivos orgánicos naturales

CONAMET/SAM-SIMPOSIO MATERIA 2002
ESTUDIO DEL EFECTO DEPRESOR DE REACTIVOS ORGÁNICOS
NATURALES EN LA FLOTACIÓN DE SULFUROS
Victor H. A. Ciribeni, Pedro E. Sarquís y Mercedes González
Universidad Nacional de San Juan, Instituto de Investigaciones Mineras, Av. San Martín 1109 (oeste) 5400 - San Juan, Argentina. Telefax: 0264 4220556. e-mail: [email protected]; [email protected] ;
[email protected]
RESUMEN
La flotación de sulfuros de cobre requiere de reactivos depresores específicos para la pirita. Estos agentes
no deben afectar a los sulfuros de cobre y a los de molibdeno.
No siempre el pH elevado, aun agregando cal hasta superar el valor de 11, es efectivo. En este caso se
utiliza el cianuro de sodio, reactivos oxidantes y otros depresores. Algunos de estos ofrecen
inconvenientes por su toxicidad y en otros casos afectan a los minerales valiosos.
Hay estudios muy cuidadosos que muestran el efecto de depresores orgánicos sobre los sulfuros. Algunos
muestran resultados interesantes, sobre todo cuando se trata de extractos naturales que tienen bajo
impacto en el medio ambiente.
Hoy se presenta una alternativa interesante al existir extractos de quebracho, que se comercializan
modificados para una mejor adaptación al uso como reactivos de flotación. Si bien su aplicación en la
flotación de minerales no metalíferos es bien conocido, no hay antecedentes destacados de su aplicación a
la flotación de sulfuros.
Esta nueva familia de reactivos tiene la ventaja de ser totalmente solubles en agua, estables y más
amigables con el medio ambiente por tratarse de productos de origen natural y por su bajo consumo.
Se estudió la aplicación de estos agentes en microflotaciones en tubo de Hallimond, para conocer las
condiciones de trabajo en que actúan más efectivamente deprimiendo la pirita. Se repitieron idénticas
condiciones para determinar como afecta la flotación de calcopirita.
Los resultados muestran el efecto depresor sobre pirita y su interacción sobre la flotabilidad de calcopirita
bajo las condiciones estudiadas. Se observó que el pH y una dosificación adecuada de los reactivos
podrían ser la clave para lograr los resultados buscados.
Palabras claves : Flotación, sulfuros, depresores, tanino, quebracho
1.
INTRODUCCIÓN
Los extractos de quebracho, árbol típico de la selva
chaqueña (norte de Argentina y Paraguay), se
caracterizan por contener elevadas concentraciones
de catequinas o taninos condensados, clasificados
como compuestos flavonoides, Rottsieper [1]. Han
sido utilizados desde la década de 1930 para la
depresión de carbonatos minerales y como
depresor de pirita en la flotación de zinc [2].
Las moléculas polifuncionales de los extractos de
quebracho tienen un considerable potencial para la
adsorción sobre superficies inorgánicas debido al
tipo y a su peso molecular, además de la presencia
de grupos hidroxilos en los principales núcleos
fenólicos que la forman.
La adsorción puede resultar de una unión
hidrógeno con átomos de oxígeno superficial u
otro como azufre o flúor; por la formación de
complejos entre los grupos OH- y cationes di y trivalentes como calcio, bario, cobre, plomo, zinc,
hierro, aluminio, etc.; por neutralización de cargas
a
pH
alcalino
sobre
superficies
cargadas
positivamente; o por la atracción electrostática
entre
las
miscelas
de
tanino
cargadas
negativamente y superficies inorgánicas con carga
positiva [2,3,4].
El presente trabajo tiene como finalidad conocer
las condiciones bajo las cuales los extractos de
quebracho modificados, Floatán producidos por
Unitán saica, se comportan como depresores de
pirita, ya que en estudios anteriores [5], se
manifestó la tendencia a mejorar la relac ión Cu/Fe
en los concentrados.
Según los trabajos realizados [5,7], los extractos de
quebracho
modificados,
denominados
Floatan,
permiten estabilizar la flotación de menas de
sulfuros de cobre y oro. Esto se verifica
especialmente cuando se presentan productos de
alteración muy comunes de esos yacimientos,
mejorando la calidad de sus concentrados y con un
sensible aumento de recuperación en la etapa
rougher, para rangos de pH de 10,5 a 11, utilizando
dosis de entre 40 y 60 g/t.
Los
estudios
efectuados
consistieron
en
microflotaciones de pirita pura en tubo de
Hallimond. Los resultados obtenidos aplicando los
modificadores
Floatán se
constataron
con
ensayos de flotación estándar bajo las mismas
condiciones.
La presencia de iones cobre en el agua de proceso
de las plantas de flotación de sulfuros es inevitable
y este ión se comporta como activador de la
flotación de pirita, por esa razón se hicieron
ensayos con el agregado de este ión para estudiar
el comportamiento del depresor en condiciones
similares a una planta industrial.
2.
EXPERIMENTAL
2.1. Materiales
Los ensayos se hicieron en Tubo de Hallimond
convencional según la descripción dada por
Fuerstenau et al.[6].
Se utilizó cristales de
selección
manual,
granulométrica cerrada
pasó por un imán
magnéticos como el
magnetita.
pirita pura, separados por
molido
a
una
clase
-100 +325 #. Luego se
para eliminar materiales
hierro de molienda y
Finalmente se lo sometió a una limpieza de
superficie con agua acidulada (pH 3) y repetidos
lavados con agua pura, decantado y filtrando. La
pirita así obtenida se guardó bajo agua bi-destilada
y des-ionisada para evitar la oxidación y el
envejecimiento de la superficie.
La calcopirita se obtuvo realizando varias limpieza
sobre un concentrado de flotación y luego se lavó
con ácido clorhídrico diluido. El mineral obtenido
se guardo de la misma forma que pirita.
Como reactivo colector se utilizó amil xantato de
postasio. Para modificar el pH se empleó
carbonato de sodio para no introducir iones calcio,
evitando enmascarar el verdadero efecto del pH,
salvo cuando se quiso comprobar el efecto del ion
calcio. Finalmente, para introducir los iones cobre
se utilizó solución de sulfato de cobre.
2.2. Técnica
Los ensayos de micro-flotación se hicieron con 3
g. de mineral extrayéndolo con una cuchara
especialmente diseñada para esa cantidad, del
recipiente donde se conserva bajo agua
Durante el acondicionamiento se agitó con
agitador magnético ajustando el pH y luego se
acondicionó el modificador Floatán en primer
término, si correspondía, durante 1 minuto,
seguido del colector durante 2 minutos. Cuando se
utilizó Cu++, fue introducido en el agua y una vez
ajustado el pH, se agitó junto al mineral durante 20
minutos.
Finalizado el acondicionamiento se abre el paso de
aire y se flota durante 3 minutos. Los productos
obtenidos (concentrado y cola) se secan, se pesan y
se calcula la recuperación resultante, que se usó
para evaluar el efecto de las variables en estudio.
Se realizaron diferentes corridas de ensayos
variando pH y aplicando los modificadores Unitán,
a su vez se hicieron flotaciones con iones cobre en
la solución y también utilizando cal cálcica para
ajustar el pH.
Para
una
mejor
comparación
se
hicieron
flotaciones estándar para cada pH, con el colector
como único reactivo, de esta manera se verificó
sobre
la
flotación
convencional
el
error
experimental, debido al equipo empleado y
diferenciar este de los efectos del agregado de los
reactivos correspondientes.
3.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En primer término se estableció la flotación
estándar para el rango de pH bajo estudio (de 8 a
11), utilizando agua corriente como medio y amil
xantato de potasio como colector en una
concentración de 25 mg/l. La gráfica de la figura
Nº 1 muestra la recuperación de ambos minerales
entre 80 y 90 % para todo el rango de pH.
Estos resultados muestran que la
agua corriente no afectaría
flotación de ambos minerales en
considerado y se observa además
hasta un pH alcalino como 11.
carga ionica del
prácticamente la
el rango de pH
que se mantiene
El agua corriente local contiene una elevada
concentración de iones calcio por su dureza, sin
embargo, no se observa una depresión importante
y la utilización de carbonato sódico para ajustar el
pH permitió mantener constante la presencia de
esos iones.
En la figura Nº 2 se muestran los resultados de
ensayos con 12 mg/l de ion cobre. La gráfica
muestra que ante el uso del modificador Floatán
T1 hay una mayor recuperación de calcopirita a pH
10 y 11, diferenciándose de pirita que se mantine
en los mismos valores mostrados en la curva de la
gráfica Nº 1.
A continuación se hicieron pruebas con el
agregado de 17 mg/l del modificador Floatán T1,
previo al Xantato, para toda la corrida de pH y
para ambos minerales con la finalidad de encontrar
una diferenciación en la flotabilidad con respecto
al depresor.
Recuperación, %.
3.1. Efecto del modificador Floatán  T1
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Pirita c/ 12 mg/l Cu
y T1
Calc. c/12 mg/l Cu y
T1
8
9
10
pH
11
12
100
90
Recuperación, %.
80
70
Pirita c/T1
60
Pirita s/mod.
50
Calc. s/mod.
40
Calc. c/T1
Figura Nº 2 - Efecto producido por la presencia de
concentraciones de 12 mg/l de Cu en el medio
utilizando 17 mg/l de Floatán T1.
30
20
0
8
9
10
pH
11
12
Figura Nº 1 - Microflotación en agua corriente
con solución de 25 mg/l de Xantato. Efecto del pH
y del agregado de los modificadores Floatán  T1.
Como se ve en la gráfica de la figura Nº 1, las
curvas de flotación de pirita y calcopirita, en
presencia del modificador Floatán T1, son
prácticamente coincidentes demostrando un fuerte
efecto depresor que decae más allá de pH 10, solo
se observa mayor flotabilidad de calcopirita a pH
8.
Es interesante observar que en estudios anteriores
sobre la aplicación de extractos de quebrachos en
procesamiento de minerales [3], el poder
depresante se manifiesta cercano a pH natural. La
extensión hasta la proximidad de pH 10 se debería
a la baja concentración ionica existente en el
medio.
A continuación se incrementó la concentración de
ión cobre, levantando las curvas correspondientes,
equivalentes a las observadas en la corrida
anterior. La gráfica de la figura Nº 3 muestra que
mientras se mantiene el efecto depresor provocado
por el modificador Floatán T1 sobre la pirita,
nuevamente se verifica una activación de
calcopirita hacia los pH más alcalinos. Esto
permite suponer que la presencia de iones cobre
inhibiría la acción depresora de Floatán T1 sobre
calcopirita a pH superirores a 9.
100
90
Pirita 24 mg/l
Cu y T1
80
Recuperación, %.
10
70
Calc. 24 mg/l
Cu y T1
60
50
40
30
20
10
0
8
9
10
pH
11
12
3.2. Efecto del ión cobre sobre la acción del
modificador Floatán T1
Figura Nº 3 - Efecto producido por la presencia de
24 mg/l de Cu en el medio y 17 mg/l de Floatán
T1.
La siguiente corrida de ensayos tuvo por finalidad
determinar si el efecto depresor del modificador
Floatán T1 varía ante la presencia de iones cobre
en las concentraciones normales de una planta de
flotación. Con esta finalidad se adicionó sulfato de
cobre al medio, en dosificaciones para dar
concentraciones de 12 y 24 mg/l del ión cobre.
El aumento de ión cobre en la solución refuerza la
interacción con el mineral y la del xantanto, se
activa la flotación de calcopirita en comparación a
la presencia de menores cantidades de este ión y en
presencia de Floatán T1 que en este caso podría
estar dejando la superficie del mineral para
vincularse directamente con el cobre, formando
complejos insolubles [2,3].
Estos resultados vuelven a demostrar que la
presencia de iones cobre colaboran con la
activación
de
calcopirita
aún
ante
dosis
importantes del depresor y ajustando pH con cal.
3.3. Efecto del ión calcio en la flotación con
modificador Floatán T1 y en presencia de ión
cobre
100
90
80
Recuperación, %.
El uso de cal para alcalinizar introduce al ión
calcio en el medio de flotación, la recirculación del
agua de la planta, produce su acumulación con
efectos negativos para la recuperación de metales
preciosos.
70
60
50
40
30
Calc. 12 mg/l Cu
+ 12 mg/l T1
20
10
Calc. 24 mg/l Cu
+ 24 mg/l T1
0
Además, el ión calcio, tiene un efecto depresor
sobre la pirita, al menos a pH superior a 10, por
este motivo se decidió comprobar la efectividad de
Floatán T1 utilizando cal para el ajuste del pH.
Se hicieron las corridas para obtener las curvas de
recuperación agregando cal para ajustar el pH, en
presencia del ión cobre y del modificador
Floatán T1. Como se muestra en la gráfica de la
figura Nº 4, se mantienen las tendencias de las
curvas anteriores, sin embargo aparece una
depresión marcada a pH más alcalino.
En la misma figura, se graficaron los resultados
ajustando pH con carbonato de sodio con fines
comparativos.
100
90
Recuperación, %.
80
70
Pirita + Cu +
T1
60
50
Pirita c/cal +
Cu + T1
40
8
9
10
11
12
pH
Figura Nº 5 - Micro-flotaciones con cobre en
solución y Floatan T1, ajustando pH con cal.
No está claro el mecanismo por el que los
extractos de quebracho se adsorben sobre la
superficie de los sulfuros, varios de estos fueron
propuestos por diversos autores [2,3], sin embargo
se puede ver la sensibilidad al pH, especialmente
cuando se vuelve muy alcalino y con la presencia
de iones como el calcio y el cobre.
La
presencia
de
iones
en
diferentes
concentraciones afectan de manera variada la
flotación de pirita, sugiriendo una compleja
relación entre estos y las moléculas del colector y
del modificador Floatán dando indicios de la
formación alternativa de compuestos entre las
diferentes especies y la adsorción sobre la
superficie del mineral.
Calc. c/cal +
Cu + T1
30
20
Calc. + Cu +
T1
10
0
8
9
10
pH
11
4.
CONCLUSIONES
12
El presente desarrollo del trabajo permite llegar a
las siguientes conclusiones:
Figura Nº 4 - Gráfica comparativa de los
resultados obtenidos ajustando el pH con cal para
las condiciones estudiadas anteriormente y con el
agregado de 12 mg/l de cobre
El resultado mostrado en la gráfica de la figura Nº
4 sigue dando evidencia de la diferenciación entre
la flotabilidad de pirita y la de calcopirita bajo la
influencia de los iones cobre con dosis de 17 mg/l
del modificador.
Finalmente, se levantaron curvas con dosis de
cobre y Floatán T1 en dos niveles, 12 y 24 mg/l.
ajustando pH con cal. Los resultados se observan
en la tabla Nº 5.
1 - La utilización de 17 mg/l del modificador
Floatán T1 produce una efectiva depresión de
pirita y calcopirita en el rango de pH de 8 a 10 y en
ausencia de los iones cobre y calcio.
2 - La presencia del ion cobre en el medio acuoso,
inhibe el efecto depresor de Floatán T1 sobre la
calcopirita. A pH superior a 9 permite su
separación de la de pirita.
3 - Al aumentar la dosis de Floatán T1 de 12 a
24 mg/l. se produce mayor activación de
calcopirita mientras permanece deprimida la pirita,
produciéndose una importante diferenciación entre
ambos minerales principalmente para los pH 9 y
10.
4 - La presencia de iones calcio colabora con la
depresión de pirita por el modificador Floatán T1
en concentración de 17 mg/l, aún en presencia de
12 y 24 mg/l de cobre en los pH 9 y 10.
4 - King, H G C and White, T. Los taninos y los
polifenoles del quebracho Colorado, su génesis
y sus vinculaciones. Ciencia e Investigación. T.
14, octubre-noviembre, 1958. pp 445-459.
5 - La depresión de pirita con 17 mg/l de Floatán
T1, depende en cada caso del pH del medio.
5
5.
REFERENCIAS
1 - Rottsieper, E. H. W. Chemical Nature of
Vegetable Tannins. W. Cartmel & Sons,
Printers, ST Alabama. 1964.
2 - Hanna H. S. and Somasundaran P. Flotation.
A.M.Gaudin Memorial Volume. Volume 1. Ed.
Fuertenau, M. C. pp. 240-242.1976.
3 - Iskra, J., Fleming, M.G. and Kitchener, J.A.
Quebracho in Mineral Processing. Department
of Mining & Mineral Technology, Imperial
College of London, 1978.
- Sarquís, P., Ciribeni, V., "Aplicación de
modificadores Floatán en la flotación de
menas
de
cobre
y
oro
del
tipo
andesita".Informe Interno I 7/2000. Instituto de
Investigaciones
Mineras,
UNSJ,
2000,
Argentina.
6 - Fuerstenau, D. W.; Metzger and Seele G.D.
How to Use this Modified Hallimond Tube.
Engineering and Mining Journal. March 1957.
pp 93 - 97.
7 - Sarquís, P., Ciribeni, V. (b), "Estudio de las
condiciones de aplicación de extractos de
quebracho Modificados, en la flotación de
menas de cobre y oro". Informe interno I
6/2000. Instituto de Investigaciones Mineras,
UNSJ, 2000, Argentina.