1 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación 542401 Ingeniería Civil Metalúrgica Dr. Leopoldo Gutiérrez Briones Profesor Asociado Departamento de Ingeniería Metalúrgica Universidad de Concepción [email protected] F: (056) 41 220 4956 Cel: (056) 9 5002 1843 Semestre 2021-2 (Septiembre 2021) 2 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Definición Actividad económica primaria que consiste en extraer elementos determinados desde depósitos mineros con la finalidad de obtener un beneficio económico. La minería requiere la extracción de recursos mineros valiosos, sean estos minerales* u otros recursos no minerales como el carbón. * Mineral es una sustancia natural, de origen inorgánico, homogénea, de composición química definida (dentro de un rango). Usualmente los átomos que la componen están ordenados y pueden generarse formando estructuras cristalinas. 3 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica 4 Minería Disciplinas involucradas en la minería del cobre Exploración, Depósito Explotación Procesamiento de Minerales Cu $ Geólogo Ingeniero Civil de Minas Ingeniero Civil Metalúrgico La tarea del Ingeniero Civil Metalúrgico es procesar los minerales para concentrar/purificar elementos valiosos (cobre) presentes en ellos. Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Diversificación El negocio minero en la actualidad está ampliamente diversificado, incluyendo la producción de una gran variedad de metales y no metales necesarios para el desarrollo de la humanidad. 5 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Distribución de producción minera en el mundo Latinoamérica concentra gran parte de la producción mundial de cobre, plata y oro. 6 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Producción, productores, compañías y usos Antimony (Sb) Production (2016): 130,000 t Major Countries: China, Bolivia, South Africa, Russian Federation, Takikistan Major companies: Metorex, Emusa, Hunan Nonferrous Metals Corporation, Mandalay Resources Corporation Key uses: Flame retardants, semi conductors, bateries Production (2015): 290,000,000 t Major Countries: Australia, Indonesia, China, Brazil, Guinea, India, Jamaica Major companies: Rio Tinto Alcan, Alcoa Inc., Aluminum Corporation of China Limited (CHALCO) , BHP Billiton Key uses: Aluminium production Production (2015): 13,500,000 t Major Countries: South Africa, Kazakhstan, India, Turkey Major companies: S African Rainbow Minerals Ltd, Anglo Platinum Ltd, Aquarius Platinum Ltd, Merafe Resources Ltd, Norilsk, Outokompu OYJ, XStrata Plc Key uses: Stainless steel production, superalloys Bauxite (Al(OH)3) Chromium (Cr) Coal Total Production (2015): 7,543,000,000 t Major Countries: China, USA, India, Australia, Indonesia, Russia, South Africa, Germany, Poland, Kazakhstan Major companies: China Coal Energy Company, BHP Billiton, Anglo Coal, Coal India Key uses: Energy generation (85 %), steel making (15 %) Production (2015): 140,000 t Major Countries: Democratic Republic of Congo, Canada, China, Zambia, Australia, Cuba Major companies: OMG Kokkola Chemicals Holding B.V., XStrata Plc, Sherritt International Corp., Vale S.A., Norilsk Nickel Mining Key uses: Metal alloys Mine production (2011): 19,370,000 t Major Countries: Chile, China, USA, Peru (more than 1 Million tonnes) Major companies: Freeport McMoran, Codelco, BHP Billiton, Xstrata, Anglo American, Grupo Mexico, KGHM Polska Miedz, Antofagasta, Norilsk Nickel Mining, Rio Tinto Key uses: Electrical applications, construction Cobalt (Co) Copper (Cu) (*) World mining data, Volume 32, Minerals Production, Vienna, 2017. Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Producción, productores, compañías y usos Production (2015): Major Countries: Major companies: Key uses: Mine Production (2015): Major Countries: Major companies: Key uses: Production (2015): Major countries: Major companies: Key uses: Mine Production (2015): Major Countries: Major companies: Key uses: Mine production (2015): Major Countries: Major companies: Key uses: Production (2015): Major Countries: Major companies: Key uses: Diamonds 127,000,000 carats (1 carat= 200 mg)= 24.72 t Russia, DRC, Australia, Botswana, South Africa, Canada, Angola, Namibia De Beers, Rio Tinto, Alrosa, Harry Winston Diamond, BHP Billiton, Petra Diamonds, Gem Diamonds Jewellery, abrasives Gold (Au) 3,088,000 kg China, Australia, USA, South Africa, Russia, Peru, Indonesia, Ghana, Canada AngloGold, Barrick, Newmont Jewellery, Investments Iron ore 3,300,000,000 t China, Brazil, Australia, Russia Vale, Rio Tinto PLC, BHP Billiton Group, State of India, Anglo American PLC, Cliffs Natural Resources Inc., Mitsui & CO Ltd, Luossavaara Kiirunavaara AB, State of Venezuela, Gazprom JSC, Petropavlovsk Plc, Poltava Steel industry Lead (Pb) 5,000,000 t China, Australia and USA Xtrata Plc, BHP Billiton Ltd, KGHM Polska Miedz, Teck Cominco Ltd, Volcan Compania Minera S.A.A., Glencore International AG, OZ Minerals, Hindustan Zinc. Anglo American Plc, Industrias Penoles S.A. de C.V., Fresnillo Plc, Boliden AB, Perilya Motor vehicle batteries, chemical Manganese (Mn) 18,200,000 t China, South Africa, Australia BHP Billiton, Anglo American Plc, Vale, Privat-Holding ( Kolomoyskiy ) Group , Eramet Group, Ghana Manganese Co Ltd, Compania Minera Autlan, Assore Ltd, African Rainbvow Minerals Ltd, Consolidated Minerals Ltd, State of Gabon , Manganese Ore ( India ) Ltd, Nakosta AG . Ferroalloys Molybdenum (Mo) 264,000 t China, USA and Chile Freeport McMoran Copper & Gold, Codelco, Grupo Mexico, Rio Tinto, China Moly, Jinduicheng, Antofagasta Plc, Thompson Creek Metals Company Inc., Antamina S.A. FerroAlloys Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Producción, productores, compañías y usos Nickel (Ni) Production (2015): 2,108,000 t Major Countries: Russia, Indonesia, Philippines, Canada, Australia, New Caledonia, China, Cuba, Colombia Major companies: Norilsk, Vale, BHP Billiton, Xstrata, Eramet S.A., Sumitomo, Mitsui, Talvivaara, Liberty Mines Key uses: Stainless steel, batteries, fuel cells Total Supply (2015): 205,000 kg Major Countries: South Africa and Russia Major companies: Anglo Platinum, Norilsk Nickel,Impala Platinum Key uses: Motor vehicle catalysts, electronic Production (2011): 203,000,000 t Major Countries: China, USA, Morocco, Russia Major companies: Potash Corporation of Saskatchewan, Vale, Agrium, Key uses: Fertiliser applications Palladium (Pd) Phosphate rock (P2O5) Platinum (Pt) Mine Production (2015): 189,800 kg Major Countries: South Africa and Russia Major companies: Anglo Platinum, Norilsk Nickel, Impala Platinum and Lonmin Key uses: Motor vehicle catalysts, jewellery Silver (Ag) Mine Production (2015): 27,688,000 kg Major Countries: Mexico, Peru, China Major companies: BHP Billiton, Fresnillo Plc, KGHM Polska Miedz S.A., Pan American Silver Corp., Goldcorp Inc, Volcan Compania Minera, Hochschild Mining plc, Polymetal, Coeur d'Alene, Sumitomo Corp Key uses: Electronics, photographic, jewellery Production (2015): 1551 t Major countries: Brazil, Australia Major companies: Gippsland Ltd, Talison Minerals, Paranapanema Group Key uses: Electronic components; alloys Tantalum (Ta) Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Producción, productores, compañías y usos Tin Production (2011): 320,571 t Major Countries: China, Indonesia Major companies: Yunnan Tin Australia TDK Resources Pty Ltd, Minsur S.A., Glencore International AG, PT Timah, PT Koba Tin, Mineracao Taboca S.A., Estanho de Rondonia SA - CSN Key uses: Packaging, alloys Production (2011): 11,700,000 t (Ilmenite and Rutile) Major Countries: Australia, South Africa Major companies: BHP Billiton, Anglo American, Iluka Resources Key uses: Pigments and alloys Production (2015): 88,752 t Major Countries: China and Russia Major companies: Mainly state owned Key uses: FerroAlloys, filaments Titanium Tungsten Uranium Production (2015): 72,561 t Major Countries: Canada, Kazakhstan, Australia Major companies: Areva Resources, Cameco Key uses: Power generation, medical Mine Production (2015): 82,794 t (Vanadium pentoxide) Major Countries: South Africa, Russia, China Major companies: Highveld Steel and Vanadium, Xstrata, Key uses: FerroAlloys Vanadium Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería Producción, productores, compañías y usos Zinc Mine Production (2015): 13,296,000 t Major Countries: Australia, China and Peru Major companies: Glencore, Teck Cominco, Xstrata Key uses: Galvanising, alloys Supply (2011): 1,537,478 t Major Countries: South Africa, Australia, China Major companies: BHP Billiton, Anglo American, Iluka Resources Key uses: Foundry applications, alloys Zircon Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Metalurgia extractiva Áreas de la metalurgia extractiva Procesamiento de Minerales Procesos se realizan mediante etapas que no requieren (cuestionable!) transformación química de los minerales de interés para lograr llegar al producto final Conminución (reducción de tamaño) Concentración gravitacional (gravedad específica) Concentración flotación (propiedades superficiales) Concentración electrostática/magnética Separación sólido/líquido Metalurgia química Procesos requieren transformación química de los minerales de interés para lograr llegar al producto final Hidrometalurgia (medio acuoso) Pirometalurgia (altas temperaturas) Electrometalurgia (oxido-reducción) 12 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Objetivo global Los minerales de interés que son extraídos desde la mina se separan de la ganga o material no valioso a través de métodos de procesamiento que dependen de variables técnicas, económicas, sociales y ambientales. 13 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales 14 Clasificación de minerales clásica Clase Ejemplo 1 Elemento nativo Metales: Au, Ag, Pt, Cu No Metales: S, C grafito, C diamante 2 Sulfuros CuFeS2, Cu2S, CuS, FeS2, Cu5FeS4 3 Sulfosales Cu3AsS4 4 Óxidos/ hidróxidos Fe2O3, Fe3O4, aFeO(OH) 5 Halogenuro CaF2, Fluorita 6 Carbonato CaCO3, Calcita →Adicionalmente los que tienen el mismo 7 Nitrato NaNO3, Nitrato de sodio anión tienden a presentarse juntos en zonas del yacimiento (ej. Sulfuros) 8 Borato Na2B4O5(OH)48H2O, Borax →Esta metodología está en concordancia 9 Fosfato Apatitas Ca5(PO4)3(F, Cl, OH) con la nomenclatura y clasificación de los compuestas inorgánicos. 10 Sulfatos BaSO4, Barita 11 Tungstatos CaWO, Scheelita 12 Silicatos NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8, Plagioclasa La composición química ha sido la base para la clasificación de los minerales. La tendencia clásica es clasificar los minerales según el anión o grupo aniónico dominante (ver tabla). Esta clasificación se basa en las siguientes razones: →Los minerales que poseen el mismo anión o grupo aniónico en su estrctura poseen más semejanzas que los que tienen el mismo catión (ej. Carbonatos). Palache, C., Berman, H., Frondel, C., 1944, The System of Mineralogy, 7ª ed., Vol. 1, Elements, Sulfides, Sulfosalts, Oxides. John Wiley & Sons, New York, 843 pag. Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Clasificación de minerales según mineralogía de procesos Mineralogía de Procesos (Process Mineralogy) Aplicación práctica de los conocimientos de mineralogía para ayudar a la exploración de minerales de tal forma de lograr predecir y optimizar el proceso de extracción de recursos valiosos. Combina el uso de técnicas mineralógicas con operaciones unitarias de procesamiento de minerales, lo que permite identificar asociaciones minerales y caracterizaciones para desarrollar diagramas de proceso, optimizar uso de reactivos y mejorar la operación de industrial. En mineralogía de procesos, los minerales se clasifican según su usos. Clase Usos o funciones Ejemplo Minerales de mina Extracción de Metales CuFeS2 Minerales Industriales -Otorgan ciertas propiedades a ciertos materiales -Tienen usos específicos industriales -Caolin en la industria del papel -Caliza Recursos con usos en energía Generación de electricidad Carbón (coal) Piedras preciosas Joyas Diamantes Minerales en Ganga Generan problemas en el proceso Filosilicatos (arcillas) 15 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Etapas globales →La separación selectiva eficiente de los minerales de interés (partículas valiosas) y la ganga requiere que los minerales valiosos estén liberados y diseminados como partículas individuales. →La liberación de los minerales de interés se logra a través de etapas sucesivas de conminución tales como chancado y molienda, con etapas intermedias de clasificación. →Las etapas de concentración (ej. flotación) están orientadas a separar selectivamente los minerales valiosos que fueron liberados como partículas individuales de la ganga. →En las etapas de concentración se obtiene una corriente rica en partículas valiosas llamada concentrado y una corriente pobre llamada cola o relave. 16 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Liberación de especies de interés Parcialmente liberada Totalmente liberada Mineral pobremente liberado 𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑳𝒊𝒃𝒆𝒓𝒂𝒅𝒂𝒔 𝟐 × 𝟏𝟎𝟎 = × 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟎 % 𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝟏𝟎 Mineral completamente liberado 𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑳𝒊𝒃𝒆𝒓𝒂𝒅𝒂𝒔 𝟏𝟎 × 𝟏𝟎𝟎 = × 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎 % 𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝟏𝟎 El grado de liberación es una medida de cuantas partículas valiosas se encuentran como partículas individuales. 17 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Eficiencia de concentración y liberación Las etapas de concentración operan en forma eficiente cuando el mineral de interés está altamente liberado. 18 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos Son aquellos factores relacionados a las características mineralógicas, físicas y fisicoquímicas que afectan los procesos de concentración/extracción de elementos valiosos desde rocas obtenidas desde un deposito mineral. 1. Textura 2. Forma de granos. 3. Tamaño de granos 4. Asociaciones minerales 5. Estado superficial de las partículas minerales 6. Porosidad 7. Impurezas e inclusiones 8. Propiedades físicas y químicas 9. Estructura cristalina 10. Productos de alteración 19 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos 1. Textura Se relaciona a la forma en la cual crecen los granos en la roca. La forma en que los minerales entre-crecen es muy relevante para el ingeniero metalurgista ya que entre-crecimientos complejos hacen que se requieran etapas complejas de procesamiento. Crecimiento que ocurren inter-granos son más complicados de liberar que partículas dispersas. 20 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos 2. Forma de granos Tiene influencia en la eficiencia de algunos métodos de concentración. Por ejemplo, partículas alargadas de oro (gold flakes) son difíciles de separar en mesas vibratorias. Partículas alargadas pueden generar cambios relevantes en la reología de las pulpas minerales, aumentando la viscosidad y los esfuerzos de cedencia. 21 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos 3. Tamaño de grano Se refiere al tamaño de diseminación de partículas de minerales valiosos en la roca. Influye en la liberación. Si las partículas están diseminadas en la roca en tamaños muy pequeños, entonces se requiere un alto grado de molienda. Esta situación hace que se genere un producto de molienda de tamaño de partícula fino lo que tiene implicancias enormes en muchos proceso de concentración como la flotación. 22 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos 4. Asociaciones minerales Se refiere a la existencia de minerales en contacto físico con el mineral de interés (ej. calcopirita/pirita). La determinación de las asociaciones preferenciales de los minerales de interés es importante para predecir la eficiencia del proceso de liberación (molienda) y los posibles contaminantes de las corrientes concentradas en el mineral valioso. Si las fuerzas de interacción en los límites de grano entre los minerales valiosos y la ganga son débiles entonces el proceso de liberación es más fácil. 5. Estado superficial de las partículas minerales Si las partículas están oxidadas a nivel superficial pueden generar problemas y pérdidas de eficiencia de los procesos de concentración como la flotación. En el caso de los sulfuros, la flotabilidad es fuertemente afectada por la oxidación superficial. 23 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos 6. Porosidad Tiene influencia en el consumo de reactivos en el proceso de flotación. Esto se debe a que la porosidad aumenta el área superficial de las partículas. 7. Impurezas e inclusiones Su presencia causa problemas en la calidad del producto final y pueden disminuir el valor comercial de concentrados. Por ejemplo, inclusiones de sílice (SiO2) en concentrados de Zn (ZnS: esfalerita). Pueden aparecer como soluciones sólidas. 8. Propiedades físicas y químicas Las propiedades físicas y químicas de los minerales son las que determinan el proceso de concentración a utilizar. Por ejemplo, las propiedades magnéticas de la magnetita (Fe3O4) determinan su concentración a través de concentración magnética. En el caso de los sulfuros de cobre, la disponibilidad de reactivos de flotación altamente selectivos al cobre determinan la flotación como el proceso más utilizado. 24 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Factores mineralógicos 9. Estructura cristalina Ciertos minerales con estructuras cristalinas distintas difieren en reactividades. Por ejemplo, la calcita (hexagonal) es más reactiva que la aragonita (ortorrómbica). 10. Productos de alteración La presencia de productos de alteración de los minerales afecta significativamente la eficiencia de los procesos de concentración de minerales. Por ejemplo, la presencia de arcillas en el proceso de flotación afecta significativamente la flotación de sulfuros de cobre. 25 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Definición de ley de un mineral La ley se define como la concentración porcentual de metal con valor comercial contenido en un mineral (cabeza), concentrado, cola. Se expresa como porcentaje en peso. Ejemplo: Se tienen 1000 g de un mineral de cobre, en el cual están contenidos 12 g de cobre fino. Calcular la ley de cobre en el mineral. Ley Cobre = 12 100 = 1,2 % 1000 26 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Ley por fracción de tamaño-caso minerales de cobre En el caso del procesamiento de minerales sulfurados de cobre la ganga principal es la sílice (SiO2). Dado que los minerales sulfurados de cobre son más blandos (WiT=10-13 kWh/t) que la sílice (WiT=18-20 kWh/t), las partículas ricas en cobre reportan a tamaños más finos, lo que produce un aumento de la ley de cobre a medida que el tamaño de partícula disminuye. 27 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Ley por fracción de tamaño-caso minerales de cobre La Figura muestra el análisis por cobre de un mineral de cabeza (alimentación a un proceso de concentración). Se observa que la ley de cobre aumenta a tamaños de partícula finos. 28 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica 29 Procesamiento de Minerales Métodos de concentración Propiedad Condiciones óptimas de operación Color Especiación (Sorting). d > 50 mm, se puede usar luz ultravioleta Gravedad específica Concentración gravitacional en seco o húmedo. d > 0.1 mm, ciclones, mesas vibratoria, Jigs, medios densos Tamaño Screening y clasificación. d > 0.04 mm Carga eléctrica Separación eléctrostatica. 0.05 mm < d < 5 mm. Materiales secos. Propiedades magnéticas Separación magnética en seco o húmedo. 0.1 < d < 5 mm Química de superficies Flotación, aglomeración/floculación selectiva. No hay límite inferior teórico < d < 4 mm Métodos Físicos Método FísicoQuímico La selección de un método de concentración depende fuertemente de las propiedades físicoquímicas y el tamaño de las partículas valiosas a concentrar. Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Métodos de concentración El proceso de flotación se lleva a cabo en general cuando se tienen partículas de tamaño inferior a 500 micrones. 30 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Procesamiento de Minerales Métodos concentración caso carbón metalúrgico (coal) En la preparación de carbón la concentración de partículas finas se lleva a cabo mediante flotación. 31 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Definición La flotación es un proceso fisicoquímico que consiste en adherir selectivamente burbujas de gas (aire, nitrógeno) a partículas minerales valiosas las que son colectadas como un “concentrado” rico en el elemento de interés (ej. Cu). La corriente de partículas no valiosas o ganga se denomina “cola” (relave) de flotación y tiene una baja concentración del elemento valioso. 32 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Hidrofobicidad Propiedad de un material que impide la interacción de este con las moléculas de agua (no se moja). Una partícula de un material hidrofóbico tiene más tendencia a adherirse a una burbuja de aire que a una gota de agua. 33 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Hidrofilicidad Propiedad de un material que otorga a éste la capacidad de interactuar con las moléculas de agua. En este caso el material (mineral) se moja. Una partícula de un material hidrofílico tiene más tendencia a adherirse a una gota de agua que a una burbuja de aire. 34 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Fuerza impulsora de flotación-hidrofobicidad Partículas hidrofóbicas Partículas hidrofílicas La adhesión selectiva partícula valiosa-burbuja se produce como resultado de la hidrofobicidad de las partículas valiosas que se quieren flotar. La hidrofobicidad es la fuerza impulsora de la flotación. La partículas hidrofílicas no se adhieren a las burbujas. 35 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Adhesión partícula-burbuja →El mineral hidrofóbico repele el agua de la superficie de sus partículas permitiendo que las burbujas de aire se unan a la partícula. →También se habla de la existencia de fuerzas hidrofóbicas que inducen la adhesión. 36 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Adhesión partícula-burbuja Las partículas minerales pueden mostrar hidrofobicidad natural (molibdenita, talco, pirofilita, grafito, carbón metalúrgico, azufre, bitumen) o hidrofobicidad inducida por reactivos químicos (sulfuros de cobre y otros metales base). 37 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación Contexto dentro de métodos fisicoquímicos 38 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería del Cobre Mineralogías Minerales Sulfurados. CuFeS2: Calcopirita Cu2S: Calcosina CuS: Covelina Cu5FeS4: Bornita Cu3AsS4: Enargita Baja o muy baja solubilidad en soluciones ácidas. Minerales Oxidados. CuCl2·3Cu(OH)2: Atacamita. (Cu,Al)4H4 (OH)8 Si4O10·nH2O): Crisocola CuO: Tenorita Cu2O: Cuprita Alta solubilidad en soluciones débilmente ácidas (pH 2). 39 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería del Cobre Procesamiento sulfuros de cobre El procesamiento de los sulfuros de cobre se basa en la concentración por flotación que se logra a través de reactivos químicos (xantatos) que le otorgan propiedades hidrofóbicas a los sulfuros de cobre. Los concentrados de cobre obtenidos pueden pasar a una etapa de separación selectiva Cu-Mo, a fundición o ser comercializados directamente como concentrado. 40 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Minería del Cobre Procesamiento óxidos de cobre El procesamiento de los óxidos de cobre se basa en la solubilidad de estos minerales en soluciones ácidas. En la etapa de lixiviación se realiza la disolución del cobre presente en distintas formas mineralógicas como óxido de cobre. Posteriormente se realiza el proceso de extracción por solventes donde se purifica/concentra el cobre disuelto el cual finalmente se deposita electroquímicamente formando cátodos de cobre. 41 42 Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Metalúrgica Flotación 542401 Ingeniería Civil Metalúrgica Dr. Leopoldo Gutiérrez Briones Profesor Asociado Departamento de Ingeniería Metalúrgica Universidad de Concepción [email protected] F: (056) 41 220 4956 Cel: (056) 9 5002 1843 Semestre 2021-2 (Septiembre 2021)
