Efecto del tipo de espumante en la cinética y selectividad de un proceso de flotación a escala de laboratorio

Abstract

El proceso de flotación constituye uno de los principales métodos de concentración de minerales a escala industrial. Dentro de los reactivos usados en la industria, los espumantes son empleados para optimizar las propiedades de la espuma y la dispersión de gas en la zona de colección. En la actualidad el efecto de espumantes sobre parámetros relevantes de la operación, como la cinética de flotación y la recuperación, no han sido del todo establecidos. De esta forma, el objetivo principal de este trabajo es estudiar el efecto de espumantes de diferente naturaleza en la cinética de flotación, la flotación por arrastre y la dispersión de gas para celdas agitadas mecánicamente. Para ello, este estudio se realiza a escala de laboratorio en celdas agitadas mecánicamente, con la ejecución de pruebas con y sin sólidos (sistemas trifásicos y bifásicos). El trabajo en laboratorio se desarrolla en dos etapas, cada una con un objetivo específico. La primera etapa corresponde a la caracterización de la dispersión de gas en sistema bifásico para diferentes espumantes, donde se busca normalizar los parámetros relativos al gas para todos los espumantes. En la segunda etapa son seleccionados los espumantes que tienen igual dispersión de gas, para realizar pruebas cinéticas de flotación batch con muestras de sílice y pirita, de manera de evaluar en forma separada los efectos del tipo de espumante en la flotación por arrastre de partículas hidrofílicas y la cinética de flotación verdadera. Los resultados obtenidos en sistema bifásico corresponden a curvas Jg Ɛg y la evaluación de la distribución de tamaño de burbuja en función de los diámetros característicos d1.0 y d3.2 para condiciones fijas de velocidad superficial de gas y hold-up de gas. Para las pruebas en sistema trifásico fueron evaluados la recuperación por arrastre, la recuperación de agua y los parámetros cinéticos asociados a la recuperación de partículas valiosas. Se logra identificar que los espumantes cumplen un rol importante en la dispersión de gas para celdas agitadas mecánicamente, aumentando de forma significativa el contenido de aire y mejorando la forma y tamaño de las burbujas, como también la estabilidad de la fase espuma. Junto con lo anterior, los resultados indican que espumantes diferentes tienen un efecto similar sobre la dispersión de gas, pudiendo obtener dispersiones equivalentes en función de los parámetros Jg, Ɛg, d3.2 y Sb. Sin embargo, fue posible notar que dichos parámetros no representan en su totalidad la dispersión en la celda, agregando como indicadores a la distribución de tamaño de burbuja y de flujo de área superficial de gas. Respecto del arrastre de partículas, se pudo demostrar que los poliglicoles favorecen el arrastre por sobre los alcoholes, para el rango de tamaño de partícula estudiado. Para la recuperación de agua, los alcoholes de cadena hidrocarbonada más larga llevan más agua al concentrado. El principal aporte de este trabajo se encuentra en la cinética de flotación, donde se obtienen diferentes parámetros cinéticos para todos los espumantes estudiados, demostrando que tienen un efecto que puede evaluarse, por lo que se concluye que cumplen un rol importante. Finalmente, se demuestra que no se cumple una relación lineal entre la constante cinética de flotación y el flujo de área superficial de burbuja para todos los espumantes estudiados, quedando como trabajo propuesto a futuro el estudio de esta relación, debido a la posibilidad de que el coeficiente de flotabilidad P pueda depender de del tipo de espumante y no sólo de las características propias del mineral.