USO DE NANO-MICROBURBUJAS EN LA FLOTACION DE FINOS Y ULTRAFINOS EN PARTICULAS DE CALCOPIRITA

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USO DE NANO-MICROBURBUJAS EN LA FLOTACION DE FINOS Y ULTRAFINOS EN PARTICULAS DE CALCOPIRITA

Abstracto

Como es bien sabido por los científicos e ingenieros de procesamiento de minerales, las partículas finas y ultrafinas son difíciles de flotar, principalmente debido a la baja eficiencia de colisión entre burbujas y partículas. Aunque se han realizado muchos esfuerzos para mejorar el rendimiento de la flotación de las partículas finas y ultrafinas, aún queda mucho por hacer. En este trabajo, se investigaron los efectos de las nanomicroburbujas (nanoburbujas y microburbujas) en la flotación de partículas de calcopirita finas (38 + 14,36 lm) y ultrafinas (14,36 + 5 lm) en una celda de flotación Denver a escala de laboratorio. Se generaron nano-microburbujas utilizando un generador de nano-microburbujas especialmente diseñado, basado en el fenómeno de cavitación en tubos Venturi. Para comprender mejor los mecanismos de la flotación por espuma mejorada por nanomicroburbujas de partículas de calcopirita finas y ultrafinas, se estudió también la distribución del tamaño de las nanomicroburbujas, su estabilidad y el efecto de la concentración de espumante en el tamaño de las nanoburbujas mediante un método de difracción láser. Se realizaron pruebas comparativas de flotación en presencia y ausencia de nano-microburbujas para evaluar su impacto en la recuperación de la flotación de partículas finas y ultrafinas de calcopirita. Según los resultados, el tamaño medio de las nanomicroburbujas aumentó con el tiempo y disminuyó con el aumento de la concentración de espumante. Los resultados de las pruebas de flotación a escala de laboratorio indicaron que la recuperación por flotación de las partículas finas y ultrafinas de calcopirita aumentó aproximadamente entre un 16 y un 21% en presencia de nanomicroburbujas, dependiendo de las condiciones de funcionamiento del proceso. La presencia de nanomicroburbujas aumentó la recuperación de partículas ultrafinas (14,36 + 5 lm) más que la de partículas finas (38 + 14,36 lm). Otra ventaja importante es que el uso de nano-microburbujas redujo los consumos de colector y espumante hasta un 75% y un 50%, respectivamente.

Introduccion

El proceso de flotación por espuma separa las partículas sólidas basándose en las diferencias de las propiedades físicas y químicas de la superficie. Es el más eficiente y rentable para las partículas dentro de un estrecho rango de tamaño, nominalmente de 10 a 100 lm para los minerales [1-2]. Los límites inferior y superior del tamaño de las partículas se deben a la baja probabilidad de colisión y a la alta probabilidad de desprendimiento, respectivamente [3-4]. Las nanoburbujas, que se refieren a burbujas minúsculas en su mayoría más finas que unos cientos de nanómetros, pueden ampliar los límites de tamaño de partícula inferior y superior para la flotación efectiva de carbón, fosfato y mineral de hierro, etc. [5-16].

En este estudio, se emplearon nano-microburbujas para aumentar la recuperación por flotación de partículas finas y ultrafinas de calcopirita. En este método se sugiere un modelo de fijación en dos pasos: primero, las nano-microburbujas se fijaron selectivamente a la superficie de las partículas hidrofóbicas. En este paso no se intentó

flotar las partículas (sin flotación). En el segundo paso, las burbujas de tamaño convencional (0,6-2 mm) generadas en la célula de flotación Denver se adhieren a la superficie de las partículas escarchadas por las nano-microburbujas. Por lo tanto, en este método se produce la fijación de burbuja/burbuja/partícula en lugar de la fijación de burbuja/partícula. La importancia de este proceso radica en que las nano-microburbujas, formadas en la superficie de las partículas, facilitan la adhesión de las burbujas de tamaño convencional y, en consecuencia, aumentan la tasa de flotación de las partículas.

Scientific discussion

La flotación por espuma de las partículas minerales finas y ultrafinas ha sido considerada como uno de los principales retos técnicos en el campo del procesamiento de minerales. La razón fundamental de la baja tasa de flotación de las partículas finas se debe principalmente a su baja eficiencia de colisión con las burbujas de flotación convencionales de un tamaño y velocidad determinados [17]. Se han desarrollado varias tecnologías de flotación cuyo objetivo es aumentar la eficacia de la colisión entre las burbujas y las partículas, ya sea disminuyendo el tamaño de las burbujas o aumentando el tamaño aparente de las partículas.

Hay muchas evidencias experimentales que indican que la eficiencia de la colisión burbuja-partícula y la tasa de flotación aumentan con la disminución del tamaño de la burbuja [18-22]. Desgraciadamente, el uso de burbujas pequeñas conlleva algunas desventajas. La baja velocidad de ascenso de las burbujas pequeñas que arrastran partículas adheridas da lugar a una baja tasa de flotación, lo que subraya la importancia de un tiempo de residencia sustancial en los circuitos de flotación. Otra desventaja es que la fuerza de elevación de las burbujas pequeñas puede ser demasiado baja para garantizar la selectividad del proceso. Además, se ha observado que las microburbujas provocan una alta recuperación de agua, lo que aumenta el arrastre de los mineros de la ganga [23-24].

Estudios anteriores han demostrado que la recuperación por flotación de partículas de carbón y fosfato fuera del rango de tamaño óptimo y/o de escasa flotabilidad puede mejorarse con nanoburbujas [11]. Las nanoburbujas pueden nuclearse en las partículas ultrafinas sin necesidad de colisión, que suele ser el paso determinante en la flotación por espuma para las partículas ultrafinas [25]. Además, es menos probable que las partículas se desprendan de las burbujas diminutas debido a su menor velocidad de ascenso y a la fuerza cen- trífuga asociada al paso de desprendimiento, lo que reduce la probabilidad de desprendimiento. Se han realizado pocos estudios sobre el uso de nano-microburbujas junto con burbujas de gran tamaño en la flotación de minerales.

En este trabajo, se utilizó la técnica rápida y fiable de la difracción láser para medir la distribución del tamaño de las nano-microburbujas. Este método se clasifica como no destructivo y no intrusivo, y se basa en el hecho de que el ángulo de difracción del láser es inversamente proporcional al tamaño de la partícula o burbuja [26]. Un sistema típico consiste en un láser de He-Ne y detectores adecuados para medir la luz

y un PC para el procesamiento de la señal y el control de los resultados. La distribución de tamaños basada en la difracción láser puede evaluarse en segundos, y un análisis completo se realiza en menos de 1 minuto [26]. Los resultados de la difracción láser se calculan como el diámetro esférico equivalente al volumen (ESD).

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