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XXXI Convención internacional de
minería
“Precipitación de sulfato de calcio en las aguas de
flotación de sulfuros y su interacción con esfalerita
(ZnS) y galena (PbS)”
Dávila-Pulido G.I., Flores-Guerrero D., Uribe-Salas A., Alanís-Orozco R.,
Balderas-Bravo P.
Acapulco, Gro.
9 de octubre de 2015
INTRODUCCIÓN
La separación o concentración inicial de los sulfuros de metales básicos
generalmente se efectúa mediante el proceso de flotación. Este proceso
se basa en las diferencias de energía o tensión superficial que los
minerales desarrollan en soluciones acuosas.
Complejidad de
los minerales
Incremento en el
uso de agua
reciclada
Pérdida en la selectividad
La calidad del agua en que se dispersan y transportan las partículas
minerales durante el proceso de concentración mediante flotación, juega
un papel determinante en el acondicionamiento e hidrofobización
selectiva de las especies mineralógicas de interés.
CaSO4·2H2O
•  Aguas recicladas
•  Agua fresca
•  Especies no metálicas
•  Especies metálicas
•  Metales alcalinotérreos
PbS y ZnS
Fuentes de calcio y sulfato en flotación.
Calcio
Sulfato
•  Empleo
S2Sn2-Minera Sabinas,
Las
aguas de
dehidróxido
proceso típicas (e.g., Compañía
de calcio. Zac.) tienen concentraciones de calcio de alrededor de
Sombrerete,
700 ppm, mientras que la concentración de sulfato puede ser la de
2•  Disolución
de minerales
saturación
(alrededor
de 1700 ppm) o mayorS(cuando
aún no han
2O3
(e.g., Dolomita,
calcita,
alcanzado
el equilibrio).
etc.)
SO32-
SO42-
OBJETIVOS
•  Estudiar el mecanismo de interacción entre la esfalerita, la galena
y los cristales de yeso.
•  Evaluación del mecanismo de precipitación de cristales de
yeso de soluciones sobresaturadas.
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL.
v  MEB
v  TURBIDIMETRIA
v  POTENCIAL ZETA
v  ÁNGULO DE CONTACTO
v  CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
10
v  Interacción química
especifica
-10
v  Disolución preferencial
-20
-30
10
-40
Esfalerita
(ZnS)
Esfalerita
(ZnS)
-50
0
Yeso
Yeso(CaSO4*2H2O)
(CaSO4·2H2O
-60
4
5
6
7
8
9
10
pH
v  Formación de nuevas
especies.
v  Acumulación de Cu(OH)2
y Zn(OH)2
11
12
Potencial Zeta (mV)
Potencial Zeta (mV)
0
-10
-20
-30
ZnS + Cu(II) (pH 9)
-40
-50
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Concentración de Cu(II) (mg/L)
50
55
Evaluación de la interacción entre la ZnS y el CaSO4·2H2O
(ZnS) + (CaSO4·2H2O)
a)
1
1
(ZnS + Cu) + (CaSO4·2H2O)
3
2
50 µm
•  Nula interacción electrostática
(ambos minerales presentan
carga eléctrica negativa)
b)
3
50 µm
•  A t r a c c i ó n e l e c t r o s t á t i c a
(diferencia de carga superficial)
•  M e c a n i s m o s d e h o m o y
heterocoagulación.
30
ζ ZnS (activada) = 4.6 mV
ZnS
ZnS++Cu(OH)2
Cu(OH)2++Ca2+
Ca2+ + SO42SO42-
25
ζ CaSO4·2H2O = -7 mV
20
15
10
Suspensiones
inestables
5
0
0
5
10
15
20
20
CaSO4·2H2O (mg/L)
Atracción
electrostática
Angulo de contacto (grados)
Ángulo de contacto (grados)
35
ZnSactivada
activadacon
concobre
Cu(OH)
+ 10 mg/L
de yeso
ZnS
+ 102 mg/L
de yeso
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
Tamaño de partícula (µm)
30
35
[CaSO4 ]solución
S = [CaSO
4 ]solución
S [=CaSO4 ]saturación
[CaSO4 ]saturación
Precipitación de yeso de soluciones de sobresaturadas
v Pacter (1974)
[CaSO4]saturación= 1.7×10-2 M
Tiempo de inducción (min)
v Hamdona y col., (1993)
500
Pacter, 1974
400
Hamdona y col., 1993
300
𝑺=​[𝑪𝒂​𝑺𝑶↓𝟒 ]↓𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏 /​[𝑪𝒂​𝑺𝑶↓𝟒 ]↓𝒔𝒂𝒕𝒖
200
100
0
0
1
2
3
Sobresaturación
4
5
1200
12.4
1100
12.2
1000
12.0
900
11.8
800
11.6
700
11.4
600
Turbidimetria (Prueba 1)
11.2
500
Turbidimetria (Prueba 2)
11.0
400
Conductividad (Prueba 1)
10.8
300
Conductividad (Prueba 2)
10.6
200
10.4
100
10.2
0
10.0
0
50
100
150
Tiempo (min)
200
250
[CaSO4]saturación= 2.05×10-2 M
Conductividad (mS)
Turbidimetria (NTU)
Cinética de la precipitación de CaSO4·2H2O
Na2SO4 + Ca(NO3)2
I2>I1
Interacción entre la ZnS, PbS y el CaSO4·2H2O precipitado
de soluciones sobresaturadas.
Nucleación
a)
b)
c)
d)
Crecimiento
CONCLUSIONES.
v La esfalerita y el yeso adquieren carga negativa en todo el rango de pH
estudiado y por tanto no muestran interacción significativa. Sin embargo, la
activación de esfalerita con Cu(II) da como resultado un cambio en la carga
eléctrica superficial de negativa a positiva, provocando la heterocoagulación
de partículas de yeso sobre la superficie mineral.
v  La galena interacciona con el yeso debido a que durante el
acondicionamiento en presencia de oxígeno disuelto, ésta adquiere carga
positiva.
v La presencia de 15 mg/L de yeso en equilibrio con su solución saturada
disminuye el ángulo de contacto de la esfalerita activada con Cu(II) de 29° a
0°. Estos resultados evidencian el efecto adverso que la precipitación de
yeso tiene sobre la flotabilidad de la esfalerita.
v El mecanismo de precipitación dominante en soluciones sobresaturadas al
30% es el crecimiento, mientras que en soluciones sobresaturadas al 100%
es la nucleación homogénea.
Cuatrocienegas, Coahuila.
Gracias por su atención!