Improved flotation recovery

Si un mineral o metal se sumerge en agua, éste asume un potencial eléctrico con respecto al agua (Kocabag 1985) donde las principales reacciones son oxidativas (del mineral y xantatos) y reductivas (del oxígeno).

Cuando los minerales sulfurados entran en contacto con los medios de acero en el agua se forma una celda electroquímica o galvánica donde el elemento con mayor potencial de reposo (ie: los medios de acero) es el ánodo y, con menor, el cátodo.

Reacción oxidativa: Fe -> Fe2+ + 2e- oxidación de los medios de acero: ánodo.

Reacción reductiva: 2e- + H2O + ½ O2 -> 2OH- reducción de oxígeno: cátodo.

La molienda que ocurre en un entorno con medios de acero presenta varios efectos dañinos:

• Efecto del potencial rédox: el entorno reductor disminuye el oxígeno disuelto y el efecto rédox de la pulpa. La adsorción de los colectores depende del efecto rédox y puede requerir la oxidación de xantatos a dixantógeno. Es necesario aumentar el efecto rédox para asegurar una adecuada flotación (después de la molienda inerte también se podría requerir aireación, si las superficies recién creadas tienen una alta demanda de oxígeno).
• La oxidación de los medios de molienda de acero produce capas de hidróxido de hierro en la superficie de los minerales. Lo anterior es evidente incluso en la granulometría gruesa de la molienda autógena. Las capas que se forman en la superficie reducen la selectividad de la flotación en partículas gruesas y finas. El impacto es mayor en la molienda más fina ya que el consumo de medios es mayor y se generan más superficies.
• La reducción de oxígeno en la superficie de los minerales promueve la precipitación de hidróxidos de metales insolubles e hidrófilos en la superficie de los sulfuros. Este efecto es más visible en las partículas finas.

Algunos de los impactos que los medios de acero tienen en la flotación pueden ser contrarrestados aumentando el pH y agregando más reactivos – pero a costa de la selectividad general de la flotación. Las condiciones de alta intensidad pueden remover parte de las capas de la superficie, pero a un alto costo de capital, mantenimiento y operaciones.

Una solución mucho mejor consiste en abordar la causa raíz del problema: mantener todas superficies de los minerales limpias usando medios inertes. Pese a que existen numerosos trabajos que demuestran las ventajas de los medios de alto cromo en la flotación y los efectos beneficiosos de la molienda autógenas sobre la convencional existen poco trabajos con base comercial sobre medios completamente inertes; hasta hace poco no eran prácticos.

La molienda IsaMill™ con medios totalmente inertes es el siguiente paso para mejorar la recuperación de la flotación: mejorar la liberación sin efectos perjudiciales sobre la química de la flotación y que produzca un buen desempeño en todos los rangos de tamaños del proceso.

Antes de la flotación los minerales deben ser liberados adecuadamente. La molienda en un molino de acero puede lograr la liberación pero, a menudo, a costa de una mala química en la flotación. Esto ocurre por el efecto de los hidróxidos de hierro sobre la superficie de las partículas. O sea, se avanzan dos pasos en la liberación, pero se retroceden dos en la química.

Los efectos negativos de la molienda con acero son peores en los finos – a veces, se avanza un paso en la liberación, pero se retroceden dos en la química. Como resultado de lo anterior, la mayoría de los operadores de plantas creen que “los finos no flotan". A menudo, los gráficos de tamaño de planta-recuperación muestran la clásica forma de "colina": alta recuperación en los tamaños medianos y baja recuperación en los extremos finos y gruesos.

A decir verdad, las partículas finas pueden flotar muy bien en celdas convencionales, logrando una recuperación superior al 95% hasta 1 micrón en altas leyes. En la mayoría de las plantas el problema con los finos radica en una combinación de los efectos de la molienda con acero y el diseño del circuito. Gran parte de las plantas procesa todos los tamaños de partículas por igual, como si tuvieras las mismas propiedades. Pero no es así: los finos tienden a tener más capas superficiales, requieren más colector y necesitan más tiempo de flotación. Pero, cuando se mezclan con partículas gruesas con superficies limpias, el operador es incapaz de lograr las condiciones adecuadas para las partículas gruesas y las finas. Esto empeora si existen compuestos de tamaño medio que deban ser descartados en la limpieza para obtener la ley de concentrado objetivo; el compuesto puede presentar mayor área de superficie valiosa expuesta que los finos liberados, de manera tal que, al descartarlos, también se están descartando los finos. Finalmente ocurre otra complicación si, más tarde, la planta decide regresar este material al inicio de la flotación primaria para mezclarlo con alimentación fresca, originando grandes cargas de partículas circulantes con necesidades muy dispares.

Por el contrario, las partículas finas pueden ser la parte que mejor rinda en su circuito, si son tratadas como corresponde. Estas partículas están completamente liberadas y, si se les aplica la química de superficie correcta y se las protege del arrastre, es esperable recibir altas recuperaciones y leyes con muchos menos reactivos.

Los principales principios de diseño para una buena flotación de finos son:

• No triture más de lo que necesite. La molienda es costosa, de modo que libere lo necesario en cada etapa y recupere mineral tan pronto éste sea liberado. Muchas veces se puede hacer una molienda más gruesa antes de pasar a flotación primaria y, luego, remoler el tonelaje menor de concentrado primario. La molienda escalonada reduce significativamente el consumo energético total y es fácil de realizar con el IsaMill™; el pequeño espacio que ocupa el IsaMill™ significa que se puede instalar fácilmente y en distintas partes dentro del circuito de flotación. Más aún, la molienda inerte no daña, sino que mejora, la química del circuito.
• Utilice la molienda para mejorar las superficies y no para dañarlas. La remolienda escalonada es mucho menos atractiva con molienda de acero porque daña la química de la flotación. La molienda inerte en el IsaMill™ da un vuelto en este aspecto – usted podrá moler exactamente donde necesite para generar nuevas superficies prontamente. O sea, se avanzan dos pasos en la liberación y dos pasos en la química.
• La flotación de minerales se debe hacer en distribuciones granulométricas acotadas. Esto no significa generar circuitos "arena-lodos" sino que diseñar de acuerdo a las necesidades de los distintos minerales, en distintas partes del circuito. La estrategia de molienda escalonada logra esto: recuperar minerales a medida que son liberados, luego remoler los restantes y recuperarlos. La distribución granulométrica tan homogénea que produce el IsaMill™ ayuda a mejorar aún más la flotación.
• Minimizar lo más posible las cargas circulantes y circuitos abiertos. Si un mineral tarda en ser recuperado será porque requiere más liberación o mejorar la química de la superficie. Ambos casos pueden ser resueltos con el IsaMill™. No será necesario regresar las partículas finas al inicio del circuito para mezclarlas con partículas gruesas frescas. Éstas flotarán perfectamente si se adecúan las condiciones solo para ellas en su propia área de flotación.
• Vigilar el arrastre. Si las superficies están limpias y el colector es el adecuado, los finos con contenido de interés flotarán muy bien en cualquier celda de flotación; sin embargo, las partículas de ganga también serán recuperadas por efecto del arrastre del agua. Para minimizar los diluyentes, el diseño del circuito deberá minimizar los tiempos de flotación (ie, acelerar la cinética de los finos con pequeñas burbujas), minimizar la densidad de la flotación en celdas convencionales o aplicar lavado de espuma. Una forma muy efectiva de lograr la dupla ley de concentrado y recuperación de finos en un pequeño espacio sería aplicando un dispositivo de lavado de espuma de alta intensidad, como la Celda Jameson, con celdas convencionales (Jameson Cell).

Los principios antes descritos se conocen hace décadas. Lo único que faltaba eran las herramientas para aplicarlos. Los molinos de acero siguen siendo los mismo de hace 80 años, solo que han crecido. El IsaMill™ ha venido a cambiar eso. Hoy día es posible instalar hasta 3MW de potencia de molienda en un pequeño espacio, en el medio del circuito de flotación y producir una distribución granulométrica homogénea sin ciclones. La molienda inerte mejora la química: mejores velocidades de flotación con menos reactivos. La molienda escalonada permite una molienda claramente más gruesa, cargas circulantes más bajas, potencia de molienda total y la capacidad de flotación requerida.