Evaluación de dispersantes/depresantes hemicelulósicos en flotación de minerales arcillosos con agua de mar

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UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN                                Profesor Patrocinante:

Facultad de Ingeniería                                              Dr. Leopoldo Gutiérrez B.

Departamento de Ingeniería Metalúrgica                    

“Evaluación de dispersantes/depresantes hemicelulósicos en flotación de minerales arcillosos con agua de mar”

Sebastián Andrés Segovia Pereira

Informe de Memoria de Título

para optar al título de

Ingeniero Civil Metalúrgico

Mayo, 2020

Agradecimientos

Y finaliza una larga etapa. La más importante en lo que va de mi corta vida. Han sido 6 años (y fracción), y aún queda el recuerdo fresco de cuando era un mechón que no tenía idea en lo que se había metido. Seis años de altos y bajos, de logros y fracasos, momentos muy felices y otros no tanto, donde incluso pasó por mi cabeza abandonar, lo cual no ocurrió, y finalmente la sumatoria de experiencias y emociones vividas durante esta etapa es lo que la hacen tan importante. Sin duda una etapa donde me desarrollé humana, académica, social y deportivamente, que dejó enseñanzas que perdurarán por el resto de mi vida.

Quisiera partir agradeciendo a mi familia, pero sobre todo a mis padres, quienes siempre han sido un pilar fundamental y se han preocupado de educarnos como buenas personas, siempre mostrándonos su apoyo incondicional ante situaciones de distinta índole. Apoyo que sé que soy un privilegiado en tener.

Segundo, a toda la gente que conocí en este largo camino, con quienes compartí momentos importantes de mi vida, especialmente a mis compañeros/as de la generación 2014 de Ingeniería Metalúrgica, con los cuales formamos un grupo de amigos importante, que sé que se conservará la amistad en el futuro con varios de ellos/as. También destacar a mis amigos del colegio, compañeros de vida con los cuales nunca hemos perdido conexión y seguimos siendo muy cercanos. Además, a toda la gente que conocí, el grupo de amigos formado en primer año, los múltiples compañeros de equipo de Metalurgia en Inter facultades (donde tuve la suerte de ser capitán por varios años), mis compañeros de Fracasos F.C., gente del Rugby, y muchos otros que se me quedan en el camino.

 Agradecer a mi profesor guía Leopoldo Gutiérrez por su constante apoyo durante la tesis, quien además de ser tutor, destacó como excelente docente. Y como no mencionar a toda la gente del laboratorio, a los que siempre estuvieron dispuestos a ayudar cuando se presentaba una duda y que sin duda hicieron que las horas encerrados en el laboratorio pasaran volando. Dentro de estos destacar a mis compañeros Kevin Irribarra y Trinidad Salas, con los cuales compartí gran parte de esta investigación, y a Rodrigo Yepsen, que siempre tuvo la buena disposición de ayudar y aportar desinteresadamente cuando se le necesitó, y a quién agradezco su ayuda y consejos.

Finalmente, agradecimientos al Centro de Recursos Hídricos para la Agricultura y Minería CRHIAM (ANID/FONDAP/15130015), por el financiamiento entregado en esta investigación, y por la excelente tarea que realizan para el cuidado medio ambiental.

Resumen

Con el paso de los años, y debido a la gran explotación de recursos minerales, las leyes son cada vez más bajas, lo cual implica que el mineral procesado cada vez posee mayor cantidad de impurezas, destacando los minerales de arcilla, las cuales son muy perjudiciales para el proceso de flotación. Luego, la escasez hídrica mundial, de la mano con las políticas medioambientales de los gobiernos, plantean nuevos desafíos para la minería, dentro de los cuales se encuentra el uso de agua de mar. Sin embargo, además de ser muy costoso el traslado desde el mar a las plantas concentradoras, esta agua se comporta de manera muy distinta al agua convencional en el proceso de flotación, lo cual debe ser estudiado minuciosamente. Además, con el fin de buscar constantes mejoras en los procesos, se buscan nuevos reactivos que puedan mejorar el negocio minero, en este caso particular, las recuperaciones en el proceso de flotación. Dentro de estos, destacan los dispersantes y depresantes.

En esta investigación se estudió el uso de dispersantes/depresantes hemicelulósicos en flotación de minerales arcillosos con agua de mar. Se utilizaron dos tipos de hemicelulosas obtenidas a partir de paja de trigo, a las cuales se les denominó HC7 y HC9. La HC7 fue obtenida luego de pasar por un reactor a 180°C durante 12 minutos, y está constituida principalmente por Glucosa (40,8%) y Xilosa (37,8%), mientras que la HC9 pasó por el mismo proceso, pero a 175°C por 36 minutos, y está constituida principalmente por Glucosa (7,43%) y Xilosa (64,4%). Tras realizar pruebas de micro-flotación a distintos pH y concentración de hemicelulosa, los resultados indican que el uso de la HC7 es mucho más eficiente que el de HC9. Si bien hay rangos donde se observan mejoras, disminuciones y estabilidad respecto a las pruebas sin dispersantes, los mejores resultados se encuentran para el rango de pH 9 (para ambas hemicelulosas), donde a 100 ppm se logró una mejora sobre los 20 puntos porcentuales en el caso de la HC7, y a 50 ppm se logró una mejora de 12 puntos porcentuales con la HC9. Respecto a la dosis, promediando las recuperaciones, es posible determinar que el mejor rendimiento con la HC7 se obtiene a 100 ppm, mientras que para la HC9 se encuentra a 50 ppm. Finalmente, se recomienda el uso de HC7 por sobre el de HC9, y a pH 9, donde se observan mejoras con todas las dosis estudiadas.    

Abstract

With the pass of the years, and due to the huge exploitation of mineralogical resources, the ore grade is every time lower, which entails that the ore processed brings more impurities each time, commonly clay, which are very damaging for the flotation process. Then, the world hydric shortage and environmental politics from governments, raise new challenges for mining, were we can find the use of sea water. However, in addition of being very expensive to move from the sea to the concentrator plant, this type of water has a behavior completely different than conventional water in flotation process, which must be minutely studied. Also, with the purpose of searching constant improvements in the processes, new reactives that can improve the mining business are searched. Here we can find dispersants, which is the key reactive when there is presence of clay.  

All abovementioned, motivated this research. The use of hemi cellulosic dispersants in flotation of clay ores with sea water was studied. Two type of hemicellulose obtained from wheat straw were used, which were named HC7 and HC9. The HC7 was obtained after passing through a reactor at 180°C during 12 minutes, and its principally constituted by Glucose (40,8%) and Xylose (37,8%), while the HC9 passed through the same process, but at 175°C during 36 minutes, and its principally constituted by Glucose (7,43%) and Xylose (64,4%). After doing tests at different pH and hemicellulose concentration the results suggest that the use of HC7 is more efficient than using HC9. Even though there are ranges where improvement, worsening and stability can be seen, the best results can be found at the whole range of pH 9 (for both hemicellulose), where at 100 ppm it was achieved an improvement of 20 percentage points in the case of HC7, and at 50 ppm it was achieved an improvement of 12 percentage points in the case of HC9. Regard to the dose, and making an average of the recover, it can be determined that the maximum efficiency with HC7 is gained at 100 ppm, meanwhile for HC9 is gained at 50 ppm. Finally, it is recommended the use of HC7 over HC9, at a pH of 9, where it can be found improvement in all the dose studied.

Tabla de Contenidos

1. Introducción        7

1.2        Objetivos Específicos        8

2. Revisión Bibliográfica        9

2.1 Fundamentos de la Flotación        9

2.1.1 Ángulo de Contacto        10

2.2 Silicatos        14

2.2.1 Filosilicatos        14

2.2.3 Caolinita        15

2.2.4 Efecto de los minerales de arcilla en la flotación        16

2.3 Agua de Mar        17

2.4 Hemicelulosas        21

2.5 Calcopirita        22

2.6 Molienda        22

3. Metodología Experimental        24

3.1 Muestras y Reactivos        24

3.2 Equipos y Procedimientos        28

4. Resultados y Discusiones        34

4.1 Resultados Pruebas Caso Base        34

4.2 Resultados Pruebas con Dispersantes Hemicelulosicos        40

4.2.1 Pruebas con HC7        40

4.2.2 Pruebas con HC9        44

4.3 Sumario        48

5. Conclusiones        49

6. Recomendaciones        51

7. Referencias        52

Anexos        55

Anexo 1. Cálculo Recuperación        55

Anexo 2. Ejemplo de Cálculo Partes por Millón (ppm)        55

Anexo 3. Purificación del PAX        56

Índice de Figuras

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