1. DESARROLLO DE UNA TECNOLOGÍA DE
CARACTERIZACIÓN DE LA DISPERSIÓN
DE AIRE EN FLOTACIÓN
Cesar O. Gomez
McGill University
Dept. of Mining and Materials Engineering
Calama, 30 de agosto 2010

2. En los últimos 15 a 20 años han estado ocurriendo dos
fenómenos que han modificado la manera de enfocar y
resolver los problemas que enfrenta la industria de
extracción de minerales:
INTRODUCCIÓN
Investigación tecnológica
Reducción significativa del número de grupos de investigación
y desarrollo en compañías mineras; y
Eliminación paulatina de departamentos y grupos de
procesamiento de minerales en las principales universidades
del mundo.
Estos fenómenos han forzado la búsqueda de alternativas
que permitan investigar y resolver problemas operacionales
y de optimización.

3. Una opción que ha tenido éxito es la formación de grupos de
expertos de distintas universidades y centros que ejecutan
un proyecto de investigación que resuelve problemas
comunes a varias empresas.
INTRODUCCIÓN
Investigación tecnológica
Esta alternativa ofrece varias ventajas:
Formación de un grupo de investigadores con masa crítica para
formular y ejecutar proyectos de investigación resolver
problemas complejos;
Reducción del aporte individual por compañía; y
Promueve el intercambio de ideas y experiencias entre
ingenieros de distintas compañías.

4. Un ejemplo de cooperación entre universidades para resolver
problemas de un conglomerado de compañías ha sido la
caracterización y desarrollo de modelos para las etapas de
de molienda y flotación en el procesamiento de minerales.
INTRODUCCIÓN
Investigación tecnológica
En el caso de McGill, la tarea encomendada fue el desarrollo
de sensores para medir propiedades de la dispersión de aire
en la zona de colección de celdas de flotación.

5. DISPERSIÓN DE AIRE
Flotación ocurre en dos zonas
RfRcZona de
espuma
La flotación es un proceso
que ocurre en dos zonas:
colección y espuma.
)R-(1+RR
RR
=R
ccf
cf
total
Rc(1-Rf)Rc
F=1-Rc(1-Rf)
1-Rc
Zona de
colección

6. DISPERSIÓN DE AIRE
Importancia en flotación
La recuperación metalúrgica en equipos de flotación está
íntimamente relacionada con el tamaño de las burbujas
generadas cuando el gas se dispersa;
Este tamaño debe ser el adecuado para capturar y removerEste tamaño debe ser el adecuado para capturar y remover
las partículas de interés; y
Existen varias técnicas de generación de burbujas en
equipos industriales de flotación. Ninguna de éstas
técnicas produce una dispersión ideal.

7. DISPERSIÓN DE AIRE
Factores y variables
Velocidad superficial
MEDICIONES
FACTORES
CONCENTRADO
Agitación Velocidad superficial
de gas
Contenido de aire
Distribución de
tamaño de burbuja
Concentración de
espumante
AIRE
FEED
COLAS
Agitación
Espumante
Dispersor
Flujo de gas

8. VELOCIDAD SUPERFICIAL DE GAS (Jg)
Definición
Definición:
Celda
(cm/s)
Q
=J
g
Independiente del tamaño de la
celda; y
Rango de valores típico:
0.5 –2.5 cm/s
Flujo de aire
Acelda
(cm/s)
A
=J
celda
g
g

9. Traductor de presión
PVálvula de globo
VELOCIDAD SUPERFICIAL DE GAS
Medición del incremento de presión
El gas que traen la burbujas
puede acumularse o dejarse ir
usando una válvula;
Cuando el gas se acumula la
CELDA DE FLOTACIÓN
Tubo de recolección
de burbujas
Cuando el gas se acumula la
presión en el tubo aumenta; y
La velocidad superficial de gas
se calcula a partir de la
pendiente de la curva de
variación de presión en el
tiempo.

10. 80
100
2O
Válvula abierta Válvula cerrada
Tubo lleno de aire
VELOCIDAD SUPERFICIAL DE GAS
Curva de variación de presión
0
20
40
60
0 20 40 60 80 100 120
PRESIÓN,cmH2
TIEMPO, s
Pendiente DdPdt

11. VELOCIDAD SUPERFICIAL DE GAS
Medición en planta

12. VELOCIDAD SUPERFICIAL DE GAS
Sensores en planta

13. CONTENIDO DE AIRE (εg)
Definición
Definido como la fracción volumétrica de aire:
(%)
totalVolumen
burbujadeVolumen
100=εg
Volumen total
Flujo de aire
Volumen de
burbuja

14. Espuma
CONTENIDO DE AIRE
Técnicas de medición
La fracción volumétrica de gas
se mide de dos maneras:
Tomando una muestra del
contenido de la celda; ocontenido de la celda; o
Utilizando un sensor:
Velocidad del sonido
Conductividad

15. CONTENIDO DE AIRE
Medición por recolección de muestra
La determinación se realiza midiendo los volúmenes de pulpa
y aire en una muestra del contenido de la celda una vez que
las fases se han separado.
CELDA DE FLOTACIÓN

16. CONTENIDO DE AIRE
Medición con sensor
Medición de la conductividadMedición de la velocidad del sonido

17. TAMAÑO DE BURBUJA
McGill Bubble Size Analyzer (MBSA)
Cámara
Difusor de luz
Cámara de
Ventana
Válvula
Luz
Cámara de
exposición
Tubo de muestreo
CELDA DE
FLOTACIÓN

18. TAMAÑO DE BURBUJA
Imagen típica (columna de laboratorio)
Baja concentración de
espumante
Alta concentración de
espumante

19. TAMAÑO DE BURBUJA
MBSA en operación

20. La dispersión de gas resulta
en una población de burbujas
con un rango de tamaños que
depende de la técnica y
condiciones usadas;
TAMAÑO DE BURBUJA
Definición
condiciones usadas;
La medición del tamaño de
burbujas produce como se
espera una distribución; y
Por razones prácticas, un
diámetro equivalente es
calculado a partir de la
distribución.

21. APLICACIONES

22. CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA
Comparación de celdas
3
4
TAMAÑODEBURBUJAd32,mm
0
1
2
0 1 2 3 4
TAMAÑODEBURBUJAd
TAMAÑO DE BURBUJAd10, mm
Columnas
Celdas industriales
Celda laboratorio
Referencia

23. CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA
Comparación de condiciones de operación
2
3
TAMAÑODEBURBUJAd32,mm
0
1
2
0 1 2 3
TAMAÑODEBURBUJAd
TAMAÑO DE BURBUJAd10, mm
Columna
Celda (auto-aspirada)
Celda (aire forzado)
Referencia

24. CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA
Evaluación de estrategias de operación
80
100
VOLUMENACUMULATIVO,%
0
20
40
60
0 2 4 6 8 10
VOLUMENACUMULATIVO,%
TAMAÑO DE BURBUJA d32, mm
Celda mecánica
Operación normal
Agua en aire
Espumante aire
Espumante alim/aire

25. CONTROL DE TAMAÑO DE BURBUJA
Evaluación de modificación de equipo
2.0
2.5
3.0
TAMAÑODEBURBUJA,mm
d32
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 500 1,000 1,500 2,000
TAMAÑODEBURBUJA,mm
FLUJO DE AIRE, scfm
Celda original
Celda modificada
d10

26. MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE
Operación sin una estrategia
1.86
2.0
2.5
VELOCIDADDEGAS,cm/s
1.12
1.30
1.47
1.72
1.13
1.43
1.86
1.03
1.52
0.88
0.0
0.5
1.0
1.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
VELOCIDADDEGAS,cm/s
CELDA

27. MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE
Curvas ley-recuperación
55
56
57
CONTENIDOZn,%
Creciente max Creciente max
Balanceado max Balanceado min
Decreciente max Decreciente min
51
52
53
54
55
0 20 40 60 80 100
CONTENIDOZn,%
RECUPERACIÓN Zn, %

28. El uso de perfiles de distribución de gas en la etapa de
limpieza del circuito de zinc produjo una ganancia de más
de US$ 2 M/año en Brunswick Mines,
Mediciones de tamaño de burbuja fueron usados para
MANIPULACIÓN DE PERFIL DE AIRE
Beneficios económicos
Mediciones de tamaño de burbuja fueron usados para
identificar y seleccionar un sistema de dispersión de aire
mas eficiente para las columnas en Red Dog. EL cambio de
sistema aumentó la recuperación y la ley de zinc con una
ganancia de US$ 4 M/año, y
El uso de perfiles óptimos de distribución de gas en los
bancos de flotación roughers del circuito concentrador de
cobre, plomo y zinc aumentaron la recuperación de cobre
con ingresos mayores de US$10 M/año.

29. Los avances mas significativos logrados en los últimos 10
años en la flotación de minerales han estado en el
desarrollo de técnicas de medición de variables que
permiten caracterizar los fenómenos que ocurren en la zona
de colección;
COMENTARIOS FINALES
Estado del arte en flotación
de colección;
Las técnicas propuestas para medir variables que permiten
caracterizar la dispersión de aire en la zona de colección
(velocidad superficial de gas, contenido de aire y tamaño de
burbuja) han demostrados ser robustas y reproducibles;
Actualmente continúan esfuerzos enfocados en el desarrollo
de métodos de análisis de espumante y de mediciones para
la caracterización de la zona de espuma; y

30. Las caracterización de la dispersión de aire ha permitido:
Relacionar la operación de celdas y columnas de flotación con
su rendimiento metalúrgico
Desarrollar modelos de circuitos y plantas; y
COMENTARIOS FINALES
Estado del arte en flotación
Desarrollar modelos de circuitos y plantas; y
Separar las interacciones físicas (factores de máquina) y
químicas (espumante y colectores).

31. MUCHAS GRACIAS