Celdas de Flotación
Celdas Mecánicas
Las celdas de flotación mecánicas, como las de fondo cónico, se alimentan de pulpa por la parte superior y dispersan el flujo de aire por la inferior. Esto produce la sedimentación de partículas, las cuales colisionan en la zona de colección con las burbujas de aire que fluyen en contracorriente. Las partículas hidrófobas se adhieren a las burbujas y levitan hacia la zona de espuma, mientras que las partículas hidrófilas se descargan por la parte inferior. En la zona de espumas, el mineral es arrastrado por las aguas de flotación y mejorado por una lluvia de lavado, manteniendo un desbalance positivo en la operación.
Electroquímica de la Flotación
Ocurren semirreacciones: oxidación del xantato y reducción del agua. Desde el punto de vista de la cinética electroquímica, cuando ocurren dos reacciones simultáneas de polaridad distinta sobre un electrodo, se establece un potencial mixto (y: densidad de corriente; x: potencial).
Punto Cero de Carga (ZPC)
El punto cero de carga (ZPC) es el valor de pH donde el potencial zeta es cero. Al conocer el ZPC, sabemos que no existe adsorción de naturaleza electrostática, impidiendo la unión de partículas a burbujas de aire por fuerzas electrostáticas.
Teoría NASH
La teoría electroquímica NASH (potencial de mezcla) describe cómo el xantato se oxida sobre la superficie del mineral, generando condiciones reductoras que inhiben la formación de xantogeno o xantato metálico. Con minerales sulfurados, modifica las propiedades de flotación y en medios aireados tiende a formar SxOy2-, disminuyendo su concentración. Esto aumenta el potencial redox de la pulpa y el mineral recupera su flotabilidad. En operaciones industriales, se controla el potencial redox y, en ocasiones, se usa nitrógeno como gas de flotación.
Objetivos de las Celdas de Flotación
- Promover la colisión y posterior unión de partículas y burbujas (optimizar la recuperación).
- Limitar el arrastre mecánico de ganga a la espuma (optimizar la calidad del producto).
- Remover espuma mineralizada (optimizar la recuperación).
Modelo de Cinética y Probabilístico
El modelo de GZ establece analogías con la ecuación cinética química, donde la fracción de sólidos no flotables remanentes disminuye con el tiempo (R: recuperación acumulada; k: constante cinética).
El modelo probabilístico se define como: Px = PcPePiPa, donde:
- Pc: probabilidad de colisión partícula-burbuja
- Pe: probabilidad de levitación partícula-burbuja
- Pi: probabilidad de drenaje de la burbuja
- Pa: probabilidad de unión y formación de agregado partícula-burbuja
Factores que Influyen en la Flotación
% de Sólidos
Al aumentar el porcentaje de sólidos en la pulpa, aumenta la velocidad de flotación debido a una mayor probabilidad de colisión partícula-burbuja. Sin embargo, si aumenta a un nivel crítico, la velocidad disminuye por el aumento de la viscosidad.
Tamaño de Partícula
- Partículas Gruesas: La flotación se torna dificultosa porque el conjunto partícula-burbuja adquiere una densidad relativa alta.
- Partículas Finas: La flotación disminuye porque la partícula-burbuja no alcanza la energía cinética suficiente para vencer la resistencia asociada a la adsorción.
Dosificación de Colector
Un exceso en la dosificación de colector forma micelas y fenómenos de co-adsorción, disminuyendo el efecto reactivo.
Reactivos en la Flotación
Reactivos Espumantes
Las características generales de los reactivos espumantes son:
- No deben poseer propiedades colectoras que puedan activar partículas de ganga.
- Deben generar una espuma reproducible con baja sensibilidad a cambios en la composición de la pulpa de alimentación.
- Deben ser de bajo costo para permitir su uso a gran escala.
Tipos de Celdas
Ejemplos de celdas de flotación: Wemco, Denver, Dorr, Outokumpu.
Reactivos Depresores
Para inhibir la flotación de alguna especie sulfurada, un reactivo depresor puede actuar mediante:
- Generación de condiciones reductoras en la pulpa que impidan la oxidación del colector.
- Competir con el colector por los sitios activos de adsorción.
- Modificar las propiedades electrocatalíticas de la superficie del mineral.
Efecto del Ion Calcio
La cal, utilizada como regulador de pH, tiene un efecto específico sobre la depresión de algunos sulfuros metálicos.
Cianuro de Sodio
El cianuro de sodio se oxida, compite con la reacción de oxidación del xantato y desorbe la capa de colector formada sobre la superficie del mineral.
Separación de Minerales
Separación Cobre-Molibdeno
Para separar cobre de molibdeno, se deprime el cobre y se flota la molibdenita. Los procedimientos pueden ser térmicos o químicos.
Flotación de Menas Polimetálicas
Las menas polimetálicas contienen plomo, zinc, plata, cobre, bismuto y otros metales, pero fundamentalmente se concentran en plomo y zinc.
Modelos de Flujo
- Flujo Pistón: Se asume que no existe mezclado interno y las partículas salen en el mismo orden en que entraron.
- Mezcla Perfecta: El mezclado es instantáneo y las características de la pulpa son homogéneas en todo el volumen del reactor.