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RESUMEN
La obtención de concentrados de sales solubles que cumplan con las especificadores “grado acido”, depende fundamentalmente del control que se logre sobre la flotación de las impurezas que normalmente la acompañan.
Una de las etapas del circuito que debe ser controlada es la flotación “rougher”, a la que generalmente se agregan reactores depresores para lograrlo. La dosificación de estos debe ser cuidadosa para no afectar el objetivo recuperador que tiene esta etapa. Una depresión afecta la totalidad del circuito. La acción de depresores sobre la ganga debe reflejarse en la variación de los parámetros de un modelo cinético, en un estudio de este tipo.
El mineral utilizado, de baja ley, tiene como impurezas principales sílice y calcita. Como depresor se utiliza extracto de quebracho y acido oleico como colector.
Los datos obtenidos se tratan de modelar, de acuerdo a las expresiones cinéticas mas utilizadas, para cada mineral.
Seleccionar el modelo que mejor ajusta, los parámetros k y R son correlacionadas con las condiciones experimentales, evaluando el comportamiento relativo de las impurezas. Se concluye sobre las dosificaciones óptimas de reactivos y la utilidad de la información obtenida por un estudio cinético de este tipo.
INTRODUCCIÓN
La concentración pro flotación de minerales de calcio y bario son los ejemplos tradicionales de flotación de minerales no metálicos o tipo sales, por la importancia industrial que, como materia prima, representa minerales como: apatita, baritina, fluorita, calcita y scheelita entre otros. La flotación de estos, generalmente está asociada al uso de colectores del tipo acido grasos de cadena larga, jabones de acido graso, sulfonatos o alquilsulfatos. La selectividad respecto de los minerales presentes en la ganga, se logra mediante el uso de depresores de distinto origen como ser: almidones, silicato de sodio, polifosfatos alcalinos, extracto de quebracho y en algunos casos particulares, el acondicionamiento de la pulpa en caliente.
MARCO TEORICO
La separación de sales solubles es comparativamente un nuevo campo de aplicación para el proceso de flotación; está siendo importante en la industria química, y defiere fundamentalmente en las condiciones y en las reacciones entre los reactivos y las sales a flotarse de la flotación normal de los minerales que prácticamente son insolubles en el agua
La separación de las sales solubles por flotación frecuentemente es más simple y barata que la utilización de los métodos halurgicos, los cuales están basados principalmente en las diferencias de las solubilidades para separarlos
Los aspectos importantes de la flotación de sales solubles incluyen lo siguiente
1) Flotación en solución acuosa saturada de la cual se encuentre presente en el material a concentrarse
2) Propiedades fuertemente de la sal disuelta a concentrarse, lo cual frecuentemente permite la flotación de las sales sin la adición de espumantes especiales, y algunas veces sin ningún reactivo
La fundamentación teórica de la flotación de las sales solubles todavía encaminado (en 1968) en suficiente detalles, pero la experimentación y la practica dan los datos que ayudarían a la formulación de nuevas leyes interesantes que gobiernan este campo particular de la flotación. Los científicos soviéticos (S. A. Kusin, L. I. Strenovakil, V. A. Flassen y otros han hecho una gran contribución al desarrollo de la flotación de las sales solubles en su tecnología y en su teoría. Se ha estudiado las condiciones para la separación de las siguientes sales: cloruros y trisales de los álcalis, tierras metálicas, cloruro de amonio, y bicarbonatos de sodio, cloruro de amonio y nitrato de sodio, sales sulfatos (particularmente Isainitalangbeinita), etc. La flotabilidad de las diferentes sales y los reactivos que pueden utilizarse para separar algunas sales de las otras por flotación según la tabla de L. I. Stronoviskii. Pueden utilizarse como colectores en la flotación de sales solubles, el acido carboxílico en medios ácidos y alcalinos
MINERALES
HALITA
General
Categoría Mineral
Clase Haluros
Fórmula química NaCl
Propiedades físicas
Color Blanco, transparente, rosado
Raya Blanco
Lustre Vítreo algo mate
Sistema cristalino Cúbico
Dureza 2,5
Peso específico 2,1–2,2
Densidad 2,165 g/cm³
Índice de refracción 1,544
Propiedades ópticas Isotrópica
Solubilidad en agua
Magnetismo No
Radioactividad No
Se denomina halita, sal gema o sal de roca al mineral formado por cristales de cloruro de sodio.
Características
Está compuesta por cloruro sódico (NaCl). Cristaliza en sistema regular, en cubos, rara vez asociados con caras de otras formas; exfoliación cúbica fácil por percusión; transparente e incolora si es pura, y de variable coloración y translúcida por contener substancias que la impurifican; en masas cristalinas, granuladas y espáticas, incoloras, blancas, rojas, azuladas, amarillentas; brillo
vítreo; d. = 2; p. =2,1-2,2. Se reconoce fácilmente, por su sabor salado, por colorar de amarillo intenso la llama del soplete. Yace en capas alternando con yeso y arcillas, impregnando margas y arcillas, llamadas por esto salíferas, y en masas y bolsadas de considerable potencia. Además de ser añadida por sedimentos de muchas generaciones y exitosamente peligrosa
Yacimientos
Es un mineral muy abundante en terrenos sedimentarios, pérmicos, triásicos y terciarios. Además, existe en cantidades fabulosas disuelta en el agua del mar y de algunos lagos, de las cuales se extrae por evaporación en balsas de poco fondo y mucha extensión, llamadas saladeras, en las salinas, entre las cuales merecen especial mención las de San Fernando (Cádiz), Torrevieja (Alicante) y Sant Carles de la Ràpita (Tarragona). Son importantísimos los criaderos de Stassfurt y Sperenberg en Alemania, los de Wieliczka y Kaluez en Galitzia. Uno de los más famosos del mundo es el de Cardona, en la provincia de Barcelona; son también importantes los de Minglanilla (Cuenca), Poza de la Sal y Cerezo del Río Tiron (Burgos), Cabezón de la Sal (Cantabria), Turones de Olmedo (Guadalajara), Medinaceli (Soria) y cuevas de sal de Chiquinquira (Boyacá-Colombia). La halita, se obtiene además en forma artificial como subproducto de la producción de Litio y KCl al evaporar las soluciones madres obtenidas desde los salares, siendo el (Salar de Atacama) el más importante de Sudamérica.
Cristal de salSal de roca
Cristal de sal.
Usos
Se utiliza para la alimentación del ser humano, animales domésticos y ganados; se emplea, además, en la industria para la fabricación de sosa, ácido clorhídrico, cloro, lejía y otros productos, en los que destaca el PVC. En épocas invernales destaca en el uso en las vías de comunicación para evitar la congelación en su superficie.
SILVITA
Ejemplar de silvita
La silvita es una roca sedimentaria salina formada como evaporita, puede considerarse sinónimo de su componente fundamental, el mineral silvina. Muchas veces se presenta en camas de extensión irregular, es más rara que la halita que se forma cuando se evapora el agua salada; se localiza en depósitos salinos y fumarolas volcánicas. Su fórmula es KCl.
Nombre de la roca: silvita (Cloruro de Potasio, fundamentalmente)
Tipo básico: Evaporita sedimentaria. Halogenuros: simples, anhídridos e hidratados.
Grupo: haloides, haluros; halita
Sistema Cristalino / Estructura: cristaliza en el sistema cúbico regular. Isométrico, hectaedral; cúbico perfecto
Composición química: KCl, cloruro de potasio 52,45 % K; 47,55% Cl
Formación u origen
Se forma como evaporita: es una roca salina, muchas veces se presenta en camas de extensión irregular, es más rara que la halita ese forma cuando se evapora el agua salada; se localiza en depósitos salinos y fumarolas volcánicas. Dureza: 2 – 2,5. Textura: macizo, granular: Densidad: 1,993 g/cm³
Color: incoloro cuando no tiene impurezas; luego, puede tornarse morado, blanquecino, gris, rosa, azulado, amarillo, rojo, de acuerdo a las partículas que lo complementen. Brillo: vítreo
Propiedades
Baja densidad, raya blanca, exfoliación cúbica perfecta, isótopo de fractura irregular, paragénesis: halita, carnalita, yeso, calcita, anhidrita, poliahalita.
Usos
Sus componentes son minerales muy importantes y necesarios para el funcionamiento general del cuerpo humano. La silvita es usada en fuegos artificiales, perfumes, fotografía y producción de fertilizantes. Y en Suria se utiliza principalmente en la fabricación de adobes.
Leyenda y/o historia
Existen los minerales: silvina, silvita, silvinita, derivados del nombre de la reina Silvia "Bosque".
Observaciones particulares
Puede estar asociado a otros cloratos; doce zonas de silvita, entre 50 y 300 km², se han confirmado. Los trabajadores han cavado ocho túneles de 10 a 100 m de profundidad. Un geólogo chino estimó que la cuenca tiene probablemente reservas de 10.000 millones de t de silvita (China).
La Silvita es una roca explotada en las minas de potasa de Suria. El término potasa, se refiere a cualquier roca sedimentaria que contiene minerales ricos en potasio, como la silvita.
CARNALITA
La carnalita es un mineral compuesto de cloruro doble de potasio y de magnesio, KMgCl3· 6H2O. Cristaliza en el sistema rómbico, en cristales con apariencia hexagonal, pero ordinariamente se presenta en masas cristalinas de análogo aspecto al de la Halita y la Silvina y al igual que estas es incolora cuando pura, o diversamente colorada; brillo vítreo; d = 1 - 2; p. = 1,6.
Muy delicuescente, de sabor amargo, soluble en el agua y fosforescente; los bloques expuestos al aire libre se disocian, disolviéndose el magnésico y quedando una masa granular del potásico, que por no ser delicuescente y menos soluble que el otro se conserva en su mayor parte; lo contrario ocurre si tomamos un trocito y lo sometemos a la acción del soplete sobre el carbón; el potásico desaparece y queda el de magnesio, que puede reconocerse por el color rosa carne que toma con la solución de nitrato de cobalto.
En disolución se reconoce porque, añadiendo unas gotas de amoníaco y solución de fosfato sódico, da precipitado cristalino de fosfato magnésico; la potasa se reconoce con el cloruro de platino y la coloración de la llama, como en la silvina.
LANGBEINITA
FORMULA: K2Mg2(SO4)3
Raya de color blanco. Brillo vítreo. Opaca. Color violeta, incoloro, gris, verduzco, amarillento.
Dureza 3½ a 4. Densidad 2,83 g/cm3.
Sistema cúbico: P213
a=10 b=0 c=0 α=0° β=0° γ=0° Z=4
Difracción 3.14,2.65 ,4.05 Intensidades 1,0.35,0.25
KAINITA-
FORMULA: Mg(SO4)KCl·3H2O
Raya de color blanco. Brillo vítreo a graso. Color azul, azul gris, violeta, incoloro, gris.
Dureza 3. Densidad 2,10 g/cm3.
Sistema monoclínico: C2/m
a=20 b=16 c=10 α=0° β=95° γ=0° Z=16 Difracción 7.372,3.08, 7.771 Intensidades 1,0.86,0.83
EPSOMITA
General
Categoría Mineral
Clase 7.CB.40 (Sulfato)
Fórmula química MgSO4 · 7H2O
Propiedades físicas
Color Blanco, amarillento, verdoso, rojizo,
rosa
Raya Blanca
Lustre Vítreo, sedoso
Transparencia Transparente a translúcido
Sistema cristalino Ortorrómbico
Exfoliación Perfecta
Fractura Concoidea
Dureza 2 a 2,5 en la escala de Mohs
Densidad 1,68 g/cm3
Magnetismo Diamagnético
La epsomita es la forma mineral del sulfato de magnesio heptahidratado (MgSO4 · 7H2O). Su nombre proviene de la localidad de Epsom (Surrey, Gran Bretaña), en donde desde hace tiempo son conocidos los depósitos de este mineral asociados a las aguas minerales.
Propiedades
Aunque su color es blanco, la epsomita a menudo aparece coloreada con una variedad de matices pálidos debidos a la presencia de impurezas. Éstas son fundamentalmente níquel, hierro, cobalto, manganeso y zinc; el color rosa se relaciona con la presencia de cobalto mientras que el verde se asocia a la de níquel. Forma una serie completa tanto con goslarita (ZnSO4 · 7H2O) como con morenosita (NiSO4 · 7H2O).
La epsomita es soluble en agua y tiene un sabor amargo y salado. Al aire libre se deshidrata, tornándose mate, por lo que debe ser conservada en un recipiente cerrado o en plástico y ser limpiada sólo con alcohol. Cristaliza en el sistema ortorrómbico.
Morfología y formación
La epsomita aparece formando cristales, agregados fibrosos, costras, estalactitas, eflorescencias. Habitualmente se encuentra como eflorescencias en zonas abrigadas de afloramientos rocosos dolomíticos y calizos. A menudo también se puede hallar en las paredes de cuevas y en depósitos de lagos salados. Asimismo abunda en paredes de minas de carbón y minas metalíferas, incluso en los soportes de madera y en el material abandonado.
Yacimientos
Los yacimientos de epsomita son frecuentes, pudiéndose destacar los existentes en la antigua Unión Soviética —lagos magnésicos de Djaman-Klytch y de Djelonsk—. En los lagos salados del Monte Kruger (Washington, Estados Unidos) se han encontrado cristales que alcanzan los 2 metros. En España existen eflorescencias importantes muy cerca de Calatayud (Aragón) y en México en Aquiles Serdán (Chiapas).
Minerales relacionados
Kieserita (MgSO4 · H2O), forma mineral menos hidratada que la epsomita.
FLUORITA
La fluorita es un mineral formado por la combinación de calcio y flúor, de fórmula CaF2. Cristaliza en el sistema cúbico. Se describe como un empaquetamiento cúbico compacto (FCC) de átomos de Ca, en el que los átomos de F ocupan todos los huecos tetraédricos. Si se tiene en cuenta la relación de radios iónicos, esta descripción parece absurda (1.33 Å para F- y 0.99 para Ca2+) – los iones F-
nunca cabrían en los huecos de Ca. No obstante, esta descripción reproduce fielmente las posiciones relativas de los átomos en la celda unidad.
De acuerdo con esta descripción, todos los huecos octaédricos de la estructura estarían vacantes. La coordinación del F es tetraédrica (IC = 4), mientras que la del Ca es un cubo (IC = 8).
Fórmula: CaF2 Clase: Haluros Sistema: Cúbico Dureza en la escala de Mohs: 4 Fractura: Geométrica Exfoliación: Octaédrica perfecta Brillo: Vítreo Raya: Blanca Densidad: 3,18 Índice de refracción: 1,43
La fluorita es un mineral muy difundido en la naturaleza. Se presenta formando bolsadas en forma de geodas o drusas y ocupando fisuras y oquedades. En estado puro es incolora y transparente, aunque en la mayoría de los casos presenta diversas coloraciones que se pueden deber a impurezas orgánicas o minerales; los más habituales van del lila al violeta pero la fluorita también puede ser azul, verde, rosa, anaranjada, amarillo o de tonos menos definidos. Muchas variedades muestran fluorescencia.
Se suele presentar con forma de cristales de hábito cúbico muy bien formados, frecuentemente con maclas de compenetración de cubos. Las demás formas son raras, aunque pueden obtenerse octaedros por exfoliación. También masivo, compacto o granular.
Este mineral suele encontrarse en vetas puras o asociado con menas de plomo, plata o zinc. Es común en calizas y en dolomitas y, en algunas ocasiones, es un mineral accesorio en pegmatitas y en otras rocas ígneas.
La fluorita se suele encontrar en España, Rusia, Inglaterra, China, EE UU, México, Namibia, y Alemania. España es un importante productor de fluorita. Los principales yacimientos se encuentran es Asturias en los términos de Caravia y Ribadesella. Con menor importancia como yacimientos o como ganga de menas metálicas se encuentra fluorita en Pola de Siero, Villabona y Picos de Europa (Asturias, León y Cantabria) e Irún, Berastegui y Bidasoa (Guipuzcoa). En Cataluña son yacimientos de interés los de Anglés, Montseny, Sant Cugat del Vallés donde aparece en octaedros verdes muy luminiscentes, y Ulldemolins.
La mina más grande del mundo se encuentra en México en el Estado de San Luis Potosi.
Usos de la fluorita
Las variedades cristalinas, como el espato de fluor que tiene un leve color, se tallan sobre vasijas y otros ornamentos; la variedad clorofano se utiliza como gema. El uso principal de la fluorita ha sido la producción de ácido fluorhídrico, material esencial en la fabricación de criolita sintética y de fluoruro de aluminio para la industria del aluminio, y en muchas otras así como que aplicaciones de la industria química. La fluorita es un flujo común en la fundición de acero. Se usa en grandes cantidades en la producción de esmalte y de vidrio translúcido; los cristales perfectos se utilizan en la fabricación de lentes apocromáticas.
Más allá de su utilización ornamental la fluorita se utiliza en las acerías como elemento que ayuda a la fusión del hierro. También se utiliza en la fabricación de fibras de vidrio y de vidrio ópalo pero, sobre todo, para la producción de ácido fluorhídrico y otros productos fluorados, entre ellos el fluoruro de aluminio del que se obtiene el aluminio metálico. También es usada en la industria del cemento para incorporar otros materiales al clinker y en la fabricación de abrasivos y artículos de soldadura. También es usada, mediante complejos procesos de tratamientos, para la fabricación de objetivos de aparatos ópticos de alta calidad, como telescopios.
REACTIVOS
FLUORITA Cristales cúbicos de fluorita amarilla, recubriendo una roca.
FLOTACION DE FLUORITA. ACCION DE DEPRESORES SOBRE LA FLOTACION DE LA GANGA.
Centro de investigación para las industrias mineralesInstituto nacional de tecnología industrialBuenos Aires. Argentina
PARTE EXPERIMENTAL
Materiales Utilizados:
El mineral yiilizado puede ser considerado como un mineral de baja ley de flourita con la siguiente composición aproximada:
Fluorita: 36%, Calcita: 2.5%, Silice: 59.0%
Los distintos reactivos utilizados fueron:
Colector: acido oleico comercial, dosificado como tal Depresor: extracto de quebracho “Crown ATO” en polvo, comercial, desoficado en formade
solución preparada al 5%
Descripcion de los ensayos efectuados:
Los test batch en escala de laboratorio se realizaron con la siguiente metologia:
a) Molienda del mineral: 1kg de mineral en molino de barras de acero, escala laboratorio, en relación 1.7:1 con agua, sin agregado de reactivos. El tiempo de molienda se mantuvo fijo e igual a 45 minutos. La granulometría del material a la salida del molino fue:
b) Flotación del mineral: se realizo en una celda Denver de laboratorio sin modificaciones para un control especial de las variables operacionales. Las condiciones generales fueron:
% en sólidos: 17 % Velocidad de agitación: 1500 RPM pH: 8, constante Acondicionamiento de reactivos: tanto el depresor como el colector se deosificaron
simultanea y directamente en la celda de flotación Tiempo de acondicionamiento: 5 minutos Dosificacion del colector: varialbel entre 500 y 1500 g/tn Dosificación del depresor: variable entre 0 y 800 g/tn
c) Obtencion de productos: se colectaron en forma separada las espumas de concentrado obtenidos. Se registro para cada fraccioncolectada, el peso de pulpa y del solido. Se ananlizo el contenido de SiO2 y solubles en acido acético 15%, expresados como CaCO3, en todas las fracciones
d) Procesamiento de los datos: las recuperaciones acumuladas se procesaron por computadoras usando el programa BMDP-AR. Derivacion en regresión lineal.
Resultados
Los parámetros de los modelos señalados fueron ajustados a los datos experimentalesEn general, se obtuvieron buenos coeficientes del modelo de primer orden al no obtenerse, una relativa ventajaen la bondad del ajuste de los otros modelos y por la simplicidad de este. S valores de R∞ y k para distintas condiciones experimentales, obtenidos por ajuste del modelo indicado realizando corrección del tiempo cero, se resumen en la siguiente tabla
Efecto del depresor sobre el parámetro recuperación final de equilibrio R∞
La acción del depresor sobre las tres especies minerales presentes es la de disminuir el valor del parámetro R
Este efecto sobre fluorita es notable a partir de los 400 g/ton, de extractos de quebracho, el que es atenuado por el aumento de la dosis de colector
Para la calcita, el parámetro R disminuye prácticamente en forma lineal para 500 g/ton de colector. A medida que aumenta la dosis de este el efecto, mas alla de los 400 g/ton de quebracho, es contrapuesto al de fluorita permaneciendo prácticamente sin variación
Para sílice este parámetro sigue disminuyendo aun después de 400g/ton de depresor
La fig 7 y fig. 8 muestran la acción del depresor sobre el parámetro U0 = kR de la ganga para el distintas condiciones experimentales
EFECTO DEL DEPRESOR SOBRE LOS INDICES DE SELECTIVIDAD DEFINIDOS:
Los índices muestran las zonas de mayor SELECTIVIDAD
Hay un aumento de esta relación a la selectividad obtenida sin agregado de depresor FIG 9 y FIG 10
Las zonas en las que estos índices toman su mayor valor corresponde, en general, al intevalo 100-400 g/ton de depresor, disminuyendo abruptamente a mayores dosis, efecto no mostrado para sílice/fluorita en dosis de colector 1000-1500 g/ton
La acción del aumento de la dosis de colector es, en general, la de disminuir la SELECTIVIDAD en los términos definidos
Estos índices para sílice/fluorita en las condiciones recién señaladas mantienen su valor, el que no es efectado por la dosis de depresor utilizado.
CONCLUSIONES
El efecto del uso de extracto de quebracho como depresor es positivo para el sistema estudiado
La dosis de depresor OPTIMO se encuentra entre 100 y 400 g/tn
La dosis de colector conveniente aparece en el entorno de 1000 g/ton. Con un aumento de esta dosis se obtiene aumentos en los valores de recuperación de fluorita no mayores del 10%
La decisión de mayor dosificación de acido oleico estará indicada por la respuesta de los contenidos de ganga en los concentrados de las etapas CLEANER del circuito
