Flotación

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

FLOTACIÓN FUNDAMENTOS & APLICACIONES

Apuntes de Clases del Profesor Sergio Castro F. ¹

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_____________ ¹ Profesor del departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Concepción, Químico
Farmacéutico de la Universidad de Chile(1972).

( versión preliminar elaborado por Juan Antonio García | año desconocido ) - obviamente NO OFICIAL - actualizándose - versión 2.02 - página 43 -

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CAPÍTULO I FUNDAMENTOS FISICOQUÍMICOS DEL PROCESO DE FLOTACIÓN

I.1 Introducción La flotación es un proceso fisicoquímico, cuyo objetivo es la separación de especiesminerales, a través del uso de la adhesión selectiva de burbujas de aire a partículas minerales.

s-g Colisión B P

aire
H O
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Adhesión = f (hidrofobicidad)

No adhesión Colisión B: burbuja P: partícula s - g: sólido – gas s - l: sólido - líquido Figura 1: Esquema adhesión selectiva s-l

Concentrado

Hidrofóbicas Hidrofílicas
Figura 2: Esquema de celda de flotación

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τ Burbuja deaire (pequeña) Partícula (Suspensión mineral)

Superficie del líquido τ: tensión de adhesión

Partículas finas

Figura 3: Esquema básico del proceso de flotación.

Los principios básicos, en que se basa el proceso de flotación son: 1. Mineral hidrofóbico, repele y desplaza agua de la superficie de sus partículas. Esto permite la acción de las burbujas de aire que se unen a la partícula. 2.Las burbujas de aire pueden mantener las partículas en la superficie, si se forma una espuma estable. Para cumplir esos principios básicos, se usan reactivos químicos. Estos agentes de flotación son los llamados colectores, activadores, depresores y modificadores. Sus acciones principales son: 1. Hacen la superficie del mineral repelente al agua (flotado). 2. Previene o evitan que otros mineralesse hagan repelentes al agua. 3. Forman una espuma razonablemente estable. Sólo las partículas minerales hibrofóbicas se adhieren a las burbujas, en tanto que las hidrofílicas no se adhieren (ganga). Existen especies con hidrofobicidad nativa, inherente o natural. Por ejemplo, talco, azufre, grafito, molibdenita. El resto de las especies son hidrofílicas, por lo que no son seleccionables medianteuna corriente de burbujas. Hidrofobización Inducida. La acción de los reactivos colectores, modifica las propiedades superficiales. Se genera una transición selectiva, inducida por colectores. Hidrofílica ⇒ Hidrofóbica Es posible flotar minerales muy variados, incluso sales. Si se dispone de los reactivos químicos adecuados, se puede separar casi todas las especies minerales.

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Estudio de laafinidad de fases. • • Superficie hidrófoba es afín con una fase gaseosa (burbuja). Superficie hidrofílica no es afín con una fase gaseosa (burbuja).

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I.2 Fisicoquímica de Superficies I.2.1 Tensión Superficial. La propiedad que controla la adhesión entre partícula y burbuja, es la energía libre superficial. La adhesión ocurre en agua, donde las partículas forman una pulpa mineral, y dondese generan las burbujas de aire. Se establece un sistema trifásico, sólido (mineral) - líquido (agua) - gas (aire). Si se supone un sistema formado por dos fases, se establece una interfaz (plano de separación física entre dos fases), que puede ser:
f1 f2

Líquido - gas, sólido - líquido, sólido - gas o líquido - líquido. La propiedad más importante de la interfaz es la Energía LibreInterfacial, GS, las propiedades de la interfaz son distintas a las propiedades de cada fase. Interesa considerar las propiedades de la primera.

### ### ### Gs = G +G ### Se puede derivar la ecuación fundamental de la química de superficie, a través de las siguientes expresiones de la Termodinámica:

 dG  γ =   dA  T,P ,n

donde γ es la tensión superficial.

d G α = − S α d T + V α d P + ∑...