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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

             FACULTAD DE INGENIERÍA

     DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA




OPTIMIZACION DEL PERIODO DE MANTENCIÓN DE ELECTRODOS DE PH/ORP
                   EN MINERA LOS PELAMBRES

              ELSON GABRIEL MILLANIR CALFUQUEO




                                      Profesor Guía: Juan Herrera Quiroz




                                    Trabajo de Titulación Presentado en
                                    Conformidad a los Requisitos para
                                    Obtener el Título de Ingeniero de
                                    Ejecución en Electricidad




                        Santiago – Chile

                             2010
© Elson Gabriel Millanir Calfuqueo.

Se autoriza la reproducción parcial o total de esta obra, con fines académicos, por
   cualquier forma, medio o procedimiento, siempre y cuando se incluya la cita
                           bibliográfica del documento.

              Prohibida su reproducción para fines comerciales

                                         .



                                                                                      ii
DEDICATORIA




     A todos los que me apoyaron en esta nueva

                etapa de mi vida especialmente

                                a mi familia….




                                            iii
AGRADECIMIENTOS



       Agradezco a todas las personas que me ayudaron en el desarrollo de este
trabajo aportando sus conocimientos e información técnica.

       Agradezco de forma muy especialmente a mi familia, que de forma muy
amorosa y entregándome su incondicional apoyo, me han acompañado en cada etapa
de mi vida, además a mi señor Jesús quién siempre me da aliento en los momentos
más difíciles de la vida.

       A mi profesor guía Juan Herrera Quiroz, por la dedicación y apoyo que ha
brindado al desarrollo de este trabajo. A mi mentor Don Armando Schneidewind
Ingeniero Senior de Minera Los Pelambres. A Sebastián Alfaro Analytical Business
Driver de Endress+Hauser, quién me ha apoyado con los conocimientos teóricos de la
medición de pH/ORP. A Cristian Aravena Mining Industry Manager de Endress+Hauser
quien cooperó de forma activa en el desarrollo de este proyecto.

       A todos muchas gracias….




                                                                                iv
TABLA DE CONTENIDO



CAPITULO 1: INTRODUCCION......................................................................... 1
   1.1.     ORIGEN Y NECESIDAD ....................................................................... 1
   1.2.     OBJETIVOS GENERAL Y ESPECÍFICO............................................... 3
      1.2.1.       Objetivo General ............................................................................. 3
      1.2.2.       Objetivos específicos ...................................................................... 3
   1.3.     DESARROLLO Y ALCANCES ............................................................... 4
   1.4.     APORTE PERSONAL............................................................................ 5


CAPÍTULO 2: INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS DE MEDICIÓN DE PH Y ORP
............................................................................................................................ 6
   2.1.     PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE PH ........................................................ 6
      2.1.1.       Definición de pH .............................................................................. 6
      2.1.2.       Fundamentos en la medición de PH. .............................................. 8
   2.2.     PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE ORP ................................................... 14
      2.2.1.       Principio de electro neutralidad ..................................................... 16
      2.2.2.       La oxidación .................................................................................. 16
      2.2.3.       Reducción ..................................................................................... 19
      2.2.4.       Número de oxidación .................................................................... 20
      2.2.5.       Aplicaciones .................................................................................. 21


CAPÍTULO 3: MEMOSENS.............................................................................. 22
   3.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TECNOLOGÍA MEMOSENS PARA
   SISTEMAS DE MEDICIÓN DE PH/ORP ....................................................... 22
      3.1.1. La Función Principal de Memosens.................................................. 22




                                                                                                                            v
CAPÍTULO 4: PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS
DE COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES. ................................................. 31
  4.1. INFLUENCIA DEL POTENCIAL REDOX Y PH EN EL PROCESO DE
  FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE EN MINERA LOS
  PELAMBRES ................................................................................................. 31
    4.1.1.      Descripción del Proceso. ............................................................... 32
    4.1.2.      Aspectos Generales. ..................................................................... 32
    4.1.3.      Mecanismo de Adsorción y desorción del Xantato ........................ 35
    4.1.4.      El potencial redox como parámetro químico ................................. 35
    4.1.5.      Adhesión partícula/burbuja............................................................ 38
    4.1.6.      Flotación inducida por colectores .................................................. 39
    4.1.7.      Los colectores tipo sulfhidrílicos para los sulfuros......................... 41
    4.1.8.      El dixantógeno .............................................................................. 42
    4.1.9. Xantato metálico ............................................................................... 43
    4.1.10. Flotación debido a formación de dixantógeno ................................ 43
    4.1.11. Flotación debido a formación de xantato metálico ......................... 45
    4.1.12. Depresión de los sulfuros ............................................................... 47
    4.1.13. Desorción del dixantógeno ............................................................. 49
    4.1.14. Desorción del xantato metálico ...................................................... 50
    4.1.15. Química superficial del Molibdeno .................................................. 51
    4.1.16. Influencia del Ca en la flotación de la Molibdenita .......................... 53
    4.1.17. Separación Diferencial Cu/Mo ........................................................ 55
    4.1.18. Efecto del la dosis de NaHS y potencial ......................................... 57
    4.1.19. Uso del N2 como gas de flotación................................................... 58
    4.1.20. Molienda de la pulpa ...................................................................... 59
    4.1.21. Problemas Asociados a la Separación Selectiva del Mo ................ 59
    4.1.22. Prácticas Operacionales................................................................. 60
    4.1.23. Acondicionamiento con H2SO4 ....................................................... 60
    4.1.24. NaHS con respecto a su acondicionamiento .................................. 60

                                                                                                              vi
4.1.25. Efectos del NaHS ........................................................................... 61
     4.1.26. Altura de espuma ........................................................................... 61
     4.1.27. Tiempo de flotación ........................................................................ 61
     4.1.28. Efecto del flujo de gas .................................................................... 61
     4.1.29. Control de las celdas de flotación ................................................... 62
     4.1.30. % sólido .......................................................................................... 62
CAPÍTULO 5: ESTUDIO DE 2 PUNTOS DE MEDICIÓN DE PH/ORP CON
TECNOLOGÍA MEMOSENS ............................................................................ 65
  5.1. FACTORES IMPORTANTES ACERCA DEL PROCESO DE
  CALIBRACIÓN DE ELECTRODOS DE PH/ORP .......................................... 65
     5.1.1.      El corazón de asunto..................................................................... 65
     5.2. Curvas de valorización – Dificultades para mantener una pendiente
     estable. ....................................................................................................... 77
  5.3.     COMPONENTES DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN PH/ORP ............ 86
     5.3.1.      Descripción del Electrodo de pH ................................................... 86
     5.3.2.      Funcionamiento de un Electrodo de pH ........................................ 87
     5.3.3.      Elementos constructivos ............................................................... 94
     5.3.4       Tipos de electrodos de pH ............................................................ 95
  5.4. PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN DE ELECTRODOS DE
  PH/ORP……………………………………………………………………………98
     5.4.1.      Mantención de analizador de pH/ORP .......................................... 98
  5.4.1.1.       Propósito y aplicación ................................................................... 98
     5.4.2.      Ejecución de la actividad: ............................................................ 100
     5.4.3.      Mantención analizador de ORP .................................................. 103
  5.5. ESTADO DE LA BANDA PERMISIBLE DE ERROR DE PH ANTES Y
  DESPUÉS DE UNA CALIBRACIÓN ............................................................ 106
  5.6.     TIEMPO UTILIZADO PARA REALIZAR LA CALIBRACIÓN.............. 108
  5.7. TIEMPO DE DURABILIDAD QUE PRESENTAN LOS ELECTRODOS
  DE PH/ORP ................................................................................................. 109
  5.8. DESAFÍOS EN LA NUEVA FORMA DE OBTENCIÓN DE DATOS DE
  LA MEDICIÓN A TRAVÉS DE LA TECNOLOGÍA MEMOSENS ................. 110

                                                                                                                     vii
5.9.     REGISTRO DE DATOS Y ALMACENAMIENTO ............................... 115


CAPÍTULO 6: ANÁLISIS DE DATOS OBTENIDOS BASADOS EN LOS
REGISTROS QUE POSEE MINERA LOS PELAMBRES, CURVAS DE
DEVIACIONES OBTENIDAS POR EL SISTEMA PI SYSTEMS ® (PROCESS
INFORMATION) ............................................................................................. 117


CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES.................................................................... 122


REFERENCIAS .............................................................................................. 124


APÉNDICES ................................................................................................... 125
  DOCUMENTACIÓN TÉCNICA .................................................................... 125




                                                                                                              viii
ÍNDICE DE TABLAS




Tabla 4.1. Tipo de xantato formado sobre distintas especies sulfuradas. ......... 47
Tabla 4.2 Influencia del potencial para pulpa de flotación primaria (≈ 40%), a
nivel laboratorio................................................................................................. 63
                                                            Limpieza ( ≈20%), a
Tabla 4.3 Influencia del potencial para pulpa de flotación 1°
nivel laboratorio................................................................................................. 63
Tabla 5-1a. Concentraciones de iones hidrogeno e Hidroxilo en una solución de
agua a 25ºC. ..................................................................................................... 68
Figura 5.1a –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo para el rango de
operación .......................................................................................................... 71
Tabla 5-1b. Los 12 errores comunes efectuados cada día en un sistema de
control de pH..................................................................................................... 75
Tabla No 5.1. Tiempo de Operación sensores de pH en planta de flotación Moly.
........................................................................................................................ 109
Tabla No 5.2. Datos del Transmisor de ORP TAG No 350-AIT-12704A Planta
Moly. ............................................................................................................... 115
Tabla No 5.3. Datos del Transmisor de pH TAG No350-AIT-12503 ............... 116
Tabla 6.1. Registro de desviaciones para el equipo 350-AIT-12503............... 120
Tablas 6.2. Registro de desviaciones para el equipo 350-AIT-12704A. ........ 121




                                                                                                                          ix
ÍNDICE DE FIGURAS




Figura 2.1. Tabla comparativa de distintas sustancias y sus respectivos
números de iones de hidrogeno y de hidroxilo por cantidad de moles por litros. 9
Figura 2.2.Curva de pH. .................................................................................... 11
Figura 2.6. La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox. ............................... 15
Figura 2.7. Trozo de metal oxidado (corroído) .................................................. 15
Figura 2.8. Oxidación del hierro. ....................................................................... 18
Figura 3.1. Imagen en sección de corte para el conector rápido Memosens. ... 22
Figura 3.2. Imagen de un electrodo de pH con tecnología Memosens. ............ 23
Figura 3.3. Diagrama funcional sistema Memosens ......................................... 25
Figura 3.4. Imagen del sistema bayoneta de los conectores Memosens para los
electrodos de pH/ORP. ..................................................................................... 26
Figura 3.5. Clásico Sistema fuera de Línea ...................................................... 27
Figura 3.6. Sistema convencional de medición en línea ................................... 28
Figura 3.7. Memosens revoluciona la estrategia de calibración........................ 29
Figura 3.8. Completo lazo de medición............................................................. 30
Fig. 4.1 Diagrama general del tratamiento de los sulfuros vía flotación. ........... 34
Figura. 4.2 Diagrama conceptual de la separación Cu/Mo. .............................. 35
Figura 4.3. Distintas especies con su respectiva respuesta en el potencial ORP
.......................................................................................................................... 36
Figura. 4.4. Diagrama de estabilidad del xantato. ............................................. 37
Figura. 4.5 Angulo de contacto de una partícula............................................... 38
Figura. 4.6 Probabilidad del resultado de la interacción entre una partícula y una
burbuja de acuerdo a θ. .................................................................................... 39
Figura. 4.7 Esquematización de un colector. .................................................... 40
Figura. 4.8 Partícula recubierta con colector. ................................................... 40



                                                                                                                           x
Figura. 4.9 Comportamiento de una partícula mojable en presencia de colector.
.......................................................................................................................... 41
Figura. 4.10 Estructura generales de los colectores tipos sulfhidrílicos. ........... 41
Figura. 4.11. Formación de dixantógeno en medio acuoso .............................. 44
Figura. 4.12 Formación de dixantógeno sobre partícula conductora o
semiconductora (mineral sulfurado). ................................................................. 44
Fig. 4.13 Partícula recubierta con dixantógeno. ................................................ 45
Fig. 4.14 Oxidación del S de un mineral sulfurado en medio acuoso. .............. 45
Figura. 4.15 Formación de xantato metálico sobre una superficie sulfurada. ... 46
Figura. 4.16 Diagrama Eh-pH del Azufre, 25°C. ..... .......................................... 49
Figura. 4.17 Desorción del dixantógeno. .......................................................... 50
Figura. 4.18 Desorción del xantato metálico. .................................................... 51
Figura. 4.19 Estructura de la Molibdenita. ........................................................ 52
Fig. 4.20 Precipitación del Ca sobre la Molibdenita y limpieza con H2SO4. ...... 54
Fig. 4.21 Diagrama de especies del Ca en función del pH. .............................. 54
Figura. 4.22 Diagrama General de la separación Cu/Mo. ................................. 56
Figura. 4.23 Potencial redox de una pulpa al 40% en sólidos en función de la
dosis de NaHS. ................................................................................................. 57
Figura. 4.24 Recuperaciones en función del potencial redox, a nivel laboratorio.
Pulpa de alimentación de flotación primaria, 40% de sólidos. ......................... 58
Figura. 4.25 Esquematización de la flotación de acuerdo al NaHS agregado. . 60
Figura. 4.26 Variación del potencial con la dosis de NaHS, para diferentes %
sólidos. .............................................................................................................. 63
Figura 4.27 Ubicación Física de las celdas de flotación ................................... 64
Figura 5.1a –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo para el rango de
operación .......................................................................................................... 71
Figura 5.1b –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo que ha sido
aumentada en el rango de 3 a 11 pH. ............................................................... 71



                                                                                                                           xi
Figura 5.1c –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo que ha sido
aumentada en la región neutral ........................................................................ 72
Figura 5-1d Acido y Base débil en la curva de valorización con aéreas
aplanadas. ........................................................................................................ 74
Figura 5-1e. Ejemplos de errores efectuados día a día en un diseño de sistema
de control de pH................................................................................................ 76
Figura 5-2a. Para un acido fuerte y base fuerte, la sensibilidad del sistema de
control y la ganancia de pH del proceso esta concerniente por casi todos los
valores de pH. ................................................................................................... 79
Figura 5-2b. Para un acido débil y una base fuerte, la sensibilidad del sistema
de control y la ganancia de pH del proceso es concerniente para valores de pH
de 6 a 12. .......................................................................................................... 81
Figura 5-2c. Para un acido fuerte y una base débil, la sensibilidad del sistema
de control y la ganancia de pH del proceso es concerniente para valores de pH
de 2 a 8. ............................................................................................................ 83
Figura 5-2d. Para un acido débil y una base débil, la sensibilidad del sistema de
control y la ganancia de pH del proceso es moderada siempre por valores de
ajustes cercanos al punto de equivalencia. ...................................................... 84
Figura 5-2e. Múltiples curvas en forma de S se forman a partir de múltiples
constantes de disociación de ácidos y bases débiles y si están separadas por
más de dos unidades de pH. ............................................................................ 85
Figura 5.3. Electrodo de Vidrio. Vista general y detalle de la membrana
intercambiadora de iones. ................................................................................. 87
Figura 5.4. Esquema de los dos electrodos usados para medir pH. ................. 88
Figura 5.5. Esquema general de los dos electrodos usados para medición de
pH. .................................................................................................................... 89
Figura 5.6. Circuito formado por los electrodos, representados por sus
resistencias aproximadas, y el sistema de adquisición. .................................... 90
Figura 5.7. Circuito de precisión amplificador de la señal de pH. ..................... 91


                                                                                                                        xii
Figura 5-8. Error Alcalino. Un error considerable ocurre cuando hacemos
mediciones de pH con membranas convencionales, en valores arriba de 12. La
membrana pasa a ser sensible a los iones Na+ ................................................ 93
Figura 5.9. Tabla resumen de los distintos tipos de electrodos de pH/ORP.
Gentileza de Endress+Hauser. ......................................................................... 97
Figura 5.9. Imágenes de electrodos de pH modelo Orbipac CPF81D. Uno nuevo
y otro ya en operación. ................................................................................... 106
Figura 5.10. Imágenes de diafragmas de los electrodos de pH Memosens
CPF81D. ......................................................................................................... 107
Figura 5.11. Imágenes de las mediciones realizadas por el equipo instalado en
Terreno v/s el nuevo equipo donde vemos que la desviación que alcanzan no
sobrepasa la banda permisible de error de 0,1 pH. ........................................ 107
Figura 5.12. Nueva forma de realizar las calibraciones utilizando la tecnología
Memosens. ..................................................................................................... 108
Figura 5.13. Esquema de la operación de calibración en terreno con equipos
analógicos de ORP. ........................................................................................ 111
Figura 5.14. La nueva forma de realizar la calibración en laboratorio utilizando la
tecnología Memosens en los electrodos de pH/ORP en Minera Los Pelambres.
........................................................................................................................ 112
Figura 5.15. Resumen donde Minera Los Pelambres a implementado esta
tecnología como un estándar para toda la planta. Gentileza de Armando
Schneidewind Ingeniero Senior. ..................................................................... 113
Figura 5.16. El transmisor de pH con tecnología Memosens indica el estado del
sensor el cual puede indicarnos cuando la curva de pendiente cae por debajo
de los valores de 59,16 mV que es el valor medido para pasar de 1 punto de
pH. .................................................................................................................. 114
Figura 6.1. Diagrama PI del Equipo 350-AIT-12503. Periodo de análisis de 2
meses. ............................................................................................................ 118



                                                                                                                        xiii
En la figura 6.1., se muestra el registro de tendencia del equipo 350-AIT-12503
mediciones de pH. El periodo de análisis corresponde a 2 meses del 27-09-
2010 al 26-11-2010. En ella se ve claramente unos peak pronunciados que no
siguen la tendencia de la variable de proceso. Esto se traduce en
intervenciones de cambio de sensor el cual esta diferenciado por el circulo rojo.
Vemos en el grafico 8 peak dentro del periodo de 2 meses por lo cual
corresponde a una intervención de 7,5 días. Por lo tanto el cambio de sensores
se realiza una vez por turno de mantención (1 turno de mantención de 7 días).
........................................................................................................................ 118
Figura 6.2 Diagrama PI del Equipo 350-AIT-12704A. Periodo de análisis de 2
meses. ............................................................................................................ 119
En la figura 6.2., se muestra el registro de tendencia del equipo 350-AIT-
12704A medición de ORP. El periodo de análisis corresponde a 2 meses del
27-09-2010 al 26-11-2010. En ella se ve claramente unos peak pronunciados
que no siguen la tendencia de la variable de proceso. Esto se traduce en
intervenciones de cambio de sensor que se detalla en el círculo color rojo.
Vemos en el grafico 8 peak dentro del periodo de 2 meses por lo cual
corresponde a una intervención de 7,5 días. Por lo tanto el cambio de sensores
se realiza una vez por turno de mantención (1 turno de mantención de 7 días).
........................................................................................................................ 119
Figura 6.3. Tendencias y desviaciones de la medición de pH en el Proceso.
Equipo 350-AIT-12503. ................................................................................... 120
Figura 6.4. Tendencias y desviaciones de la medición de Redox para el equipo
350-AIT-12704A.............................................................................................. 121




                                                                                                                        xiv
TÍTULO: Optimización del Periodo de Mantención de electrodos de pH/ORP en Minera
           Los Pelambres

CLASIFICACIÓN TEMÁTICA:

AUTOR: Millanir Calfuqueo, Elson, Gabriel.

CARRERA: Ingeniería de Ejecución en Electricidad.

PROFESOR GUÍA: Herrera Quiroz, Juan.

AÑO: 2010


CÓDIGO UBICACIÓN BIBLIOTECA:                                2010 / /
                                      RESUMEN

               El presente trabajo trata sobre la optimización del periodo de mantención
de electrodos de pH/ORP en Minera Los Pelambres, utilizando la tecnología
Memosens aplicada a los sistemas de medición para tales efectos. Para ello, se da una
mirada general al proceso de recuperación a través de la flotación colectiva y selectiva,
la teoría de las variables de pH y ORP.

               El propósito es buscar una metodología para obtener información
de estos dos puntos importantes, periodos óptimos de calibración y el tiempo
apropiado de vida útil del electrodo apoyándose en el registro de datos de cómo
se han ido realizando estas calibraciones en el pasado.

               Este trabajo será de gran ayuda al lector para comprender el proceso de
recuperación de minerales a través de la flotación colectiva y selectiva, la medición de
pH y ORP como variables importantes dentro del proceso y las nuevas tecnologías
utilizadas en la industria de la automatización..




                                                                                      xv
CAPITULO 1:

INTRODUCCION


1.1. ORIGEN Y NECESIDAD

     En los últimos años, el precio del cobre ha experimentado un aumento por
lo que Minera Los Pelambres ha incrementado sus niveles de producción, esto
ha llevado a exigencias en el rendimiento en el proceso de recuperación de
mineral y al uso de nuevas tecnologías tales como Memosens en la
administración de los datos para la medición de pH/ORP.

     Para este nuevo escenario Minera Los Pelambres ha realizado un cambio
general de instrumentos de medición de pH/ORP. Actualmente casi el 90% de
sus puntos de medición de pH/ORP utilizan la tecnología Memosens causando
una revolución de cómo realizar las calibraciones de los electrodos de pH/ORP.
Con esta nueva tecnología se ha visto reducido el tiempo que se necesitaba
para realizar estas calibraciones en terreno, pero ahora se busca el punto
óptimo de cuándo realizar estas calibraciones sin perder en ello la precisión de
la medición y buscar el tiempo óptimo de trabajo que puedan ofrecer los
sensores sin influenciar en la recuperación del mineral en el proceso de
flotación.

     La característica principal de la medición es poder determinar cuando es el
mejor momento para calibrar, sin perder en ello la calidad. Por ejemplo, si el
tiempo de ocurrencia es alto, y al realizar el proceso de calibrar se encuentra un
error muy grande, entonces estos errores se transforman en pérdida de dinero,
ya que significa una mala recuperación de mineral, excesivo gasto en reactivos
y se pierde precisión en el proceso.


                                                                                1
El propósito es buscar una metodología para obtener información de estos
dos puntos importantes, periodos óptimos de calibración y el tiempo apropiado
de vida útil del electrodo apoyándose en el registro de datos de cómo se ha ido
realizando estas calibraciones en el pasado.




                                                                             2
1.2. OBJETIVOS GENERAL Y ESPECÍFICO

1.2.1.Objetivo general
       El presente trabajo tiene como propósito encontrar el periodo óptimo para
realizar la calibración de electrodos de pH y ORP, basándose en registros
históricos de cómo se ha ido realizando la mantención de estos elementos en
Minera los Pelambres. Además se busca establecer cuál es el tiempo de vida
útil del electrodo sin perder en ello la precisión en la recuperación de mineral.

1.2.2.Objetivos específicos
   •    Analizar los esquemas de medición, registro y procedimiento de cómo
        se ha ido realizando la calibración de electrodos de pH.
   •    Determinar   los parámetros para establecer y cuantificar los recursos
        ocupados en el proceso, con el fin de obtener el punto optimo de cuando
        realizar la calibración de electrodos de pH/ORP, acompañado de la vida
        útil que pueden tener estos elementos sin perjudicar la eficiencia en la
        recuperación de minerales en el proceso de flotación de sulfuros de
        cobre.
   •    Comparar y analizar los datos, gráficos y resultados obtenidos antes y
        después de la implementación del sistema de administración de datos
        Memosens en los electrodos de pH.
   •    Contrastar con un sistema de medición instalado en Minera Los
        Pelambres con equipos basado en la tecnología Memosens versus un
        método de mejoramiento del proceso llevando a un aumento de la
        eficiencia de operación del sistema de recuperación de minerales.




                                                                                    3
1.3. DESARROLLO Y ALCANCES

     El siguiente trabajo se desarrollará como un estudio de datos sobre el
proceso de calibración en electrodos de pH/ORP realizados con el sistema
convencional de medición y después aplicando la tecnología Memosens.

     Para ello se analizarán un par de puntos de medición de pH y ORP junto a
los registros históricos del proceso de calibración, tiempo necesario para la
calibración, buffer utilizados, deviación de la banda permisible de error aceptada
por Minera Los Pelambres antes y después de la calibración y el tiempo de vida
que presentaron estos electrodos antes de ser reemplazados.

     Una vez realizado este estudio el autor quiere demostrar cuál es el tiempo
óptimo para realizar una calibración en los electrodos de pH/ORP y cuál es el
tiempo de vida útil de estos electrodos, sin olvidar que el punto más importante
es buscar la eficiencia en la recuperación de mineral de cobre en la flotación.




                                                                                  4
1.4. APORTE PERSONAL

        Bajo este estudio se presenta un análisis basado en mediciones reales y
cuantificables los cuales permitan:

    •    Mostrar la ventaja de la utilización de la tecnología Memosens en
         sistemas de medición pH/ORP.
    •    El autor busca demostrar una metodología para obtener información de
         dos puntos importantes dentro del sistema de mantención y operación
         de Minera Los Pelambres, periodos óptimos de calibración y el tiempo
         óptimo de vida útil del electrodo.
    •    Todo ello queda demostrado en que el enfoque no va orientado en
         ahorrarse dinero en electrodos o en buffer de calibración si no en buscar
         la óptima recuperación de mineral de la planta, mejorar la recuperación
         y optimizar el consumo de los reactivos para tal efecto




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CAPÍTULO 2:


INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS DE MEDICIÓN DE PH Y ORP


2.1. PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE PH



2.1.1. Definición de pH
       Las reacciones más importantes son probablemente las que tienen lugar
en disolución acuosa. Todas las reacciones biológicas, y gran número de las
efectuadas en laboratorio, se realizan en el seno del agua.
       Una sustancia en dilución acuosa se disocia en fragmentos menores
(iones) y se establece un equilibrio entre la especie no disociada y sus partes
componentes. Una vez establecido el equilibrio, la unión de ambos iones para
reconstruir el compuesto se produce con la velocidad precisa para compensar
la disociación.
       La expresión de la constante de equilibrio, Keq, para la disociación del
agua es:


                                     ሾ‫ ܪ‬ାሿሾܱ‫ ି ܪ‬ሿ
                             ‫ܭ‬௘௤   =              	(1)	
                                       ሾ‫ܪ‬ଶ ܱሿ


       Donde los corchetes representan las concentraciones en moles por litro.
     En disoluciones razonablemente diluidas, el valor de [H2O], es
prácticamente constante. La cantidad de agua que se consume o se forma
durante una reacción química es pequeña, en comparación con la cantidad total
de agua presente.
Por ello puede escribirse como:

                                                                                 6
‫ܭ‬௔ = ሾ‫ ܪ‬ାሿሾܱ‫ି ܪ‬ሿ		(2)
        Esta constante de equilibrio, Ka, se llama producto iónico del agua y varía
con la temperatura. Su valor es 1,0*10-14 a 25 ºC. En el agua pura las
concentraciones de H+ y OH- valen cada una 1,0*10-7.
        Si se añade un ácido al agua, la concentración de hidrogeniones (H+)
aumenta sobre el valor 1,0*10-7, pero como el producto iónico permanece igual
a 1,0*10-14, la concentración de aniones hidroxilo (OH-) desciende por debajo de
1,0*10-7. De modo análogo, cuando se añade una base al agua, la
concentración de cationes H+ disminuye. Puesto que las potencias grandes de
diez son incómodas de manejar, se ha introducido una notación logarítmica,
llamada escala de pH. El símbolo pH significa “potencia negativa de la
concentración de ión hidrógeno.” (2) El pH es el logaritmo cambiado de signo de
[H+]:
                               ‫݃݋݈− = ܪ݌‬ଵ଴ ሾ‫ ܪ‬ାሿ		(3)
        En el agua pura el pH es 7. Todas la soluciones neutras tienen este valor
para el pH, mientras que el de las ácidas es menor que 7, y el de las básicas,
mayor.
        Por lo que pH es un número que describe el grado de acidez (H+) o
alcalinidad (OH-) de una solución. Se relaciona con la actividad de los iones
Hidrógeno.
Pondus hydrogenii = Peso del Hidrógeno

Potentia hydrogenii = Potencia del Hidrógeno




                                                                                 7
2.1.2. Fundamentos en la medición de PH.
       En 1906, el biólogo Cremer, descubrió que se produce un potencial
(voltaje) en los límites de una membrana de vidrio || en contacto con una fase
de agua, dependiendo de la actividad de los H+ ion (protones).

       En 1909, el químico danés Soren Peter Sorensen define el potencial de
Hidrógeno (PH) como el logarítmo negativo de la actividad molar de los iones
de hidrógeno.

                     +
PH = − log H

       Estos efectos en la fase límite en la actualidad siguen siendo usados en
los clásicos electrodos de PH como también en los electrodos del tipo ISFET (
Ion Sensitive Field Effect Transistor).




                                                                              8
Figura 2.1. Tabla comparativa de distintas sustancias y sus respectivos
números de iones de hidrogeno y de hidroxilo por cantidad de moles por litros.




                                                                            9
El potencial (voltaje) que se produce en la fase límite formada por la
membrana de vidrio y la fase de agua, puede calcularse mediante la ecuación
de Nernst:

     La ecuación de Nernst define el cambio de potencial (59.16mV @ 25 °
                                                                       C)
cuando el PH cambia de un valor al siguiente. Se llama gradiente del electrodo
y cambia a medida que el electrodo envejece.

La ecuación de Nernst se presenta como:

                                        ܴ∗ܶ           1
                           ‫ܧ = ܧ‬଴ − ൤       ൨ ∗ log ൬ ା ൰
                                        ݊∗‫ܨ‬          ‫ܪ‬

E = 59.16 mV / 25 ° per pH Conocido como Pendien te (slope)
                  C

E = Diferencia de Potencial o Voltaje.

EO = Potencial Redox estándar a pH = 7.0

R = Constante de los gases perfectos (8.31439 joule/mol and °
                                                            C)

T=Temperatura absoluta en °
                          Kelvin (273,15 + 25 ° = 298,15 °
                                              C          Kelvin)

F = Consante de Faraday (96493 coulomb/equivalent)

n = Valencia del ion a ser medido (hydrogen = 1)

H+ = Actividad del ion, actividad del ion de Hidrógeno.

     La temperatura "T" juega un rol importante en la ecuación de Nernst como
una variable cuantitativa. El Potencial se incrementa con el incremento de la
temperatura.

     El voltaje cambia 0.2 mV por paso de pH y 1 C, con paso de Ph de 0,0033.




                                                                           10
Figura 2.2.Curva de pH.



Determinando el potencial según el nivel de PH.

Ejemplo 1: Determinar el potencial de la solución de PH 4 a 25°
                                                              C.

                               1 
 E = E 0 + 0,198417 * TK * log + 
                              H 
 PH = 4 a 25 C.
              o


 PH 7 0,0000001
        =         = 0,001
 PH 4      0,0001
 E 0 = 0 mV
                                            1
 E = + 0,198417 * (273,16 + 25) * log (        )
                                          0,001
 E = − 59,16 * log (0,001)
 E = 59,16 * 3 = 177,48




                                                                   11
Ejemplo 2: Determinar el potencial de la solución de PH 13 a 25 °
                                                                C.


                              1 
 E = E0 + 0,198417 * TK * log + 
                             H 
 PH = 13 a 25 C.
              o


 PH 7      0,0000001
        =              = 1000000
 PH 13 0,0000000000001
 E0 = 0 mV
                                             1
 E = + 0,198417 * (273,16 + 25) * log (           )
                                          1000000
 E = − 59,16 * log (1000000)
 E = − 59,16 * 6 = −354,96




Figura 2.3. Pendiente del electrodo de pH: 54,20 mV/pH a 0 ° 59,16 mV/pH y
                                                           C
25 ° 74,04 mV/pH a 100 °
   C                   C




                                                                             12
Ejemplo:

pH 4 a 0 ° = 162,6 mV
         C

pH 4 a 25 ° = 177, 48 mV
          C

Diferencia: 14,88 mV = pH 0,25




Figura 2.4. Tabla de valores de milivolts asociados a los cambios de pH.




Figura 2.5. Valores de pH en algunos elementos productos químicos.




                                                                           13
2.2. PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE ORP




   Las   reacciones       de reducción-oxidación (también conocidas como
reacciones redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta
transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno
oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada
respectivamente).

   Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento
que ceda electrones y otro que los acepte:

   •   El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones
       de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación,
       es decir; oxidándose.
   •   El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos
       electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es
       decir; reducido.

Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio se convierte en
un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda
establecida mediante lo que se llama un par redox. Análogamente, se dice que
cuando un elemento químico capta electrones del medio se convierte en un
elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor reducido.




                                                                             14
Figura 2.6. La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox.




Figura 2.7. Trozo de metal oxidado (corroído)




                                                           15
2.2.1. Principio de electro neutralidad

      Dentro de una reacción global redox, se da una serie de reacciones
particulares a las cuales se les llama semirreacciones o reacciones parciales.

       2 Na+ + 2 Cl− → 2 Na + Cl2

o más comúnmente:

       2 NaCl → 2 Na + Cl2

      La tendencia a reducir u oxidar a otros elementos químicos se cuantifica
por el potencial de reducción, también llamado potencial redox.

      Una titulación redox es una en la que un indicador químico indica el
cambio en el porcentaje de la reacción redox mediante el viraje de color entre el
oxidante y el reductor.


2.2.2. La oxidación

      La oxidación es una reacción química muy poderosa donde un
compuesto cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación.

      Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción
es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto. Este
cambio no significa necesariamente un intercambio de electrones. Suponer esto
-que es un error común- implica que todos los compuestos formados mediante
un proceso redox son iónicos, puesto que es en éstos compuestos donde sí se
da un enlace iónico, producto de la transferencia de electrones.

      Por ejemplo, en la reacción de formación del cloruro de hidrógeno a partir
de los gases dihidrógeno y dicloruro, se da un proceso redox y sin embargo se
forma un compuesto covalente.

                                                                                 16
Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una
sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede
electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de
reacciones redox.

      La propia vida es un fenómeno redox. El oxígeno es el mejor oxidante
que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace) y sin
embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.

      La sustancia más oxidante que existe es el catión KrF+ porque fácilmente
forma Kr y F+.

      Entre otras, existen el permanganato de potasio (KMnO4), el óxido de
cromo (VII) (Cr2O7), el agua oxigenada (H2O2), el ácido nítrico (HNO3), los
hipohalitos y los halatos (por ejemplo el hipoclorito sódico (NaClO) muy
oxidante en medio alcalino y el bromato potásico (KBrO3)). El ozono (O3) es un
oxidante muy enérgico:

      Br− + O3 → BrO3−

      El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas
reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de
átomos de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa. Sin embargo, la
oxidación y la reducción puede darse sin que haya intercambio de oxígeno de
por medio, por ejemplo, la oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la
reducción de cloro a cloruro de sodio:

      2 NaI + Cl2 → I2 + 2 NaCl




                                                                               17
Esta puede desglosarse en sus dos semirreacciones correspondientes:

   •   2I− → I2 + 2 e−
   •   Cl2 + 2 e− → 2 Cl

Ejemplo

   El hierro puede presentar dos formas oxidadas:

   •   Óxido ferroso: FeO.
   •   Óxido férrico: Fe2O3




Figura 2.8. Oxidación del hierro.




                                                                         18
2.2.3. Reducción

        En química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo
o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este
proceso es contrario al de oxidación.

       Cuando un ion o un átomo se reduce presenta estas características:

   •    Gana electrones.
   •    Actúa como agente oxidante.
   •    Es reducido por un agente reductor.
   •    Disminuye su estado o número de oxidación.

Ejemplo

El ion hierro (III) puede ser reducido a hierro (II):

        Fe3+ + e− → Fe2+

   En química orgánica, la disminución de enlaces de átomos de oxígeno a
átomos de carbono o el aumento de enlaces de hidrógeno a átomos de carbono
se interpreta como una reducción. Por ejemplo:

   •    CH≡CH + H2 → CH2=CH2 (el etino se reduce para dar eteno).
   •    CH3–CHO + H2 → CH3–CH2OH (el etanal se reduce a etanol).




                                                                            19
2.2.4. Número de oxidación

       La cuantificación de un elemento químico puede efectuarse mediante su
número de oxidación. Durante el proceso, el número de oxidación del elemento;
aumenta. En cambio, durante la reducción, el número de oxidación de la
especie que se reduce, disminuye. El número de oxidación es un número entero
que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando
forma un enlace determinado.

El número de oxidación:

   •   Aumenta si el átomo pierde electrones (el elemento químico que se
       oxida), o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos.
   •   Disminuye cuando el átomo gana electrones (el elemento químico que se
       reduce), o los comparte con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

Reglas para asignar el número de oxidación

   •   El número de oxidación de todos los elementos sin combinar es cero.
       Independientemente de la forma en que se representen.
   •   El número de oxidación de las especies iónicas monoatómicas coincide
       con la carga del ion.
   •   El número de oxidación del hidrógeno combinado es +1, excepto en los
       hidruros metálicos, donde su número de oxidación es –1 (ej: AlH3, LiH)
   •   El número de oxidación del oxígeno combinado es –2, excepto en los
       peróxidos, donde su número de oxidación es –1 (ej.:Na2O2, H2O2).
   •   El número de oxidación en los elementos metálicos, cuando están
       combinados es siempre positivo y numéricamente igual a la carga del
       ion.




                                                                                20
•   El número de oxidación de los halógenos en los hidrácidos y sus
       respectivas sales es –1, en cambio el número de oxidación del azufre en
       su hidrácido y respectivas sales es –2.
   •   El número de oxidación de una molécula es cero. O lo que es lo mismo,
       la suma de los números de oxidación de los átomos de una molécula
       neutra es cero.


2.2.5. Aplicaciones

       En la industria, los procesos redox también son muy importantes, tanto
por su uso productivo (por ejemplo la reducción de minerales para la obtención
del aluminio o del hierro) como por su prevención (por ejemplo en la corrosión).

       La reacción inversa de la reacción redox (que produce energía) es la
electrólisis, en la cual se aporta energía para disociar elementos de sus
moléculas.




                                                                              21
CAPÍTULO 3:


MEMOSENS


3.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TECNOLOGÍA MEMOSENS
       PARA SISTEMAS DE MEDICIÓN DE PH/ORP



   La técnica de medición del pH en el día a día industrial Son precisamente
los parámetros de los análisis de procesos – incluyendo las mediciones de pH –
los que requieren con mayor frecuencia que otras magnitudes una calibración o
ajuste periódicos y un mantenimiento regular.



3.1.1. La Función Principal de Memosens.




Figura 3.1. Imagen en sección de corte para el conector rápido Memosens.



   •   La conexión eléctrica entre el cable y el electrodo es inductivo
   •   La conexión inductiva provee de energía al cabezal del electrodo
   •   Además, es posible realizar una transmisión de señal entre el cabezal del
       electrodo y el cable de acoplamiento en ambas direcciones

                                                                             22
Los sensores digitales trabajan según este principio, ya que han sido
           ores
puestos a prueba en muchas otras áreas, por ejemplo, en cepillos de dientes
eléctricos. Además de esto, la señal de transmisión se lleva a cabo entre el
cabeza y de acoplamiento de cable en ambas direcciones. Por lo tanto, la
                         del
causa de los problemas derivados de la humedad y / o CEM (Compatibilidad
electromagnética) se elimina definitivamente.

   Esto permite una revolución en la estrategia de mantenimiento, ya que sólo
el sensor en sí mismo influye en el valor medido. La Transferencia de datos
desde el cabezal del electrodo hacia el cable de conexión al transmisor es
                                        cable
digital, sin ningún tipo de impacto en la señal de medición Tecnología del
sensor digital




Figura 3.2. Imagen de un electrodo de pH con tecnología Memosens.
          .




                                                                          23
•   Memosens convierte el electrodo de vidrio en un sensor digital con
       memoria integrada
   •   La conversión de señal analógica en la cabeza del sensor
   •   No es necesario una calibración en terreno, puesto que ahora la
       calibración se realiza en laboratorio obteniendo un alto grado de calidad
       al tener condiciones ideales
   •   Almacenamiento de los datos de calibración en el cabezal del electrodo
   •   Fácil intercambio de sensores por sensores calibrados desde el
       laboratorio
   •   Instalación simplificada a través de una mayor distancia entre el sensor y
       transmisor

   Todos los típicos problemas de los sistemas de medición analógica tales
como humedad, corrosión y CEM son eliminados desde su causa. (CEM
Compatibilidad electromagnética.

   Los sensores digitales convierten la señal analógica de medición, por
ejemplo el sensor de pH, en una señal digital en el cabezal que es
completamente hermético. Este se transmite sin interferencias y sin influencias.

   Además, el almacenamiento de los datos en el cabezal del electrodo permite
un intercambio simple y mecánica de los sensores en el campo con los ya
calibrados. Al acoplamiento, los datos de calibración almacenados en el sensor
se cargan en el transmisor. El punto de medición puede ser puesto
directamente en la operación de nuevo.

   La calibración de los sensores se realiza en un laboratorio bajo condiciones
ideales y reproducibles.




                                                                               24
Figura 3.3. Diagrama funcional sistema Memosens




                                                  25
Figura 3.4. Imagen del sistema bayoneta de los conectores Memosens para los
electrodos de pH/ORP.




                                                                         26
Figura 3.5. Clásico Sistema fuera de Línea


   •   Posibilidades de análisis en línea aún no son explotados
   •   Posibilidad de cambio del valor de pH durante el transporte causados
       por:

Desplazamiento del equilibrio químico

       Absorción / salida de gases de compuestos volátiles (por ejemplo CO2)
       Incluso hoy en día, en muchas plantas el análisis de          parámetros
importantes, como por ejemplo, pH se realiza fuera de línea.
Una muestra es tomada desde el proceso y transportada al laboratorio, donde
este es analizado.

Los siguientes puntos son críticos:

   •   El análisis es solo una representación de las condiciones de proceso.
   •   Proporcionar muestras representativas
   •   Posible cambio del valor de pH durante el transporte
   •   Tiempo de duración entre el muestreo y el resultado del análisis




                                                                               27
Figura 3.6. Sistema convencional de medición en línea



      Usando sistemas de medición en línea, el proceso puede ser
monitoreado o controlado en línea y en tiempo real.

      Los sistemas convencionales de medición usando sensores análogos
demandan calibraciones de estos sensores en terreno. Estas aplicaciones
muestran que los lugares de medición habituales no son lugares de fácil acceso
lo cuales pueden influenciar en la calidad de la calibración.

      El especialista en tecnología de proceso analítico tiene que realizar todas
las acciones de mantenimiento, incluyendo la calibración en terreno. Como un
valor medio, se puede suponer que esto se lleve a cabo en 20 a 30 minutos.


                                                                              28
Figura 3.7. Memosens revoluciona la estrategia de calibración.



Memosens revoluciono la estrategia de calibración.

Los sensores digitales son sólo cambiados mecánicamente en terreno por el
personal de planta. El mantenimiento y calibración se realiza de forma
centralizada en el laboratorio.

      Esto reduce de manera drástica los tiempos de inactividad del proceso y
mejora la calidad de la producción gracias a la calibración más precisa del
sensor.




                                                                          29
Figura 3.8. Completo lazo de medición


     Memosens ofrece la posibilidad de dividir el lazo complete de medición en
dos partes:

       Los sensores digitales con tecnología Memosens componen la primera
parte de la cadena de medición. El cable digital Memosens y el transmisor
posiblemente integrados en un sistema PCS componen la segunda parte de la
transferencia de datos digitales.

       Una calificación de la transferencia de datos digitales se realiza sobre el
terreno, mientras que la calibración de la cadena de medición se puede hacer
en el laboratorio.




                                                                               30
CAPÍTULO 4:


PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE
COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES.



4.1. INFLUENCIA DEL POTENCIAL REDOX Y PH EN EL
      PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS
      DE COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES



      Para empezar a introducirnos en el proceso de recuperación de mineral a
través del proceso de flotación colectiva y/o selectiva daremos una pequeña
explicación del proceso de recuperación de minerales en Minera Los Pelambres
específicamente en la planta de recuperación de Molibdeno.




                                                                          31
4.1.1.Descripción del Proceso.
       La recuperación por flotación de la Molibdenita (MoS2) es un paso
fundamental en la producción de Molibdeno (Mo), debido a que es el único
método usado actualmente para su beneficio desde las menas de este
elemento. A causa de un número de factores, actualmente la Molibdenita es la
única fuente de Molibdeno y es extraído desde menas exclusivamente por
flotación. De aquí nuestra atención e interés en esta materia.

       El Molibdeno es encontrado en la naturaleza en muy pequeñas
cantidades, su concentración en rocas cristalinas se encuentra entre 1 a 1.5
ppm. Su alta dispersión y diseminación en la corteza terrestre y su marcada
tendencia a ser depositado en la forma de Molibdenita.

4.1.2.Aspectos Generales.
       El proceso de los minerales sulfurados, normalmente presenta el
siguiente tratamiento, reducción de tamaño desde 1.5 mt hasta un tamaño de 3
a 5 cm, el cual es denominado etapa de chancado y es realizado casi siempre
por vía seca, luego viene la etapa de molienda normalmente realizada en
húmedo, que reduce desde un tamaño de 5cm hasta aproximadamente 80% -
250#, teniendo ambas etapas por objetivo la liberación de las especies
sulfuradas. Luego, la pulpa (mineral + agua) es sometido al proceso de flotación
donde se agregan reactivos específicos para los minerales sulfurados
denominados colectores, los que se adsorben sobre su superficie, obteniéndose
así el par sulfuro/colector que presenta afinidad por la fase gaseosa, con lo que
se consigue separar los sulfuros de la ganga en celdas donde es dispersa la
fase gaseosa. Los sulfuros se acumulan en un flujo denominado concentrado,
obteniéndose paralelamente otro flujo denominado cola o ganga que contiene
las especies que no flotan. En la Figura 4.1 se presenta un diagrama general de
del tratamiento de los sulfuros vía flotación.



                                                                              32
Se debe indicar, que la tecnología actual permite que el mineral
chancado pueda ser lixiviado, con el fin de disolver las especies sulfuradas en
forma selectiva, evitando así la etapa de flotación. Aunque se debe aclarar, que
la lixiviación de los sulfuros desde el mineral en la actualidad es una tecnología
más cara en comparación a la obtención del concentrado para su posterior
etapa de Fundición y Refinería, por lo que la tecnología de flotación para los
sulfuros en la actualidad tiene su aplicación asegurada.

      En el caso de los concentrados de Cu, estos normalmente vienen
acompañados con ciertas cantidades de otras especies como son: ZnS
(escalerita), PbS (galena), Mo2S (Molibdenita), Ag, etc. De las especies
enumeradas el Mo se encuentra en el rango de 0.5 a 2.5% y debido a su precio,
se hace rentable separar selectivamente esta especie del concentrado de Cu,
haciendo así del Molibdeno un subproducto del Cu.

      La separación diferencial de Mo/Cu se realiza normalmente mediante la
adición de reactivos depresores, que cumplen la función de desorber los
colectores, medio en el cual la Molibdenita mantiene aún su propiedad a flotar,
mientras los otros sulfuros se depresan, con lo que se consigue la separación
diferencial Cu/Mo. Se debe aclarar, que los mecanismos que gobiernan dicha
separación serán explicados en detalle más adelante. En la figura 4.2 se
muestra el diagrama conceptual de la separación Cu/Mo.




                                                                               33
Mineral



                                    Chancado
                        (+)


                                   Clasificación

                                           (-)

                                    Molienda
                        (+)


                                   Clasificación

                                           (-)

                 Cola                Flotación           Concentrado


Fig. 4.1 Diagrama general del tratamiento de los sulfuros vía flotación.




                                                                           34
Concentrado
                             Colectivo
                              Cu/Mo




                              Flotación            Depresor Selectivo
                                                     de Cu (NaHS)
                              Diferencial




       Concentrado                                Concentrado
        Cu (Cola)                                     Mo


Figura. 4.2 Diagrama conceptual de la separación Cu/Mo.



4.1.3.Mecanismo de Adsorción y desorción del Xantato
      Para entender los mecanismos por los que se separa la Molibdenita de
los otros sulfuros, es necesario entender los mecanismos de flotación de las
especies sulfuradas.

4.1.4.El potencial redox como parámetro químico
      En medio acuoso existen varios parámetros que gobiernan la química del
sistema, como por ejemplo el pH, el potencial redox (Eh), la temperatura,
presencia de acomplejantes, etc. Con respecto al potencial redox, este
comúnmente se conoce como potencial, y viene a ser una medida relativa de
la energía del sistema, siendo los cambios de potencial los de mayor interés
para el químico o metalurgista.




                                                                          35
La medición de potencial del medio acuoso se mide con electrodos, los
que tienen diferentes escalas, siendo el más usado la escala con respecto al de
plata cloruro de plata (Ag/AgCl).

      En la escala de potencial, un aumento de este parámetro es aportado por
especies denominadas oxidantes y una disminución lo aporta las especies
denominadas reductoras. A continuación se enumeran distintas especies con su
respectiva respuesta en el potencial.

     Oxidantes                -    NaClO      Hipoclorito de sodio
    Aumentan el               -    H2O2      Agua de oxigenada
     Potencial                -    Cl2       Cloro gaseoso
                              -    O2        Oxígeno
                                     3+
                              - Fe           Férrico




                                  - H2O      Agua
      Agentes                     - N2       Gas nitrogeno
      Neutros                            -
                                  - Cl       Ión cloruro



                              - NaHS Sulfidrato de sodio
                              - Na2S Sulfuro de sodio
                              - H2   Hidrógeno gaseoso
                                         o
                              -    Cu        Cobre metálico
                                      2+
    Reductores                -    Fe        Ferroso
   Disminuyen el              -    CO        Monoxido de carbono
     Potencial                -    SO2       Dioxido de azufre



Figura 4.3. Distintas especies con su respectiva respuesta en el potencial ORP




                                                                             36
La mezcla de un agente oxidante y reductor, produce especies neutras,
como por ejemplo:

4O2   +    2HS-                              =    2SO42- + 2H+                                (4.1)

Oxidante             Reductor                         Especie Neutra

      Es común representar las especies predominantes en función del pH y
potencial en los denominados diagramas de Pourbaix. En la Figura 4.4, se
presenta el diagrama de estabilidad del xantato, observándose claramente que
el dixantógeno es estable a potenciales altos (potencial oxidante) y el ión
xantato a potenciales bajos (potencial reductor).

                                          1000
                                           800                                        O2

                                           600
           Potencial (Eh), mV/(Ag/AgCl)




                                           400

                                           200
                                                                   H2O
                                             0                                              X2
                                                                                      (dixantogeno)
                                           -200
                                                                                         -
                                           -400                                        X
                                           -600                                   (ión xantato
                                                          H2                  siempre en solución)
                                           -800

                                          -1000
                                                  0   2        4         6        8     10    12      14
                                                                             pH


Figura. 4.4. Diagrama de estabilidad del xantato.




                                                                                                           37
4.1.5.Adhesión partícula/burbuja
        Una partícula en medio acuoso presenta atracción o rechazo por el agua,
lo que está gobernada únicamente por las propiedades superficiales del sólido y
el medio. Para cuantificar esta propiedad se usa el concepto de ángulo de
contacto (θ), el cual se define como el ángulo formado por la superficie de la
partícula y la interfase gas/líquido (Figura 4.5). Según esta definición las
partículas mojables presentarán valores pequeños de θ y las no mojables
valores altos de θ.




  Gas
                   Líquido
                                                 Gas

               θ                                        θ Líquido
                    Sólido                                Sólido


 a) partícula no mojable (hidrofílica)   b) partícula mojable (hidrofóbica)

Figura. 4.5 Angulo de contacto de una partícula.


        De acuerdo a lo explicado, una partícula con un valor pequeño de θ
presenta atracción por la fase gaseosa, por lo tanto, una mayor probabilidad a
flotar, inversamente, una partícula con un gran valor de θ presenta poca
atracción por la fase gaseosa, en consecuencia, una baja probabilidad a flotar.
La Figura 4.6 esquematiza el resultado del encuentro de una partícula con un
burbuja en un medio acuso de acuerdo a su ángulo de contacto.




                                                                              38
Medio                                           Medio
 Acuoso                                          Acuoso




          Partícula    Burbuja                      Partícula       Burbuja

             Ascenso del                                          Ascenso de la
                                                   Descenso de
               sistema                                               burbuja
                                                   la partícula
              (flotación)

                                                b) partícula con θ grande
a) partícula con θ pequeño

Figura. 4.6 Probabilidad del resultado de la interacción entre una partícula y una
burbuja de acuerdo a θ.


      En general            los   minerales sulfurados    no presentan una buena
probabilidad de flotar en medio acuoso, excepto la Molibdenita.

4.1.6.Flotación inducida por colectores
      Cuando una partícula no presenta una buena adherencia sobre la
burbuja y por lo tanto, poca tendencia a flotar, se induce la flotabilidad con
reactivos llamados colectores, los que se adsorben sobre la superficie de
ciertas partículas. Entendiéndose por adsorción el proceso por el cual una
sustancia se adhiere a una interfase sólido/líquido. Los colectores son
sustancias orgánicas, con una parte que presenta atracción por el agua (polar)
y la otra rechazo (no polar), tal como se muestra en la Figura 4.7.




                                                                                  39
no polar              polar (atracción
        (rechazo al agua)           por el agua)



Figura. 4.7 Esquematización de un colector.


      Para que un colector actúe como tal, su parte polar debe adsorberse con
dirección a la partícula y su parte no polar con dirección al medio acuoso
(Figura 4.8). Debido a que la partícula queda recubierta con el colector con su
parte no polar dirigida hacia el medio acuoso, el resultado es que el par
partícula/colector presenta rechazo por el medio acuoso y por lo tanto, una
fuerte atracción por la fase gaseosa, con alta probabilidad a flotar (Figura 4.9).




                                  partícula




Figura. 4.8 Partícula recubierta con colector.




                                                                                 40
H2O                                         H2O



    partícula                                                           burbuja
                              burbuja                  partícula
                                                                        de aire




a) Sin colector.                              b) Con colector.

Figura. 4.9 Comportamiento de una partícula mojable en presencia de colector.


4.1.7.Los colectores tipo sulfhidrílicos para los sulfuros
        Debido a la         baja flotabilidad que presentan los minerales sulfurados
(excepto la Molibdenita), se hace el uso de colectores para incentivar la
adherencia partícula/burbuja, estos reactivos son del tipo sulfhidrílicos y se
caracterizan por contener dos átomos de azufre en la parte polar, ello le
confiere una gran afinidad respecto a todos los minerales sulfurosos, los cuales
por consiguiente, pueden separarse de manera muy selectiva de la ganga.
Estos colectores también son conocidos como mercaptanos, dividiéndose en 2
grupos: los xantato y los ditiofosfatos, los que tienen las siguientes estructuras
generales de acuerdo a la Figura 4.10, Donde R es la parte orgánica de la
molécula:

                      S                           R1   -O          S
    R   -O-C                                                   P
                      S-K                         R2   -O          SK


Xantatos                                     Ditiofosfatos

Figura. 4.10 Estructura generales de los colectores tipos sulfhidrílicos.




                                                                                  41
De estos tipos de colectores los xantatos, son los de mayor uso
industrial. El xantato también puede ser representado por la siguiente formula:
ROCS2K ó XK, Siendo el grupo R repelente al agua y OCS2K afín al agua. En
medio acuoso alcalino el xantato se disuelve en la siguiente forma iónica, el que
se representa como X- y es conocido como el ión xantato:
       esenta




      A continuación detallaremos los compuestos que se forman en la
flotación de los sulfuros, debiendo indicarse que los otros colectores
  otación
sulfhidrílicos tienen un comportamiento semejante.

4.1.8.El dixantógeno
      El ión xantato (X-) en medio acuoso y relativamente oxidante, produce la
siguiente reacción química:

O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O                   (reacción parcial)         (4.2)

4X-   = 2 X2 + 4e                       (reacción parcial)         (4.3)

O2 + 4H+ + 4X- = 2H2O + 2X2             (reacción total)           (4.4)

      Esta reacción en medio acuoso procede en forma lenta y forma la
molécula X2 llamada dixantógeno, la cual tiene la siguiente fórmula estructural:
                               ,




En la molécula anterior los grupos R siguen siendo repelentes al agua.


                                                                              42
4.1.9. Xantato metálico
       El ión xantato (X-) puede enlazarse con iones metálicos y formar los
respectivos xantatos metálicos, como por ejemplo: CuX, CuX2, PbX2, FeX2.
Teniendo para el caso del CuX la siguiente fórmula estructural.
                                                   estructur




Donde el grupo R es repelente al agua.

4.1.10. Flotación debido a formación de dixantógeno
       Como se dijo en la sección 4.1.8, la formación del dixantógeno (X2) en
medio acuoso es muy lento debido a que la transferencia de electrones en este
medio es lenta (Figura 4.11). Por lo tanto, la reacción total 4.5, será acelerada
                           ).
cuando se produzca sobre una superficie conductora o semiconductora que
acelere el transporte de los electrones, esto debido a que los electrones viajan a
través de las superficies de dichas partículas con mayor facilidad y velocidad,
(tal como se muestra en la Figura 4.12). Es decir se produce la formación del
                                      ).
dixantógeno es factible sobre dichas superficies con la parte no polar (R)
dirigida hacia el medio acuoso (Figura 4.13), con el resultado que la partícula
           cia                             ),
queda recubierta con el reactivo y se transforma en un sólido hidrofóbico
                        reactivo
(repelente al agua).

       En general los minerales sulfurados son semiconductores y por lo tanto,
ayudarían al transporte de electrones en medio acuoso. De acuerdo a esto, el
xantato en medio acuoso en presencia de un mineral sulfurado y un oxidante
(como el O2), daría lugar a la formación del dixantógeno sobre su superficie,
haciendo que el mineral sea repelente al agua y a la vez pueda adherirse a una
burbuja y por lo tanto flotar.

O2 + 4H+ + 4X- = 2H2O + 2X2                                        (4.5)


                                                                               43
Medio
                  Acuoso
                                          -
                                      X
                            O2
                                                      +
                                                   H



                            H2O               X 2(SOLUCIÓN)




Figura. 4.11. Formación de dixantógeno en medio acuoso


                  Medio
                                                   O2
                 Acuoso                                   +
                                                          H
                                                          : H O
                                                             2


                          partícula               e

                                                              -
                                                             X (SOLUCIÓN)
                                                             :
                                                          X 2(SÓLIDO)




Figura. 4.12 Formación de dixantógeno sobre partícula conductora o
semiconductora (mineral sulfurado).




                                                                            44
Medio
                    Acuoso

                                           partícula




                      Dixantogeno
                          (X2)        Partícula no mojable
                                       (repelente al agua)


Fig. 4.13 Partícula recubierta con dixantógeno.


4.1.11. Flotación debido a formación de xantato metálico
      Los minerales sulfurados en medio oxidante (O2) y alcalino sufren una
oxidación, lo que hace que la molécula de azufre (S) del mineral (MS) se oxide
a especies del tipo SO32- (Figura 4.14), esto según las siguientes reacciones:

      O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O                                                        (4.6)

      MS(sólido) + 3H2O = M2+(sólido) + SO32- + 6H+ + 6e                           (4.7)

      2MS(sólido) + 3O2     = 2M2+(sólido) + 2SO32- + 2H2O                         (4.8)



                      Medio                                     O2
                                                                           +
                     Acuoso                                                H
                                                                           : H2O


                                    partícula       e



                                                            +         -
                                      MS                M            X
                                           MS   MS MS
                                                                      2-
                                                                SO3




Fig. 4.14 Oxidación del S de un mineral sulfurado en medio acuoso.




                                                                                           45
Posteriormente, los iones SO32- viajan de la superficie de la partícula
hacia el seno de la solución, dejando la superficie de la partícula rica en iones
Mn+, estos últimos reaccionan con los iones X-, quedando la superficie
recubierta por moléculas del tipo MX (Figura 4.15), con lo que se consigue que
la partícula sea hidrofóbica (repelente al agua) y pueda adherirse a una burbuja
de gas y flotar.

 Medio                                                Medio
                            MX
Acuoso          MX
                     MX          MX
                                      MX             Acuoso
                                           MX
           MX
                                             MX
          MX
                                                MX                          partícula
         MX
         MX            partícula                MX

         MX                                     MX
          MX                                MX
           MX                              MX
             MX                       MX
                  MX                                 Xantato metálico
                       MX   MX MX
                                                           (MX)         Partícula no mojable
                                                                         (repelente al agua)


Figura. 4.15 Formación de xantato metálico sobre una superficie sulfurada.


       De acuerdo a lo explicado, para que el xantato se adsorba sobre una
superficie ya sea como dixantógeno o xantato metálico en un medio acuoso,
debe existir un oxidante, que normalmente es el O2, y además dicha superficie
debe ser conductora o semiconductora para el transporte de los electrones.
Como ejemplos de superficies conductoras tenemos a todos los elementos
metálicos: cobre, plata, oro, platino, etc., y como superficies semiconductora a
todos los minerales sulfurados. En la tabla 4.2 se presenta un listado del tipo de
xantato formado sobre la superficie de distintos minerales sulfurados. Debido a
que la ganga formada principalmente pos material del tipo sílice, el cual no es
conductora, no se tiene formación de dixantógeno ni xantato metálico sobre la
ganga, y por lo tanto, este material no flota y puede separarse de los sulfuros.




                                                                                               46
Tabla 4.1. Tipo de xantato formado sobre distintas especies
                              sulfuradas.

Nombre              Formula        Producto formado con el etilxantato
Oropimente           As2S3                       NPI
Estibina             Sb2S3                          NPI
Realgar               AsS                           NPI
Cinabrio              HgS                           NPI
Esfalerita            ZnS                           NPI
Alabandita           MnS                            NPI
Bornita             Cu5FeS4                         NPI
Calcosita             Cu2S                          NPI
Galena                PbS                           MX
Pirrotita            Fe7S8                          X2
Arsenopirita         FeAsS                          X2
Pirita                FeS2                          X2
Calcopirita         CuFeS2                         X2
Covelita             CuS                           X2
Molibdenita          MoS                          X2+??

NPI: no hay una identificación positiva.

4.1.12. Depresión de los sulfuros
      En la separación diferencial Cu/Mo, el objetivo principal es eliminar el
colector adsorbido sobre las superficies de las partículas, con lo que se obtiene
la depresión de todos los sulfuros excepto de la Molibdenita, debido a su
flotabilidad natural de este último. A continuación se enumeran los distintos
tipos de métodos usados a nivel industrial para lograr este objetivo:

1     Calentamiento de la pulpa, con lo que se consigue la destrucción química
      del colector adsorbido.
2     Uso de oxidantes fuertes, con lo se consigue la transformación o
      destrucción del colector.
3     Remoción (desorción) química del colector, lo que se consigue con
      reactivos químicos.


                                                                              47
De los 3 métodos enumerados, el tercero es el más usado a nivel
industrial, el que consiste en agregar reactivos químicos inorgánicos
(depresantes) que tienen características reductoras (disminuyen el potencial) y
contienen al ión S2- en su estructura. A continuación se presentan diversos
depresantes usados a nivel industrial:

   •   NaHS
   •   Na2S
   •   Anamol-D (80% As2O3 + 20%Na2S)
   •   Nokes (P2S5/NaOH)
       A continuación se detallan los 2 mecanismos por los que actúan estos
depresantes en la separación Cu/Mo, tomando como base al NaHS como
reactivo para explicar estos mecanismos, debiendo indicarse que los otros
reactivos actúan en forma análoga. De la Figura 4.16, se observa que bajo las
condiciones de flotación de Mo la especie mayoritaria es el HS- y para pH<7 se
tiene la presencia del gas H2S(g), lo que hace imposible operar en sistemas
abiertos en este rango de pH debido a los problemas ambientales y de salud
que ocasiona dicho gas.




                                                                            48
1,2

           1

         0,8        HSO4-

         0,6

         0,4
                                                 SO42-
 Eh, V




         0,2        Sº

           0

         -0,2

         -0,4
                               H2S(g)
         -0,6
                                                     HS-
         -0,8                                                           S2-
                0           2           4   6        8      10     12        14
                                                pH



Figura. 4.16 Diagrama Eh-pH del Azufre, 25°C.


4.1.13. Desorción del dixantógeno
           Cuando la flotación de un mineral es debido a la formación del
dixantógeno, ocurre la oxidación del HS- según la semireacción (4.9) y la
reducción                del     dixantógeno     (X2)      según   (4.10),        produciendo   ambas
semirreacciones la formación del ión X- (4.11), el cual posteriormente se dirige
hacia la solución, esto debido a que este ión se encuentra estable en solución y
ni en la superficie del mineral, lográndose así la desorción del xantato. Este
mecanismo se grafica en la Figura 4.17.




                                                                                                   49
HS- + 3H2O = SO32- + 7H+ + 6e                                      (4.9)

3X2(sólido) + 6e = 6X-                                             (4.10)

3X2(sólido) + HS- + 3H2O = SO32- + 7H+ + 6X-                       (4.11)

      Medio
     Acuoso                         HS
                                         -
                                             H2O
                                                       2-
                                                   SO3
                                                   +
                                                   H
                     partícula      e

                                        X2(sólido)


                                               -
                                              X (solución)
                                              :




Figura. 4.17 Desorción del dixantógeno.


4.1.14. Desorción del xantato metálico
      Cuando la flotación de un mineral es debido a la formación de xantato
metálico, ocurre el desplazamiento del ión X- del compuesto MX por el ión S2-,
de acuerdo a la reacción (4.12), con lo que se obtiene regenerar las superficie
sulfurada inicial (MS) y el ión X- se dirige a solución y el mineral quede sin el
colector adsorbido, tal como se observa en la Figura 4.18.

MX2 + HS- = MS + 2X- + H+                                          (4.12)




                                                                              50
Medio
      Acuoso

                                                                           -
                                                                           X
                         MX2         -
           partícula                HS          partícula       MS
                                                                               -
                         (sólido)                               (sólido)   H




Figura. 4.18 Desorción del xantato metálico.


4.1.15. Química superficial del Molibdeno
      La Molibdenita presenta una estructura laminar hexagonal, con capas
prismáticas trigonales y de coordinación poliédrica. Cada átomo de Molibdeno
está rodeado por seis átomos de azufre en los vértices triangulares que
comparten bordes verticales. De acuerdo a esto, la molibdenita presenta capas
horizontales de Molibdeno (Mo) y Azufre (S). Una vista en dos dimensiones de
la estructura de la Molibdenita se muestra en la Figura 4.19.

      Esta característica estructural, es responsable de que en la superficie se
puedan encontrar dos tipos de enlaces de sitios superficiales (Figura 4.19): los
sitios caras, creados por la ruptura de enlaces denominados Van Der Walls, los
que dejan los átomos de azufre expuestos en la superficie (presentan rechazo
por el agua) y los sitios bordes, creados por la ruptura de enlaces denominados
covalentes, los que dejan expuestos en la superficie los átomos de Molibdeno
(que presentan atracción por el agua).




                                                                                   51
S         S         S          S         S




              Mo        Mo                   Mo
                                                                  BORDE
                                  Mo
                                                           Enlace fuerte o polar
                                                                (Covalente)
                                                           Atracción por el agua

         S         S          S         S         S

                                                                   CARA
                                                           Enlace Debil o no polar
                                                               (Van der Walls)
         S         S          S         S         S         Rechazo por el agua



              Mo        Mo        Mo         Mo




         S          S         S         S         S




Figura. 4.19 Estructura de la Molibdenita.


      El comportamiento de la Molibdenita en medio acuoso estará dominado
por el tipo de superficie que deja expuesto (borde o cara). De esta forma, la
ruptura de sitios caras, crea áreas no polares con baja energía superficial, los
cuales reaccionan mejor con moléculas que también tienen baja energía
superficial (como una fase gaseosa), es decir, este tipo de superficie presenta
poca afinidad por el agua y tiene preferencia a unirse a una burbuja.

      Por el contrario, los sitios bordes son químicamente activos, en contacto
con el agua forman rápidamente compuestos oxidados del tipo molibdatos, es
decir, este tipo de superficie presenta atracción por el agua.

      De acuerdo a lo explicado, las propiedades superficiales de la
Molibdenita y particularmente su hidrofobicidad está regida por la razón
cara/borde distribuidos sobre su superficie. Aunque es difícil determinar la
relación cara/borde para una partícula de Molibdenita, en general se tiene que
partículas grandes presentan una relación cara/borde alta y por lo tanto un gran
rechazo por el agua (alta probabilidad de flotar), en cuanto a las partículas finas,
estas presentan una relación cara/borde baja y por lo tanto una gran atracción
por el agua (poca probabilidad de flotar).



                                                                                     52
4.1.16. Influencia del Ca en la flotación de la Molibdenita
       En la flotación de los sulfuros, la Pirita (FeS2) es considerada una ganga,
aunque en estricto rigor es necesaria cierta cantidad de este mineral en el
concentrado requerido por la Fundición, el cual esta en el orden del 25% a 32%.
Sin embargo, es común que la cantidad de la pirita exceda el rango anterior, por
lo tanto, se hace necesario depresarlo, lo que normalmente se consigue con
Cal.

       Para minerales que contienen a la Molibdenita como subproducto, la Cal
agregada como depresante para la Pirita, tiene efectos negativos debido a que
el Calcio proveniente de la Cal tiende a adsorberse o precipitarse sobre la
superficie de la Molibdenita, como compuestos del tipo: CaSO4, Ca(OH)2 y
CaMO4, con la consiguiente disminución en la flotación del Molibdeno (Figura
4.20). Este efecto perjudicial, es controlado agregando H2SO4 a la pulpa, con lo
que se consigue disminuir el pH hasta valores del orden de 8.5, logrando así
desorber el Ca, el que va a solución (Figura 4.21), regenerando así la superficie
original de la Molibdenita.




                                                                               53
CaSO4, Ca(OH)2,
                                                       CaMoO4



                                                             H2SO4 (pH 8.5)

                                      Molibdenita                                        Molibdenita




Fig. 4.20 Precipitación del Ca sobre la Molibdenita y limpieza con H2SO4.



                                 1
                                                                                    2+
                                                                                  Ca
                                0,8
      con. de especies. mol/l




                                                                                                 Ca(OH)2

                                0,6


                                0,4


                                0,2
                                                                                  +
                                                                         Ca(OH)
                                 0
                                      0         2       4         6           8       10          12       14
                                                                      pH


Fig. 4.21 Diagrama de especies del Ca en función del pH.




                                                                                                                54
4.1.17. Separación Diferencial Cu/Mo
En la Figura 4.22 se muestra un diagrama general de la separación Cu/Mo,
donde se observa que el concentrado colectivo Cu/Mo es acondicionado con
H2SO4 hasta aproximadamente un pH 8.5, con lo que obtiene que la superficie
de la Molibdenita se limpie de impurezas (en especial el Ca). Luego, se adiciona
NaHS hasta alcanzar un potencial en el rango entre -450 a -550 mV
(dependiendo del % sólidos). Posteriormente, la pulpa es sometida a flotación
con gas (preferentemente N2), donde se obtiene un concentrado rico en Mo y
una cola rica en Cu y Fe. El concentrado final normalmente es sometido a una
etapa de lixiviación, para disminuir el porcentaje de Cu presente, etapa que se
conoce como descobrización.




                                                                             55
Concentrado
                                 Colectivo
                                  Cu/Mo

                                        Acido (pH 8.5)


                                  Limpieza
                               de la Superficie
                                 (Ca y otros)

                                        NaHS (-450 a -550 mV)


                                 Desorción
                               (Remoción) del
                                Colector de la
                                 Superficie

                                        N2


                                  Flotación
                                                                Concentrado Cu
                                  Diferencial
                                                                    (Cola)
                                    Cu/Mo




         Concentrado Mo         Descobrización



Figura. 4.22 Diagrama General de la separación Cu/Mo.




                                                                                 56
4.1.18. Efecto del la dosis de NaHS y potencial
      En la Figura 4.23, se presenta una curva típica de potencial al
acondicionar una pulpa con NaHS, observándose que para alcanzar un
potencial de -550 mV se necesita una dosis de aproximadamente 0.8 kg/t, para
una pulpa de 40% sólido. En la Figura 4.23, se muestran las recuperaciones de
los diferentes elementos en función del potencial de la solución, observándose
claramente que al hacerse más negativo el potencial, se hace más efectiva la
separación diferencial del Mo.


                         0

                       -100

                       -200
      Potrencial, mV




                       -300

                       -400

                       -500

                       -600
                              0   0,2   0,4      0,6      0,8   1   1,2
                                         Dosis NaHS, kg/t


Figura. 4.23 Potencial redox de una pulpa al 40% en sólidos en función de la
dosis de NaHS.




                                                                           57
100
                           90
                           80
                           70
         Recuperación, %




                           60
                           50
                           40
                           30                                                                    Mo
                                                                                                 Cu
                           20
                                                                                                 Fe
                           10
                                                                                                 Ins
                               0
                                -580    -560     -540        -520    -500        -480   -460       -440
                                                        Potencial, mV(Ag/AgCl)


Figura. 4.24 Recuperaciones en función del potencial redox, a nivel laboratorio.
Pulpa de alimentación de flotación primaria, 40% de sólidos.


4.1.19. Uso del N2 como gas de flotación
             Es común en los procesos de flotación usar el aire como gas levitante,
sin embargo, en el caso de la flotación de la Molibdenita, debido a que su
separación se realiza en medio reductor, el aire no es apropiado usarlo como
gas de flotación, a causa, de que éste es oxidante por su contenido de Oxigeno
(O2(g)), el cual oxidaría el NaHS a especias complejas con el consiguiente
aumento del potencial redox y la perdida de la selectividad en la flotación del
Mo. La reacción (4.13) es un ejemplo de la oxidación del HS- debido al O2(g). De
esta reacción se observa claramente la transformación del HS- a SO42- debido
al O2(g). Es decir, se esta perdiendo el reactivo depresor, con el consiguiente
aumento de potencial, lo que traería como consecuencia un excesivo consumo
de NaHS, para mantener las condiciones reductoras.

2O2(g)                     +     HS-   = SO42-    +     H+                                     (4.13)


                                                                                                          58
De acuerdo a lo explicado, se hace necesario el uso de un gas que no
intervenga químicamente en el proceso. A nivel industrial el N2 es el gas que se
adecua para nuestros propósitos, debido a que es químicamente inerte.

4.1.20. Molienda de la pulpa
       Es práctica común remoler el sólido antes de su envío a la última etapa
de separación, esto con el fin de liberar el Mo asociado a la ganga o minerales
de Cu o Fe. Se debe aclarar, que existen reportes que indican, que esta etapa
de remolienda tiene un efecto limpiador de la superficie del Mo, debido a la alta
astricción presente en el molino, con lo cual se consigue una superficie de Mo
una mayor selectividad en su separación.

4.1.21. Problemas Asociados a la Separación Selectiva del Mo
       A continuación se enumeran diversos problemas asociados a la flotación
diferencial de Mo, los que normalmente se presentan en operaciones
industriales.

   •   Uso de aguas residuales, debido a las impurezas presentes.
   •   Disminución de la recuperación del Mo con partículas finas de ganga de
       carga opuesta.
   •   El molibdeno oxidado disminuye su recuperación.
   •   Una sobremolienda generaría mucha cantidad de finos de Mo, los que no
       presentan una buena flotabilidad, debido a que presentan una relación
       cara/borde pequeña y por lo tanto una mayor afinidad por el agua.
   •   Falta de liberación.
   •   La presencia de O2 es perjudicial, debido a que aumenta el potencial,
       disminuyendo así la presencia de HS-, promoviendo la formación de
       dixantógeno y xantato metálico, con lo se promueve la flotación de los
       sulfuros de cobre y fierro. Además, aumenta el consumo de NaHS para
       evitar el aumento de potencial.


                                                                              59
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Tesis optimizacion del periodo de mantención de electrodos de phorp en minera los pelambres

  • 1. UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA OPTIMIZACION DEL PERIODO DE MANTENCIÓN DE ELECTRODOS DE PH/ORP EN MINERA LOS PELAMBRES ELSON GABRIEL MILLANIR CALFUQUEO Profesor Guía: Juan Herrera Quiroz Trabajo de Titulación Presentado en Conformidad a los Requisitos para Obtener el Título de Ingeniero de Ejecución en Electricidad Santiago – Chile 2010
  • 2. © Elson Gabriel Millanir Calfuqueo. Se autoriza la reproducción parcial o total de esta obra, con fines académicos, por cualquier forma, medio o procedimiento, siempre y cuando se incluya la cita bibliográfica del documento. Prohibida su reproducción para fines comerciales . ii
  • 3. DEDICATORIA A todos los que me apoyaron en esta nueva etapa de mi vida especialmente a mi familia…. iii
  • 4. AGRADECIMIENTOS Agradezco a todas las personas que me ayudaron en el desarrollo de este trabajo aportando sus conocimientos e información técnica. Agradezco de forma muy especialmente a mi familia, que de forma muy amorosa y entregándome su incondicional apoyo, me han acompañado en cada etapa de mi vida, además a mi señor Jesús quién siempre me da aliento en los momentos más difíciles de la vida. A mi profesor guía Juan Herrera Quiroz, por la dedicación y apoyo que ha brindado al desarrollo de este trabajo. A mi mentor Don Armando Schneidewind Ingeniero Senior de Minera Los Pelambres. A Sebastián Alfaro Analytical Business Driver de Endress+Hauser, quién me ha apoyado con los conocimientos teóricos de la medición de pH/ORP. A Cristian Aravena Mining Industry Manager de Endress+Hauser quien cooperó de forma activa en el desarrollo de este proyecto. A todos muchas gracias…. iv
  • 5. TABLA DE CONTENIDO CAPITULO 1: INTRODUCCION......................................................................... 1 1.1. ORIGEN Y NECESIDAD ....................................................................... 1 1.2. OBJETIVOS GENERAL Y ESPECÍFICO............................................... 3 1.2.1. Objetivo General ............................................................................. 3 1.2.2. Objetivos específicos ...................................................................... 3 1.3. DESARROLLO Y ALCANCES ............................................................... 4 1.4. APORTE PERSONAL............................................................................ 5 CAPÍTULO 2: INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS DE MEDICIÓN DE PH Y ORP ............................................................................................................................ 6 2.1. PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE PH ........................................................ 6 2.1.1. Definición de pH .............................................................................. 6 2.1.2. Fundamentos en la medición de PH. .............................................. 8 2.2. PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE ORP ................................................... 14 2.2.1. Principio de electro neutralidad ..................................................... 16 2.2.2. La oxidación .................................................................................. 16 2.2.3. Reducción ..................................................................................... 19 2.2.4. Número de oxidación .................................................................... 20 2.2.5. Aplicaciones .................................................................................. 21 CAPÍTULO 3: MEMOSENS.............................................................................. 22 3.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TECNOLOGÍA MEMOSENS PARA SISTEMAS DE MEDICIÓN DE PH/ORP ....................................................... 22 3.1.1. La Función Principal de Memosens.................................................. 22 v
  • 6. CAPÍTULO 4: PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES. ................................................. 31 4.1. INFLUENCIA DEL POTENCIAL REDOX Y PH EN EL PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES ................................................................................................. 31 4.1.1. Descripción del Proceso. ............................................................... 32 4.1.2. Aspectos Generales. ..................................................................... 32 4.1.3. Mecanismo de Adsorción y desorción del Xantato ........................ 35 4.1.4. El potencial redox como parámetro químico ................................. 35 4.1.5. Adhesión partícula/burbuja............................................................ 38 4.1.6. Flotación inducida por colectores .................................................. 39 4.1.7. Los colectores tipo sulfhidrílicos para los sulfuros......................... 41 4.1.8. El dixantógeno .............................................................................. 42 4.1.9. Xantato metálico ............................................................................... 43 4.1.10. Flotación debido a formación de dixantógeno ................................ 43 4.1.11. Flotación debido a formación de xantato metálico ......................... 45 4.1.12. Depresión de los sulfuros ............................................................... 47 4.1.13. Desorción del dixantógeno ............................................................. 49 4.1.14. Desorción del xantato metálico ...................................................... 50 4.1.15. Química superficial del Molibdeno .................................................. 51 4.1.16. Influencia del Ca en la flotación de la Molibdenita .......................... 53 4.1.17. Separación Diferencial Cu/Mo ........................................................ 55 4.1.18. Efecto del la dosis de NaHS y potencial ......................................... 57 4.1.19. Uso del N2 como gas de flotación................................................... 58 4.1.20. Molienda de la pulpa ...................................................................... 59 4.1.21. Problemas Asociados a la Separación Selectiva del Mo ................ 59 4.1.22. Prácticas Operacionales................................................................. 60 4.1.23. Acondicionamiento con H2SO4 ....................................................... 60 4.1.24. NaHS con respecto a su acondicionamiento .................................. 60 vi
  • 7. 4.1.25. Efectos del NaHS ........................................................................... 61 4.1.26. Altura de espuma ........................................................................... 61 4.1.27. Tiempo de flotación ........................................................................ 61 4.1.28. Efecto del flujo de gas .................................................................... 61 4.1.29. Control de las celdas de flotación ................................................... 62 4.1.30. % sólido .......................................................................................... 62 CAPÍTULO 5: ESTUDIO DE 2 PUNTOS DE MEDICIÓN DE PH/ORP CON TECNOLOGÍA MEMOSENS ............................................................................ 65 5.1. FACTORES IMPORTANTES ACERCA DEL PROCESO DE CALIBRACIÓN DE ELECTRODOS DE PH/ORP .......................................... 65 5.1.1. El corazón de asunto..................................................................... 65 5.2. Curvas de valorización – Dificultades para mantener una pendiente estable. ....................................................................................................... 77 5.3. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN PH/ORP ............ 86 5.3.1. Descripción del Electrodo de pH ................................................... 86 5.3.2. Funcionamiento de un Electrodo de pH ........................................ 87 5.3.3. Elementos constructivos ............................................................... 94 5.3.4 Tipos de electrodos de pH ............................................................ 95 5.4. PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN DE ELECTRODOS DE PH/ORP……………………………………………………………………………98 5.4.1. Mantención de analizador de pH/ORP .......................................... 98 5.4.1.1. Propósito y aplicación ................................................................... 98 5.4.2. Ejecución de la actividad: ............................................................ 100 5.4.3. Mantención analizador de ORP .................................................. 103 5.5. ESTADO DE LA BANDA PERMISIBLE DE ERROR DE PH ANTES Y DESPUÉS DE UNA CALIBRACIÓN ............................................................ 106 5.6. TIEMPO UTILIZADO PARA REALIZAR LA CALIBRACIÓN.............. 108 5.7. TIEMPO DE DURABILIDAD QUE PRESENTAN LOS ELECTRODOS DE PH/ORP ................................................................................................. 109 5.8. DESAFÍOS EN LA NUEVA FORMA DE OBTENCIÓN DE DATOS DE LA MEDICIÓN A TRAVÉS DE LA TECNOLOGÍA MEMOSENS ................. 110 vii
  • 8. 5.9. REGISTRO DE DATOS Y ALMACENAMIENTO ............................... 115 CAPÍTULO 6: ANÁLISIS DE DATOS OBTENIDOS BASADOS EN LOS REGISTROS QUE POSEE MINERA LOS PELAMBRES, CURVAS DE DEVIACIONES OBTENIDAS POR EL SISTEMA PI SYSTEMS ® (PROCESS INFORMATION) ............................................................................................. 117 CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES.................................................................... 122 REFERENCIAS .............................................................................................. 124 APÉNDICES ................................................................................................... 125 DOCUMENTACIÓN TÉCNICA .................................................................... 125 viii
  • 9. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 4.1. Tipo de xantato formado sobre distintas especies sulfuradas. ......... 47 Tabla 4.2 Influencia del potencial para pulpa de flotación primaria (≈ 40%), a nivel laboratorio................................................................................................. 63 Limpieza ( ≈20%), a Tabla 4.3 Influencia del potencial para pulpa de flotación 1° nivel laboratorio................................................................................................. 63 Tabla 5-1a. Concentraciones de iones hidrogeno e Hidroxilo en una solución de agua a 25ºC. ..................................................................................................... 68 Figura 5.1a –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo para el rango de operación .......................................................................................................... 71 Tabla 5-1b. Los 12 errores comunes efectuados cada día en un sistema de control de pH..................................................................................................... 75 Tabla No 5.1. Tiempo de Operación sensores de pH en planta de flotación Moly. ........................................................................................................................ 109 Tabla No 5.2. Datos del Transmisor de ORP TAG No 350-AIT-12704A Planta Moly. ............................................................................................................... 115 Tabla No 5.3. Datos del Transmisor de pH TAG No350-AIT-12503 ............... 116 Tabla 6.1. Registro de desviaciones para el equipo 350-AIT-12503............... 120 Tablas 6.2. Registro de desviaciones para el equipo 350-AIT-12704A. ........ 121 ix
  • 10. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1. Tabla comparativa de distintas sustancias y sus respectivos números de iones de hidrogeno y de hidroxilo por cantidad de moles por litros. 9 Figura 2.2.Curva de pH. .................................................................................... 11 Figura 2.6. La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox. ............................... 15 Figura 2.7. Trozo de metal oxidado (corroído) .................................................. 15 Figura 2.8. Oxidación del hierro. ....................................................................... 18 Figura 3.1. Imagen en sección de corte para el conector rápido Memosens. ... 22 Figura 3.2. Imagen de un electrodo de pH con tecnología Memosens. ............ 23 Figura 3.3. Diagrama funcional sistema Memosens ......................................... 25 Figura 3.4. Imagen del sistema bayoneta de los conectores Memosens para los electrodos de pH/ORP. ..................................................................................... 26 Figura 3.5. Clásico Sistema fuera de Línea ...................................................... 27 Figura 3.6. Sistema convencional de medición en línea ................................... 28 Figura 3.7. Memosens revoluciona la estrategia de calibración........................ 29 Figura 3.8. Completo lazo de medición............................................................. 30 Fig. 4.1 Diagrama general del tratamiento de los sulfuros vía flotación. ........... 34 Figura. 4.2 Diagrama conceptual de la separación Cu/Mo. .............................. 35 Figura 4.3. Distintas especies con su respectiva respuesta en el potencial ORP .......................................................................................................................... 36 Figura. 4.4. Diagrama de estabilidad del xantato. ............................................. 37 Figura. 4.5 Angulo de contacto de una partícula............................................... 38 Figura. 4.6 Probabilidad del resultado de la interacción entre una partícula y una burbuja de acuerdo a θ. .................................................................................... 39 Figura. 4.7 Esquematización de un colector. .................................................... 40 Figura. 4.8 Partícula recubierta con colector. ................................................... 40 x
  • 11. Figura. 4.9 Comportamiento de una partícula mojable en presencia de colector. .......................................................................................................................... 41 Figura. 4.10 Estructura generales de los colectores tipos sulfhidrílicos. ........... 41 Figura. 4.11. Formación de dixantógeno en medio acuoso .............................. 44 Figura. 4.12 Formación de dixantógeno sobre partícula conductora o semiconductora (mineral sulfurado). ................................................................. 44 Fig. 4.13 Partícula recubierta con dixantógeno. ................................................ 45 Fig. 4.14 Oxidación del S de un mineral sulfurado en medio acuoso. .............. 45 Figura. 4.15 Formación de xantato metálico sobre una superficie sulfurada. ... 46 Figura. 4.16 Diagrama Eh-pH del Azufre, 25°C. ..... .......................................... 49 Figura. 4.17 Desorción del dixantógeno. .......................................................... 50 Figura. 4.18 Desorción del xantato metálico. .................................................... 51 Figura. 4.19 Estructura de la Molibdenita. ........................................................ 52 Fig. 4.20 Precipitación del Ca sobre la Molibdenita y limpieza con H2SO4. ...... 54 Fig. 4.21 Diagrama de especies del Ca en función del pH. .............................. 54 Figura. 4.22 Diagrama General de la separación Cu/Mo. ................................. 56 Figura. 4.23 Potencial redox de una pulpa al 40% en sólidos en función de la dosis de NaHS. ................................................................................................. 57 Figura. 4.24 Recuperaciones en función del potencial redox, a nivel laboratorio. Pulpa de alimentación de flotación primaria, 40% de sólidos. ......................... 58 Figura. 4.25 Esquematización de la flotación de acuerdo al NaHS agregado. . 60 Figura. 4.26 Variación del potencial con la dosis de NaHS, para diferentes % sólidos. .............................................................................................................. 63 Figura 4.27 Ubicación Física de las celdas de flotación ................................... 64 Figura 5.1a –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo para el rango de operación .......................................................................................................... 71 Figura 5.1b –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo que ha sido aumentada en el rango de 3 a 11 pH. ............................................................... 71 xi
  • 12. Figura 5.1c –Acido y Base fuerte en la curva de muestreo que ha sido aumentada en la región neutral ........................................................................ 72 Figura 5-1d Acido y Base débil en la curva de valorización con aéreas aplanadas. ........................................................................................................ 74 Figura 5-1e. Ejemplos de errores efectuados día a día en un diseño de sistema de control de pH................................................................................................ 76 Figura 5-2a. Para un acido fuerte y base fuerte, la sensibilidad del sistema de control y la ganancia de pH del proceso esta concerniente por casi todos los valores de pH. ................................................................................................... 79 Figura 5-2b. Para un acido débil y una base fuerte, la sensibilidad del sistema de control y la ganancia de pH del proceso es concerniente para valores de pH de 6 a 12. .......................................................................................................... 81 Figura 5-2c. Para un acido fuerte y una base débil, la sensibilidad del sistema de control y la ganancia de pH del proceso es concerniente para valores de pH de 2 a 8. ............................................................................................................ 83 Figura 5-2d. Para un acido débil y una base débil, la sensibilidad del sistema de control y la ganancia de pH del proceso es moderada siempre por valores de ajustes cercanos al punto de equivalencia. ...................................................... 84 Figura 5-2e. Múltiples curvas en forma de S se forman a partir de múltiples constantes de disociación de ácidos y bases débiles y si están separadas por más de dos unidades de pH. ............................................................................ 85 Figura 5.3. Electrodo de Vidrio. Vista general y detalle de la membrana intercambiadora de iones. ................................................................................. 87 Figura 5.4. Esquema de los dos electrodos usados para medir pH. ................. 88 Figura 5.5. Esquema general de los dos electrodos usados para medición de pH. .................................................................................................................... 89 Figura 5.6. Circuito formado por los electrodos, representados por sus resistencias aproximadas, y el sistema de adquisición. .................................... 90 Figura 5.7. Circuito de precisión amplificador de la señal de pH. ..................... 91 xii
  • 13. Figura 5-8. Error Alcalino. Un error considerable ocurre cuando hacemos mediciones de pH con membranas convencionales, en valores arriba de 12. La membrana pasa a ser sensible a los iones Na+ ................................................ 93 Figura 5.9. Tabla resumen de los distintos tipos de electrodos de pH/ORP. Gentileza de Endress+Hauser. ......................................................................... 97 Figura 5.9. Imágenes de electrodos de pH modelo Orbipac CPF81D. Uno nuevo y otro ya en operación. ................................................................................... 106 Figura 5.10. Imágenes de diafragmas de los electrodos de pH Memosens CPF81D. ......................................................................................................... 107 Figura 5.11. Imágenes de las mediciones realizadas por el equipo instalado en Terreno v/s el nuevo equipo donde vemos que la desviación que alcanzan no sobrepasa la banda permisible de error de 0,1 pH. ........................................ 107 Figura 5.12. Nueva forma de realizar las calibraciones utilizando la tecnología Memosens. ..................................................................................................... 108 Figura 5.13. Esquema de la operación de calibración en terreno con equipos analógicos de ORP. ........................................................................................ 111 Figura 5.14. La nueva forma de realizar la calibración en laboratorio utilizando la tecnología Memosens en los electrodos de pH/ORP en Minera Los Pelambres. ........................................................................................................................ 112 Figura 5.15. Resumen donde Minera Los Pelambres a implementado esta tecnología como un estándar para toda la planta. Gentileza de Armando Schneidewind Ingeniero Senior. ..................................................................... 113 Figura 5.16. El transmisor de pH con tecnología Memosens indica el estado del sensor el cual puede indicarnos cuando la curva de pendiente cae por debajo de los valores de 59,16 mV que es el valor medido para pasar de 1 punto de pH. .................................................................................................................. 114 Figura 6.1. Diagrama PI del Equipo 350-AIT-12503. Periodo de análisis de 2 meses. ............................................................................................................ 118 xiii
  • 14. En la figura 6.1., se muestra el registro de tendencia del equipo 350-AIT-12503 mediciones de pH. El periodo de análisis corresponde a 2 meses del 27-09- 2010 al 26-11-2010. En ella se ve claramente unos peak pronunciados que no siguen la tendencia de la variable de proceso. Esto se traduce en intervenciones de cambio de sensor el cual esta diferenciado por el circulo rojo. Vemos en el grafico 8 peak dentro del periodo de 2 meses por lo cual corresponde a una intervención de 7,5 días. Por lo tanto el cambio de sensores se realiza una vez por turno de mantención (1 turno de mantención de 7 días). ........................................................................................................................ 118 Figura 6.2 Diagrama PI del Equipo 350-AIT-12704A. Periodo de análisis de 2 meses. ............................................................................................................ 119 En la figura 6.2., se muestra el registro de tendencia del equipo 350-AIT- 12704A medición de ORP. El periodo de análisis corresponde a 2 meses del 27-09-2010 al 26-11-2010. En ella se ve claramente unos peak pronunciados que no siguen la tendencia de la variable de proceso. Esto se traduce en intervenciones de cambio de sensor que se detalla en el círculo color rojo. Vemos en el grafico 8 peak dentro del periodo de 2 meses por lo cual corresponde a una intervención de 7,5 días. Por lo tanto el cambio de sensores se realiza una vez por turno de mantención (1 turno de mantención de 7 días). ........................................................................................................................ 119 Figura 6.3. Tendencias y desviaciones de la medición de pH en el Proceso. Equipo 350-AIT-12503. ................................................................................... 120 Figura 6.4. Tendencias y desviaciones de la medición de Redox para el equipo 350-AIT-12704A.............................................................................................. 121 xiv
  • 15. TÍTULO: Optimización del Periodo de Mantención de electrodos de pH/ORP en Minera Los Pelambres CLASIFICACIÓN TEMÁTICA: AUTOR: Millanir Calfuqueo, Elson, Gabriel. CARRERA: Ingeniería de Ejecución en Electricidad. PROFESOR GUÍA: Herrera Quiroz, Juan. AÑO: 2010 CÓDIGO UBICACIÓN BIBLIOTECA: 2010 / / RESUMEN El presente trabajo trata sobre la optimización del periodo de mantención de electrodos de pH/ORP en Minera Los Pelambres, utilizando la tecnología Memosens aplicada a los sistemas de medición para tales efectos. Para ello, se da una mirada general al proceso de recuperación a través de la flotación colectiva y selectiva, la teoría de las variables de pH y ORP. El propósito es buscar una metodología para obtener información de estos dos puntos importantes, periodos óptimos de calibración y el tiempo apropiado de vida útil del electrodo apoyándose en el registro de datos de cómo se han ido realizando estas calibraciones en el pasado. Este trabajo será de gran ayuda al lector para comprender el proceso de recuperación de minerales a través de la flotación colectiva y selectiva, la medición de pH y ORP como variables importantes dentro del proceso y las nuevas tecnologías utilizadas en la industria de la automatización.. xv
  • 16. CAPITULO 1: INTRODUCCION 1.1. ORIGEN Y NECESIDAD En los últimos años, el precio del cobre ha experimentado un aumento por lo que Minera Los Pelambres ha incrementado sus niveles de producción, esto ha llevado a exigencias en el rendimiento en el proceso de recuperación de mineral y al uso de nuevas tecnologías tales como Memosens en la administración de los datos para la medición de pH/ORP. Para este nuevo escenario Minera Los Pelambres ha realizado un cambio general de instrumentos de medición de pH/ORP. Actualmente casi el 90% de sus puntos de medición de pH/ORP utilizan la tecnología Memosens causando una revolución de cómo realizar las calibraciones de los electrodos de pH/ORP. Con esta nueva tecnología se ha visto reducido el tiempo que se necesitaba para realizar estas calibraciones en terreno, pero ahora se busca el punto óptimo de cuándo realizar estas calibraciones sin perder en ello la precisión de la medición y buscar el tiempo óptimo de trabajo que puedan ofrecer los sensores sin influenciar en la recuperación del mineral en el proceso de flotación. La característica principal de la medición es poder determinar cuando es el mejor momento para calibrar, sin perder en ello la calidad. Por ejemplo, si el tiempo de ocurrencia es alto, y al realizar el proceso de calibrar se encuentra un error muy grande, entonces estos errores se transforman en pérdida de dinero, ya que significa una mala recuperación de mineral, excesivo gasto en reactivos y se pierde precisión en el proceso. 1
  • 17. El propósito es buscar una metodología para obtener información de estos dos puntos importantes, periodos óptimos de calibración y el tiempo apropiado de vida útil del electrodo apoyándose en el registro de datos de cómo se ha ido realizando estas calibraciones en el pasado. 2
  • 18. 1.2. OBJETIVOS GENERAL Y ESPECÍFICO 1.2.1.Objetivo general El presente trabajo tiene como propósito encontrar el periodo óptimo para realizar la calibración de electrodos de pH y ORP, basándose en registros históricos de cómo se ha ido realizando la mantención de estos elementos en Minera los Pelambres. Además se busca establecer cuál es el tiempo de vida útil del electrodo sin perder en ello la precisión en la recuperación de mineral. 1.2.2.Objetivos específicos • Analizar los esquemas de medición, registro y procedimiento de cómo se ha ido realizando la calibración de electrodos de pH. • Determinar los parámetros para establecer y cuantificar los recursos ocupados en el proceso, con el fin de obtener el punto optimo de cuando realizar la calibración de electrodos de pH/ORP, acompañado de la vida útil que pueden tener estos elementos sin perjudicar la eficiencia en la recuperación de minerales en el proceso de flotación de sulfuros de cobre. • Comparar y analizar los datos, gráficos y resultados obtenidos antes y después de la implementación del sistema de administración de datos Memosens en los electrodos de pH. • Contrastar con un sistema de medición instalado en Minera Los Pelambres con equipos basado en la tecnología Memosens versus un método de mejoramiento del proceso llevando a un aumento de la eficiencia de operación del sistema de recuperación de minerales. 3
  • 19. 1.3. DESARROLLO Y ALCANCES El siguiente trabajo se desarrollará como un estudio de datos sobre el proceso de calibración en electrodos de pH/ORP realizados con el sistema convencional de medición y después aplicando la tecnología Memosens. Para ello se analizarán un par de puntos de medición de pH y ORP junto a los registros históricos del proceso de calibración, tiempo necesario para la calibración, buffer utilizados, deviación de la banda permisible de error aceptada por Minera Los Pelambres antes y después de la calibración y el tiempo de vida que presentaron estos electrodos antes de ser reemplazados. Una vez realizado este estudio el autor quiere demostrar cuál es el tiempo óptimo para realizar una calibración en los electrodos de pH/ORP y cuál es el tiempo de vida útil de estos electrodos, sin olvidar que el punto más importante es buscar la eficiencia en la recuperación de mineral de cobre en la flotación. 4
  • 20. 1.4. APORTE PERSONAL Bajo este estudio se presenta un análisis basado en mediciones reales y cuantificables los cuales permitan: • Mostrar la ventaja de la utilización de la tecnología Memosens en sistemas de medición pH/ORP. • El autor busca demostrar una metodología para obtener información de dos puntos importantes dentro del sistema de mantención y operación de Minera Los Pelambres, periodos óptimos de calibración y el tiempo óptimo de vida útil del electrodo. • Todo ello queda demostrado en que el enfoque no va orientado en ahorrarse dinero en electrodos o en buffer de calibración si no en buscar la óptima recuperación de mineral de la planta, mejorar la recuperación y optimizar el consumo de los reactivos para tal efecto 5
  • 21. CAPÍTULO 2: INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS DE MEDICIÓN DE PH Y ORP 2.1. PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE PH 2.1.1. Definición de pH Las reacciones más importantes son probablemente las que tienen lugar en disolución acuosa. Todas las reacciones biológicas, y gran número de las efectuadas en laboratorio, se realizan en el seno del agua. Una sustancia en dilución acuosa se disocia en fragmentos menores (iones) y se establece un equilibrio entre la especie no disociada y sus partes componentes. Una vez establecido el equilibrio, la unión de ambos iones para reconstruir el compuesto se produce con la velocidad precisa para compensar la disociación. La expresión de la constante de equilibrio, Keq, para la disociación del agua es: ሾ‫ ܪ‬ାሿሾܱ‫ ି ܪ‬ሿ ‫ܭ‬௘௤ = (1) ሾ‫ܪ‬ଶ ܱሿ Donde los corchetes representan las concentraciones en moles por litro. En disoluciones razonablemente diluidas, el valor de [H2O], es prácticamente constante. La cantidad de agua que se consume o se forma durante una reacción química es pequeña, en comparación con la cantidad total de agua presente. Por ello puede escribirse como: 6
  • 22. ‫ܭ‬௔ = ሾ‫ ܪ‬ାሿሾܱ‫ି ܪ‬ሿ (2) Esta constante de equilibrio, Ka, se llama producto iónico del agua y varía con la temperatura. Su valor es 1,0*10-14 a 25 ºC. En el agua pura las concentraciones de H+ y OH- valen cada una 1,0*10-7. Si se añade un ácido al agua, la concentración de hidrogeniones (H+) aumenta sobre el valor 1,0*10-7, pero como el producto iónico permanece igual a 1,0*10-14, la concentración de aniones hidroxilo (OH-) desciende por debajo de 1,0*10-7. De modo análogo, cuando se añade una base al agua, la concentración de cationes H+ disminuye. Puesto que las potencias grandes de diez son incómodas de manejar, se ha introducido una notación logarítmica, llamada escala de pH. El símbolo pH significa “potencia negativa de la concentración de ión hidrógeno.” (2) El pH es el logaritmo cambiado de signo de [H+]: ‫݃݋݈− = ܪ݌‬ଵ଴ ሾ‫ ܪ‬ାሿ (3) En el agua pura el pH es 7. Todas la soluciones neutras tienen este valor para el pH, mientras que el de las ácidas es menor que 7, y el de las básicas, mayor. Por lo que pH es un número que describe el grado de acidez (H+) o alcalinidad (OH-) de una solución. Se relaciona con la actividad de los iones Hidrógeno. Pondus hydrogenii = Peso del Hidrógeno Potentia hydrogenii = Potencia del Hidrógeno 7
  • 23. 2.1.2. Fundamentos en la medición de PH. En 1906, el biólogo Cremer, descubrió que se produce un potencial (voltaje) en los límites de una membrana de vidrio || en contacto con una fase de agua, dependiendo de la actividad de los H+ ion (protones). En 1909, el químico danés Soren Peter Sorensen define el potencial de Hidrógeno (PH) como el logarítmo negativo de la actividad molar de los iones de hidrógeno. + PH = − log H Estos efectos en la fase límite en la actualidad siguen siendo usados en los clásicos electrodos de PH como también en los electrodos del tipo ISFET ( Ion Sensitive Field Effect Transistor). 8
  • 24. Figura 2.1. Tabla comparativa de distintas sustancias y sus respectivos números de iones de hidrogeno y de hidroxilo por cantidad de moles por litros. 9
  • 25. El potencial (voltaje) que se produce en la fase límite formada por la membrana de vidrio y la fase de agua, puede calcularse mediante la ecuación de Nernst: La ecuación de Nernst define el cambio de potencial (59.16mV @ 25 ° C) cuando el PH cambia de un valor al siguiente. Se llama gradiente del electrodo y cambia a medida que el electrodo envejece. La ecuación de Nernst se presenta como: ܴ∗ܶ 1 ‫ܧ = ܧ‬଴ − ൤ ൨ ∗ log ൬ ା ൰ ݊∗‫ܨ‬ ‫ܪ‬ E = 59.16 mV / 25 ° per pH Conocido como Pendien te (slope) C E = Diferencia de Potencial o Voltaje. EO = Potencial Redox estándar a pH = 7.0 R = Constante de los gases perfectos (8.31439 joule/mol and ° C) T=Temperatura absoluta en ° Kelvin (273,15 + 25 ° = 298,15 ° C Kelvin) F = Consante de Faraday (96493 coulomb/equivalent) n = Valencia del ion a ser medido (hydrogen = 1) H+ = Actividad del ion, actividad del ion de Hidrógeno. La temperatura "T" juega un rol importante en la ecuación de Nernst como una variable cuantitativa. El Potencial se incrementa con el incremento de la temperatura. El voltaje cambia 0.2 mV por paso de pH y 1 C, con paso de Ph de 0,0033. 10
  • 26. Figura 2.2.Curva de pH. Determinando el potencial según el nivel de PH. Ejemplo 1: Determinar el potencial de la solución de PH 4 a 25° C.  1  E = E 0 + 0,198417 * TK * log +  H  PH = 4 a 25 C. o PH 7 0,0000001 = = 0,001 PH 4 0,0001 E 0 = 0 mV 1 E = + 0,198417 * (273,16 + 25) * log ( ) 0,001 E = − 59,16 * log (0,001) E = 59,16 * 3 = 177,48 11
  • 27. Ejemplo 2: Determinar el potencial de la solución de PH 13 a 25 ° C.  1  E = E0 + 0,198417 * TK * log +  H  PH = 13 a 25 C. o PH 7 0,0000001 = = 1000000 PH 13 0,0000000000001 E0 = 0 mV 1 E = + 0,198417 * (273,16 + 25) * log ( ) 1000000 E = − 59,16 * log (1000000) E = − 59,16 * 6 = −354,96 Figura 2.3. Pendiente del electrodo de pH: 54,20 mV/pH a 0 ° 59,16 mV/pH y C 25 ° 74,04 mV/pH a 100 ° C C 12
  • 28. Ejemplo: pH 4 a 0 ° = 162,6 mV C pH 4 a 25 ° = 177, 48 mV C Diferencia: 14,88 mV = pH 0,25 Figura 2.4. Tabla de valores de milivolts asociados a los cambios de pH. Figura 2.5. Valores de pH en algunos elementos productos químicos. 13
  • 29. 2.2. PRINCIPIO DE MEDICIÓN DE ORP Las reacciones de reducción-oxidación (también conocidas como reacciones redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente). Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte: • El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir; oxidándose. • El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir; reducido. Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox. Análogamente, se dice que cuando un elemento químico capta electrones del medio se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor reducido. 14
  • 30. Figura 2.6. La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox. Figura 2.7. Trozo de metal oxidado (corroído) 15
  • 31. 2.2.1. Principio de electro neutralidad Dentro de una reacción global redox, se da una serie de reacciones particulares a las cuales se les llama semirreacciones o reacciones parciales. 2 Na+ + 2 Cl− → 2 Na + Cl2 o más comúnmente: 2 NaCl → 2 Na + Cl2 La tendencia a reducir u oxidar a otros elementos químicos se cuantifica por el potencial de reducción, también llamado potencial redox. Una titulación redox es una en la que un indicador químico indica el cambio en el porcentaje de la reacción redox mediante el viraje de color entre el oxidante y el reductor. 2.2.2. La oxidación La oxidación es una reacción química muy poderosa donde un compuesto cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación. Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto. Este cambio no significa necesariamente un intercambio de electrones. Suponer esto -que es un error común- implica que todos los compuestos formados mediante un proceso redox son iónicos, puesto que es en éstos compuestos donde sí se da un enlace iónico, producto de la transferencia de electrones. Por ejemplo, en la reacción de formación del cloruro de hidrógeno a partir de los gases dihidrógeno y dicloruro, se da un proceso redox y sin embargo se forma un compuesto covalente. 16
  • 32. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox. La propia vida es un fenómeno redox. El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor. La sustancia más oxidante que existe es el catión KrF+ porque fácilmente forma Kr y F+. Entre otras, existen el permanganato de potasio (KMnO4), el óxido de cromo (VII) (Cr2O7), el agua oxigenada (H2O2), el ácido nítrico (HNO3), los hipohalitos y los halatos (por ejemplo el hipoclorito sódico (NaClO) muy oxidante en medio alcalino y el bromato potásico (KBrO3)). El ozono (O3) es un oxidante muy enérgico: Br− + O3 → BrO3− El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de átomos de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa. Sin embargo, la oxidación y la reducción puede darse sin que haya intercambio de oxígeno de por medio, por ejemplo, la oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la reducción de cloro a cloruro de sodio: 2 NaI + Cl2 → I2 + 2 NaCl 17
  • 33. Esta puede desglosarse en sus dos semirreacciones correspondientes: • 2I− → I2 + 2 e− • Cl2 + 2 e− → 2 Cl Ejemplo El hierro puede presentar dos formas oxidadas: • Óxido ferroso: FeO. • Óxido férrico: Fe2O3 Figura 2.8. Oxidación del hierro. 18
  • 34. 2.2.3. Reducción En química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación. Cuando un ion o un átomo se reduce presenta estas características: • Gana electrones. • Actúa como agente oxidante. • Es reducido por un agente reductor. • Disminuye su estado o número de oxidación. Ejemplo El ion hierro (III) puede ser reducido a hierro (II): Fe3+ + e− → Fe2+ En química orgánica, la disminución de enlaces de átomos de oxígeno a átomos de carbono o el aumento de enlaces de hidrógeno a átomos de carbono se interpreta como una reducción. Por ejemplo: • CH≡CH + H2 → CH2=CH2 (el etino se reduce para dar eteno). • CH3–CHO + H2 → CH3–CH2OH (el etanal se reduce a etanol). 19
  • 35. 2.2.4. Número de oxidación La cuantificación de un elemento químico puede efectuarse mediante su número de oxidación. Durante el proceso, el número de oxidación del elemento; aumenta. En cambio, durante la reducción, el número de oxidación de la especie que se reduce, disminuye. El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un enlace determinado. El número de oxidación: • Aumenta si el átomo pierde electrones (el elemento químico que se oxida), o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. • Disminuye cuando el átomo gana electrones (el elemento químico que se reduce), o los comparte con un átomo que tenga tendencia a cederlos. Reglas para asignar el número de oxidación • El número de oxidación de todos los elementos sin combinar es cero. Independientemente de la forma en que se representen. • El número de oxidación de las especies iónicas monoatómicas coincide con la carga del ion. • El número de oxidación del hidrógeno combinado es +1, excepto en los hidruros metálicos, donde su número de oxidación es –1 (ej: AlH3, LiH) • El número de oxidación del oxígeno combinado es –2, excepto en los peróxidos, donde su número de oxidación es –1 (ej.:Na2O2, H2O2). • El número de oxidación en los elementos metálicos, cuando están combinados es siempre positivo y numéricamente igual a la carga del ion. 20
  • 36. El número de oxidación de los halógenos en los hidrácidos y sus respectivas sales es –1, en cambio el número de oxidación del azufre en su hidrácido y respectivas sales es –2. • El número de oxidación de una molécula es cero. O lo que es lo mismo, la suma de los números de oxidación de los átomos de una molécula neutra es cero. 2.2.5. Aplicaciones En la industria, los procesos redox también son muy importantes, tanto por su uso productivo (por ejemplo la reducción de minerales para la obtención del aluminio o del hierro) como por su prevención (por ejemplo en la corrosión). La reacción inversa de la reacción redox (que produce energía) es la electrólisis, en la cual se aporta energía para disociar elementos de sus moléculas. 21
  • 37. CAPÍTULO 3: MEMOSENS 3.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TECNOLOGÍA MEMOSENS PARA SISTEMAS DE MEDICIÓN DE PH/ORP La técnica de medición del pH en el día a día industrial Son precisamente los parámetros de los análisis de procesos – incluyendo las mediciones de pH – los que requieren con mayor frecuencia que otras magnitudes una calibración o ajuste periódicos y un mantenimiento regular. 3.1.1. La Función Principal de Memosens. Figura 3.1. Imagen en sección de corte para el conector rápido Memosens. • La conexión eléctrica entre el cable y el electrodo es inductivo • La conexión inductiva provee de energía al cabezal del electrodo • Además, es posible realizar una transmisión de señal entre el cabezal del electrodo y el cable de acoplamiento en ambas direcciones 22
  • 38. Los sensores digitales trabajan según este principio, ya que han sido ores puestos a prueba en muchas otras áreas, por ejemplo, en cepillos de dientes eléctricos. Además de esto, la señal de transmisión se lleva a cabo entre el cabeza y de acoplamiento de cable en ambas direcciones. Por lo tanto, la del causa de los problemas derivados de la humedad y / o CEM (Compatibilidad electromagnética) se elimina definitivamente. Esto permite una revolución en la estrategia de mantenimiento, ya que sólo el sensor en sí mismo influye en el valor medido. La Transferencia de datos desde el cabezal del electrodo hacia el cable de conexión al transmisor es cable digital, sin ningún tipo de impacto en la señal de medición Tecnología del sensor digital Figura 3.2. Imagen de un electrodo de pH con tecnología Memosens. . 23
  • 39. Memosens convierte el electrodo de vidrio en un sensor digital con memoria integrada • La conversión de señal analógica en la cabeza del sensor • No es necesario una calibración en terreno, puesto que ahora la calibración se realiza en laboratorio obteniendo un alto grado de calidad al tener condiciones ideales • Almacenamiento de los datos de calibración en el cabezal del electrodo • Fácil intercambio de sensores por sensores calibrados desde el laboratorio • Instalación simplificada a través de una mayor distancia entre el sensor y transmisor Todos los típicos problemas de los sistemas de medición analógica tales como humedad, corrosión y CEM son eliminados desde su causa. (CEM Compatibilidad electromagnética. Los sensores digitales convierten la señal analógica de medición, por ejemplo el sensor de pH, en una señal digital en el cabezal que es completamente hermético. Este se transmite sin interferencias y sin influencias. Además, el almacenamiento de los datos en el cabezal del electrodo permite un intercambio simple y mecánica de los sensores en el campo con los ya calibrados. Al acoplamiento, los datos de calibración almacenados en el sensor se cargan en el transmisor. El punto de medición puede ser puesto directamente en la operación de nuevo. La calibración de los sensores se realiza en un laboratorio bajo condiciones ideales y reproducibles. 24
  • 40. Figura 3.3. Diagrama funcional sistema Memosens 25
  • 41. Figura 3.4. Imagen del sistema bayoneta de los conectores Memosens para los electrodos de pH/ORP. 26
  • 42. Figura 3.5. Clásico Sistema fuera de Línea • Posibilidades de análisis en línea aún no son explotados • Posibilidad de cambio del valor de pH durante el transporte causados por: Desplazamiento del equilibrio químico Absorción / salida de gases de compuestos volátiles (por ejemplo CO2) Incluso hoy en día, en muchas plantas el análisis de parámetros importantes, como por ejemplo, pH se realiza fuera de línea. Una muestra es tomada desde el proceso y transportada al laboratorio, donde este es analizado. Los siguientes puntos son críticos: • El análisis es solo una representación de las condiciones de proceso. • Proporcionar muestras representativas • Posible cambio del valor de pH durante el transporte • Tiempo de duración entre el muestreo y el resultado del análisis 27
  • 43. Figura 3.6. Sistema convencional de medición en línea Usando sistemas de medición en línea, el proceso puede ser monitoreado o controlado en línea y en tiempo real. Los sistemas convencionales de medición usando sensores análogos demandan calibraciones de estos sensores en terreno. Estas aplicaciones muestran que los lugares de medición habituales no son lugares de fácil acceso lo cuales pueden influenciar en la calidad de la calibración. El especialista en tecnología de proceso analítico tiene que realizar todas las acciones de mantenimiento, incluyendo la calibración en terreno. Como un valor medio, se puede suponer que esto se lleve a cabo en 20 a 30 minutos. 28
  • 44. Figura 3.7. Memosens revoluciona la estrategia de calibración. Memosens revoluciono la estrategia de calibración. Los sensores digitales son sólo cambiados mecánicamente en terreno por el personal de planta. El mantenimiento y calibración se realiza de forma centralizada en el laboratorio. Esto reduce de manera drástica los tiempos de inactividad del proceso y mejora la calidad de la producción gracias a la calibración más precisa del sensor. 29
  • 45. Figura 3.8. Completo lazo de medición Memosens ofrece la posibilidad de dividir el lazo complete de medición en dos partes: Los sensores digitales con tecnología Memosens componen la primera parte de la cadena de medición. El cable digital Memosens y el transmisor posiblemente integrados en un sistema PCS componen la segunda parte de la transferencia de datos digitales. Una calificación de la transferencia de datos digitales se realiza sobre el terreno, mientras que la calibración de la cadena de medición se puede hacer en el laboratorio. 30
  • 46. CAPÍTULO 4: PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES. 4.1. INFLUENCIA DEL POTENCIAL REDOX Y PH EN EL PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE EN MINERA LOS PELAMBRES Para empezar a introducirnos en el proceso de recuperación de mineral a través del proceso de flotación colectiva y/o selectiva daremos una pequeña explicación del proceso de recuperación de minerales en Minera Los Pelambres específicamente en la planta de recuperación de Molibdeno. 31
  • 47. 4.1.1.Descripción del Proceso. La recuperación por flotación de la Molibdenita (MoS2) es un paso fundamental en la producción de Molibdeno (Mo), debido a que es el único método usado actualmente para su beneficio desde las menas de este elemento. A causa de un número de factores, actualmente la Molibdenita es la única fuente de Molibdeno y es extraído desde menas exclusivamente por flotación. De aquí nuestra atención e interés en esta materia. El Molibdeno es encontrado en la naturaleza en muy pequeñas cantidades, su concentración en rocas cristalinas se encuentra entre 1 a 1.5 ppm. Su alta dispersión y diseminación en la corteza terrestre y su marcada tendencia a ser depositado en la forma de Molibdenita. 4.1.2.Aspectos Generales. El proceso de los minerales sulfurados, normalmente presenta el siguiente tratamiento, reducción de tamaño desde 1.5 mt hasta un tamaño de 3 a 5 cm, el cual es denominado etapa de chancado y es realizado casi siempre por vía seca, luego viene la etapa de molienda normalmente realizada en húmedo, que reduce desde un tamaño de 5cm hasta aproximadamente 80% - 250#, teniendo ambas etapas por objetivo la liberación de las especies sulfuradas. Luego, la pulpa (mineral + agua) es sometido al proceso de flotación donde se agregan reactivos específicos para los minerales sulfurados denominados colectores, los que se adsorben sobre su superficie, obteniéndose así el par sulfuro/colector que presenta afinidad por la fase gaseosa, con lo que se consigue separar los sulfuros de la ganga en celdas donde es dispersa la fase gaseosa. Los sulfuros se acumulan en un flujo denominado concentrado, obteniéndose paralelamente otro flujo denominado cola o ganga que contiene las especies que no flotan. En la Figura 4.1 se presenta un diagrama general de del tratamiento de los sulfuros vía flotación. 32
  • 48. Se debe indicar, que la tecnología actual permite que el mineral chancado pueda ser lixiviado, con el fin de disolver las especies sulfuradas en forma selectiva, evitando así la etapa de flotación. Aunque se debe aclarar, que la lixiviación de los sulfuros desde el mineral en la actualidad es una tecnología más cara en comparación a la obtención del concentrado para su posterior etapa de Fundición y Refinería, por lo que la tecnología de flotación para los sulfuros en la actualidad tiene su aplicación asegurada. En el caso de los concentrados de Cu, estos normalmente vienen acompañados con ciertas cantidades de otras especies como son: ZnS (escalerita), PbS (galena), Mo2S (Molibdenita), Ag, etc. De las especies enumeradas el Mo se encuentra en el rango de 0.5 a 2.5% y debido a su precio, se hace rentable separar selectivamente esta especie del concentrado de Cu, haciendo así del Molibdeno un subproducto del Cu. La separación diferencial de Mo/Cu se realiza normalmente mediante la adición de reactivos depresores, que cumplen la función de desorber los colectores, medio en el cual la Molibdenita mantiene aún su propiedad a flotar, mientras los otros sulfuros se depresan, con lo que se consigue la separación diferencial Cu/Mo. Se debe aclarar, que los mecanismos que gobiernan dicha separación serán explicados en detalle más adelante. En la figura 4.2 se muestra el diagrama conceptual de la separación Cu/Mo. 33
  • 49. Mineral Chancado (+) Clasificación (-) Molienda (+) Clasificación (-) Cola Flotación Concentrado Fig. 4.1 Diagrama general del tratamiento de los sulfuros vía flotación. 34
  • 50. Concentrado Colectivo Cu/Mo Flotación Depresor Selectivo de Cu (NaHS) Diferencial Concentrado Concentrado Cu (Cola) Mo Figura. 4.2 Diagrama conceptual de la separación Cu/Mo. 4.1.3.Mecanismo de Adsorción y desorción del Xantato Para entender los mecanismos por los que se separa la Molibdenita de los otros sulfuros, es necesario entender los mecanismos de flotación de las especies sulfuradas. 4.1.4.El potencial redox como parámetro químico En medio acuoso existen varios parámetros que gobiernan la química del sistema, como por ejemplo el pH, el potencial redox (Eh), la temperatura, presencia de acomplejantes, etc. Con respecto al potencial redox, este comúnmente se conoce como potencial, y viene a ser una medida relativa de la energía del sistema, siendo los cambios de potencial los de mayor interés para el químico o metalurgista. 35
  • 51. La medición de potencial del medio acuoso se mide con electrodos, los que tienen diferentes escalas, siendo el más usado la escala con respecto al de plata cloruro de plata (Ag/AgCl). En la escala de potencial, un aumento de este parámetro es aportado por especies denominadas oxidantes y una disminución lo aporta las especies denominadas reductoras. A continuación se enumeran distintas especies con su respectiva respuesta en el potencial. Oxidantes - NaClO Hipoclorito de sodio Aumentan el - H2O2 Agua de oxigenada Potencial - Cl2 Cloro gaseoso - O2 Oxígeno 3+ - Fe Férrico - H2O Agua Agentes - N2 Gas nitrogeno Neutros - - Cl Ión cloruro - NaHS Sulfidrato de sodio - Na2S Sulfuro de sodio - H2 Hidrógeno gaseoso o - Cu Cobre metálico 2+ Reductores - Fe Ferroso Disminuyen el - CO Monoxido de carbono Potencial - SO2 Dioxido de azufre Figura 4.3. Distintas especies con su respectiva respuesta en el potencial ORP 36
  • 52. La mezcla de un agente oxidante y reductor, produce especies neutras, como por ejemplo: 4O2 + 2HS- = 2SO42- + 2H+ (4.1) Oxidante Reductor Especie Neutra Es común representar las especies predominantes en función del pH y potencial en los denominados diagramas de Pourbaix. En la Figura 4.4, se presenta el diagrama de estabilidad del xantato, observándose claramente que el dixantógeno es estable a potenciales altos (potencial oxidante) y el ión xantato a potenciales bajos (potencial reductor). 1000 800 O2 600 Potencial (Eh), mV/(Ag/AgCl) 400 200 H2O 0 X2 (dixantogeno) -200 - -400 X -600 (ión xantato H2 siempre en solución) -800 -1000 0 2 4 6 8 10 12 14 pH Figura. 4.4. Diagrama de estabilidad del xantato. 37
  • 53. 4.1.5.Adhesión partícula/burbuja Una partícula en medio acuoso presenta atracción o rechazo por el agua, lo que está gobernada únicamente por las propiedades superficiales del sólido y el medio. Para cuantificar esta propiedad se usa el concepto de ángulo de contacto (θ), el cual se define como el ángulo formado por la superficie de la partícula y la interfase gas/líquido (Figura 4.5). Según esta definición las partículas mojables presentarán valores pequeños de θ y las no mojables valores altos de θ. Gas Líquido Gas θ θ Líquido Sólido Sólido a) partícula no mojable (hidrofílica) b) partícula mojable (hidrofóbica) Figura. 4.5 Angulo de contacto de una partícula. De acuerdo a lo explicado, una partícula con un valor pequeño de θ presenta atracción por la fase gaseosa, por lo tanto, una mayor probabilidad a flotar, inversamente, una partícula con un gran valor de θ presenta poca atracción por la fase gaseosa, en consecuencia, una baja probabilidad a flotar. La Figura 4.6 esquematiza el resultado del encuentro de una partícula con un burbuja en un medio acuso de acuerdo a su ángulo de contacto. 38
  • 54. Medio Medio Acuoso Acuoso Partícula Burbuja Partícula Burbuja Ascenso del Ascenso de la Descenso de sistema burbuja la partícula (flotación) b) partícula con θ grande a) partícula con θ pequeño Figura. 4.6 Probabilidad del resultado de la interacción entre una partícula y una burbuja de acuerdo a θ. En general los minerales sulfurados no presentan una buena probabilidad de flotar en medio acuoso, excepto la Molibdenita. 4.1.6.Flotación inducida por colectores Cuando una partícula no presenta una buena adherencia sobre la burbuja y por lo tanto, poca tendencia a flotar, se induce la flotabilidad con reactivos llamados colectores, los que se adsorben sobre la superficie de ciertas partículas. Entendiéndose por adsorción el proceso por el cual una sustancia se adhiere a una interfase sólido/líquido. Los colectores son sustancias orgánicas, con una parte que presenta atracción por el agua (polar) y la otra rechazo (no polar), tal como se muestra en la Figura 4.7. 39
  • 55. no polar polar (atracción (rechazo al agua) por el agua) Figura. 4.7 Esquematización de un colector. Para que un colector actúe como tal, su parte polar debe adsorberse con dirección a la partícula y su parte no polar con dirección al medio acuoso (Figura 4.8). Debido a que la partícula queda recubierta con el colector con su parte no polar dirigida hacia el medio acuoso, el resultado es que el par partícula/colector presenta rechazo por el medio acuoso y por lo tanto, una fuerte atracción por la fase gaseosa, con alta probabilidad a flotar (Figura 4.9). partícula Figura. 4.8 Partícula recubierta con colector. 40
  • 56. H2O H2O partícula burbuja burbuja partícula de aire a) Sin colector. b) Con colector. Figura. 4.9 Comportamiento de una partícula mojable en presencia de colector. 4.1.7.Los colectores tipo sulfhidrílicos para los sulfuros Debido a la baja flotabilidad que presentan los minerales sulfurados (excepto la Molibdenita), se hace el uso de colectores para incentivar la adherencia partícula/burbuja, estos reactivos son del tipo sulfhidrílicos y se caracterizan por contener dos átomos de azufre en la parte polar, ello le confiere una gran afinidad respecto a todos los minerales sulfurosos, los cuales por consiguiente, pueden separarse de manera muy selectiva de la ganga. Estos colectores también son conocidos como mercaptanos, dividiéndose en 2 grupos: los xantato y los ditiofosfatos, los que tienen las siguientes estructuras generales de acuerdo a la Figura 4.10, Donde R es la parte orgánica de la molécula: S R1 -O S R -O-C P S-K R2 -O SK Xantatos Ditiofosfatos Figura. 4.10 Estructura generales de los colectores tipos sulfhidrílicos. 41
  • 57. De estos tipos de colectores los xantatos, son los de mayor uso industrial. El xantato también puede ser representado por la siguiente formula: ROCS2K ó XK, Siendo el grupo R repelente al agua y OCS2K afín al agua. En medio acuoso alcalino el xantato se disuelve en la siguiente forma iónica, el que se representa como X- y es conocido como el ión xantato: esenta A continuación detallaremos los compuestos que se forman en la flotación de los sulfuros, debiendo indicarse que los otros colectores otación sulfhidrílicos tienen un comportamiento semejante. 4.1.8.El dixantógeno El ión xantato (X-) en medio acuoso y relativamente oxidante, produce la siguiente reacción química: O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O (reacción parcial) (4.2) 4X- = 2 X2 + 4e (reacción parcial) (4.3) O2 + 4H+ + 4X- = 2H2O + 2X2 (reacción total) (4.4) Esta reacción en medio acuoso procede en forma lenta y forma la molécula X2 llamada dixantógeno, la cual tiene la siguiente fórmula estructural: , En la molécula anterior los grupos R siguen siendo repelentes al agua. 42
  • 58. 4.1.9. Xantato metálico El ión xantato (X-) puede enlazarse con iones metálicos y formar los respectivos xantatos metálicos, como por ejemplo: CuX, CuX2, PbX2, FeX2. Teniendo para el caso del CuX la siguiente fórmula estructural. estructur Donde el grupo R es repelente al agua. 4.1.10. Flotación debido a formación de dixantógeno Como se dijo en la sección 4.1.8, la formación del dixantógeno (X2) en medio acuoso es muy lento debido a que la transferencia de electrones en este medio es lenta (Figura 4.11). Por lo tanto, la reacción total 4.5, será acelerada ). cuando se produzca sobre una superficie conductora o semiconductora que acelere el transporte de los electrones, esto debido a que los electrones viajan a través de las superficies de dichas partículas con mayor facilidad y velocidad, (tal como se muestra en la Figura 4.12). Es decir se produce la formación del ). dixantógeno es factible sobre dichas superficies con la parte no polar (R) dirigida hacia el medio acuoso (Figura 4.13), con el resultado que la partícula cia ), queda recubierta con el reactivo y se transforma en un sólido hidrofóbico reactivo (repelente al agua). En general los minerales sulfurados son semiconductores y por lo tanto, ayudarían al transporte de electrones en medio acuoso. De acuerdo a esto, el xantato en medio acuoso en presencia de un mineral sulfurado y un oxidante (como el O2), daría lugar a la formación del dixantógeno sobre su superficie, haciendo que el mineral sea repelente al agua y a la vez pueda adherirse a una burbuja y por lo tanto flotar. O2 + 4H+ + 4X- = 2H2O + 2X2 (4.5) 43
  • 59. Medio Acuoso - X O2 + H H2O X 2(SOLUCIÓN) Figura. 4.11. Formación de dixantógeno en medio acuoso Medio O2 Acuoso + H : H O 2 partícula e - X (SOLUCIÓN) : X 2(SÓLIDO) Figura. 4.12 Formación de dixantógeno sobre partícula conductora o semiconductora (mineral sulfurado). 44
  • 60. Medio Acuoso partícula Dixantogeno (X2) Partícula no mojable (repelente al agua) Fig. 4.13 Partícula recubierta con dixantógeno. 4.1.11. Flotación debido a formación de xantato metálico Los minerales sulfurados en medio oxidante (O2) y alcalino sufren una oxidación, lo que hace que la molécula de azufre (S) del mineral (MS) se oxide a especies del tipo SO32- (Figura 4.14), esto según las siguientes reacciones: O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O (4.6) MS(sólido) + 3H2O = M2+(sólido) + SO32- + 6H+ + 6e (4.7) 2MS(sólido) + 3O2 = 2M2+(sólido) + 2SO32- + 2H2O (4.8) Medio O2 + Acuoso H : H2O partícula e + - MS M X MS MS MS 2- SO3 Fig. 4.14 Oxidación del S de un mineral sulfurado en medio acuoso. 45
  • 61. Posteriormente, los iones SO32- viajan de la superficie de la partícula hacia el seno de la solución, dejando la superficie de la partícula rica en iones Mn+, estos últimos reaccionan con los iones X-, quedando la superficie recubierta por moléculas del tipo MX (Figura 4.15), con lo que se consigue que la partícula sea hidrofóbica (repelente al agua) y pueda adherirse a una burbuja de gas y flotar. Medio Medio MX Acuoso MX MX MX MX Acuoso MX MX MX MX MX partícula MX MX partícula MX MX MX MX MX MX MX MX MX MX Xantato metálico MX MX MX (MX) Partícula no mojable (repelente al agua) Figura. 4.15 Formación de xantato metálico sobre una superficie sulfurada. De acuerdo a lo explicado, para que el xantato se adsorba sobre una superficie ya sea como dixantógeno o xantato metálico en un medio acuoso, debe existir un oxidante, que normalmente es el O2, y además dicha superficie debe ser conductora o semiconductora para el transporte de los electrones. Como ejemplos de superficies conductoras tenemos a todos los elementos metálicos: cobre, plata, oro, platino, etc., y como superficies semiconductora a todos los minerales sulfurados. En la tabla 4.2 se presenta un listado del tipo de xantato formado sobre la superficie de distintos minerales sulfurados. Debido a que la ganga formada principalmente pos material del tipo sílice, el cual no es conductora, no se tiene formación de dixantógeno ni xantato metálico sobre la ganga, y por lo tanto, este material no flota y puede separarse de los sulfuros. 46
  • 62. Tabla 4.1. Tipo de xantato formado sobre distintas especies sulfuradas. Nombre Formula Producto formado con el etilxantato Oropimente As2S3 NPI Estibina Sb2S3 NPI Realgar AsS NPI Cinabrio HgS NPI Esfalerita ZnS NPI Alabandita MnS NPI Bornita Cu5FeS4 NPI Calcosita Cu2S NPI Galena PbS MX Pirrotita Fe7S8 X2 Arsenopirita FeAsS X2 Pirita FeS2 X2 Calcopirita CuFeS2 X2 Covelita CuS X2 Molibdenita MoS X2+?? NPI: no hay una identificación positiva. 4.1.12. Depresión de los sulfuros En la separación diferencial Cu/Mo, el objetivo principal es eliminar el colector adsorbido sobre las superficies de las partículas, con lo que se obtiene la depresión de todos los sulfuros excepto de la Molibdenita, debido a su flotabilidad natural de este último. A continuación se enumeran los distintos tipos de métodos usados a nivel industrial para lograr este objetivo: 1 Calentamiento de la pulpa, con lo que se consigue la destrucción química del colector adsorbido. 2 Uso de oxidantes fuertes, con lo se consigue la transformación o destrucción del colector. 3 Remoción (desorción) química del colector, lo que se consigue con reactivos químicos. 47
  • 63. De los 3 métodos enumerados, el tercero es el más usado a nivel industrial, el que consiste en agregar reactivos químicos inorgánicos (depresantes) que tienen características reductoras (disminuyen el potencial) y contienen al ión S2- en su estructura. A continuación se presentan diversos depresantes usados a nivel industrial: • NaHS • Na2S • Anamol-D (80% As2O3 + 20%Na2S) • Nokes (P2S5/NaOH) A continuación se detallan los 2 mecanismos por los que actúan estos depresantes en la separación Cu/Mo, tomando como base al NaHS como reactivo para explicar estos mecanismos, debiendo indicarse que los otros reactivos actúan en forma análoga. De la Figura 4.16, se observa que bajo las condiciones de flotación de Mo la especie mayoritaria es el HS- y para pH<7 se tiene la presencia del gas H2S(g), lo que hace imposible operar en sistemas abiertos en este rango de pH debido a los problemas ambientales y de salud que ocasiona dicho gas. 48
  • 64. 1,2 1 0,8 HSO4- 0,6 0,4 SO42- Eh, V 0,2 Sº 0 -0,2 -0,4 H2S(g) -0,6 HS- -0,8 S2- 0 2 4 6 8 10 12 14 pH Figura. 4.16 Diagrama Eh-pH del Azufre, 25°C. 4.1.13. Desorción del dixantógeno Cuando la flotación de un mineral es debido a la formación del dixantógeno, ocurre la oxidación del HS- según la semireacción (4.9) y la reducción del dixantógeno (X2) según (4.10), produciendo ambas semirreacciones la formación del ión X- (4.11), el cual posteriormente se dirige hacia la solución, esto debido a que este ión se encuentra estable en solución y ni en la superficie del mineral, lográndose así la desorción del xantato. Este mecanismo se grafica en la Figura 4.17. 49
  • 65. HS- + 3H2O = SO32- + 7H+ + 6e (4.9) 3X2(sólido) + 6e = 6X- (4.10) 3X2(sólido) + HS- + 3H2O = SO32- + 7H+ + 6X- (4.11) Medio Acuoso HS - H2O 2- SO3 + H partícula e X2(sólido) - X (solución) : Figura. 4.17 Desorción del dixantógeno. 4.1.14. Desorción del xantato metálico Cuando la flotación de un mineral es debido a la formación de xantato metálico, ocurre el desplazamiento del ión X- del compuesto MX por el ión S2-, de acuerdo a la reacción (4.12), con lo que se obtiene regenerar las superficie sulfurada inicial (MS) y el ión X- se dirige a solución y el mineral quede sin el colector adsorbido, tal como se observa en la Figura 4.18. MX2 + HS- = MS + 2X- + H+ (4.12) 50
  • 66. Medio Acuoso - X MX2 - partícula HS partícula MS - (sólido) (sólido) H Figura. 4.18 Desorción del xantato metálico. 4.1.15. Química superficial del Molibdeno La Molibdenita presenta una estructura laminar hexagonal, con capas prismáticas trigonales y de coordinación poliédrica. Cada átomo de Molibdeno está rodeado por seis átomos de azufre en los vértices triangulares que comparten bordes verticales. De acuerdo a esto, la molibdenita presenta capas horizontales de Molibdeno (Mo) y Azufre (S). Una vista en dos dimensiones de la estructura de la Molibdenita se muestra en la Figura 4.19. Esta característica estructural, es responsable de que en la superficie se puedan encontrar dos tipos de enlaces de sitios superficiales (Figura 4.19): los sitios caras, creados por la ruptura de enlaces denominados Van Der Walls, los que dejan los átomos de azufre expuestos en la superficie (presentan rechazo por el agua) y los sitios bordes, creados por la ruptura de enlaces denominados covalentes, los que dejan expuestos en la superficie los átomos de Molibdeno (que presentan atracción por el agua). 51
  • 67. S S S S S Mo Mo Mo BORDE Mo Enlace fuerte o polar (Covalente) Atracción por el agua S S S S S CARA Enlace Debil o no polar (Van der Walls) S S S S S Rechazo por el agua Mo Mo Mo Mo S S S S S Figura. 4.19 Estructura de la Molibdenita. El comportamiento de la Molibdenita en medio acuoso estará dominado por el tipo de superficie que deja expuesto (borde o cara). De esta forma, la ruptura de sitios caras, crea áreas no polares con baja energía superficial, los cuales reaccionan mejor con moléculas que también tienen baja energía superficial (como una fase gaseosa), es decir, este tipo de superficie presenta poca afinidad por el agua y tiene preferencia a unirse a una burbuja. Por el contrario, los sitios bordes son químicamente activos, en contacto con el agua forman rápidamente compuestos oxidados del tipo molibdatos, es decir, este tipo de superficie presenta atracción por el agua. De acuerdo a lo explicado, las propiedades superficiales de la Molibdenita y particularmente su hidrofobicidad está regida por la razón cara/borde distribuidos sobre su superficie. Aunque es difícil determinar la relación cara/borde para una partícula de Molibdenita, en general se tiene que partículas grandes presentan una relación cara/borde alta y por lo tanto un gran rechazo por el agua (alta probabilidad de flotar), en cuanto a las partículas finas, estas presentan una relación cara/borde baja y por lo tanto una gran atracción por el agua (poca probabilidad de flotar). 52
  • 68. 4.1.16. Influencia del Ca en la flotación de la Molibdenita En la flotación de los sulfuros, la Pirita (FeS2) es considerada una ganga, aunque en estricto rigor es necesaria cierta cantidad de este mineral en el concentrado requerido por la Fundición, el cual esta en el orden del 25% a 32%. Sin embargo, es común que la cantidad de la pirita exceda el rango anterior, por lo tanto, se hace necesario depresarlo, lo que normalmente se consigue con Cal. Para minerales que contienen a la Molibdenita como subproducto, la Cal agregada como depresante para la Pirita, tiene efectos negativos debido a que el Calcio proveniente de la Cal tiende a adsorberse o precipitarse sobre la superficie de la Molibdenita, como compuestos del tipo: CaSO4, Ca(OH)2 y CaMO4, con la consiguiente disminución en la flotación del Molibdeno (Figura 4.20). Este efecto perjudicial, es controlado agregando H2SO4 a la pulpa, con lo que se consigue disminuir el pH hasta valores del orden de 8.5, logrando así desorber el Ca, el que va a solución (Figura 4.21), regenerando así la superficie original de la Molibdenita. 53
  • 69. CaSO4, Ca(OH)2, CaMoO4 H2SO4 (pH 8.5) Molibdenita Molibdenita Fig. 4.20 Precipitación del Ca sobre la Molibdenita y limpieza con H2SO4. 1 2+ Ca 0,8 con. de especies. mol/l Ca(OH)2 0,6 0,4 0,2 + Ca(OH) 0 0 2 4 6 8 10 12 14 pH Fig. 4.21 Diagrama de especies del Ca en función del pH. 54
  • 70. 4.1.17. Separación Diferencial Cu/Mo En la Figura 4.22 se muestra un diagrama general de la separación Cu/Mo, donde se observa que el concentrado colectivo Cu/Mo es acondicionado con H2SO4 hasta aproximadamente un pH 8.5, con lo que obtiene que la superficie de la Molibdenita se limpie de impurezas (en especial el Ca). Luego, se adiciona NaHS hasta alcanzar un potencial en el rango entre -450 a -550 mV (dependiendo del % sólidos). Posteriormente, la pulpa es sometida a flotación con gas (preferentemente N2), donde se obtiene un concentrado rico en Mo y una cola rica en Cu y Fe. El concentrado final normalmente es sometido a una etapa de lixiviación, para disminuir el porcentaje de Cu presente, etapa que se conoce como descobrización. 55
  • 71. Concentrado Colectivo Cu/Mo Acido (pH 8.5) Limpieza de la Superficie (Ca y otros) NaHS (-450 a -550 mV) Desorción (Remoción) del Colector de la Superficie N2 Flotación Concentrado Cu Diferencial (Cola) Cu/Mo Concentrado Mo Descobrización Figura. 4.22 Diagrama General de la separación Cu/Mo. 56
  • 72. 4.1.18. Efecto del la dosis de NaHS y potencial En la Figura 4.23, se presenta una curva típica de potencial al acondicionar una pulpa con NaHS, observándose que para alcanzar un potencial de -550 mV se necesita una dosis de aproximadamente 0.8 kg/t, para una pulpa de 40% sólido. En la Figura 4.23, se muestran las recuperaciones de los diferentes elementos en función del potencial de la solución, observándose claramente que al hacerse más negativo el potencial, se hace más efectiva la separación diferencial del Mo. 0 -100 -200 Potrencial, mV -300 -400 -500 -600 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Dosis NaHS, kg/t Figura. 4.23 Potencial redox de una pulpa al 40% en sólidos en función de la dosis de NaHS. 57
  • 73. 100 90 80 70 Recuperación, % 60 50 40 30 Mo Cu 20 Fe 10 Ins 0 -580 -560 -540 -520 -500 -480 -460 -440 Potencial, mV(Ag/AgCl) Figura. 4.24 Recuperaciones en función del potencial redox, a nivel laboratorio. Pulpa de alimentación de flotación primaria, 40% de sólidos. 4.1.19. Uso del N2 como gas de flotación Es común en los procesos de flotación usar el aire como gas levitante, sin embargo, en el caso de la flotación de la Molibdenita, debido a que su separación se realiza en medio reductor, el aire no es apropiado usarlo como gas de flotación, a causa, de que éste es oxidante por su contenido de Oxigeno (O2(g)), el cual oxidaría el NaHS a especias complejas con el consiguiente aumento del potencial redox y la perdida de la selectividad en la flotación del Mo. La reacción (4.13) es un ejemplo de la oxidación del HS- debido al O2(g). De esta reacción se observa claramente la transformación del HS- a SO42- debido al O2(g). Es decir, se esta perdiendo el reactivo depresor, con el consiguiente aumento de potencial, lo que traería como consecuencia un excesivo consumo de NaHS, para mantener las condiciones reductoras. 2O2(g) + HS- = SO42- + H+ (4.13) 58
  • 74. De acuerdo a lo explicado, se hace necesario el uso de un gas que no intervenga químicamente en el proceso. A nivel industrial el N2 es el gas que se adecua para nuestros propósitos, debido a que es químicamente inerte. 4.1.20. Molienda de la pulpa Es práctica común remoler el sólido antes de su envío a la última etapa de separación, esto con el fin de liberar el Mo asociado a la ganga o minerales de Cu o Fe. Se debe aclarar, que existen reportes que indican, que esta etapa de remolienda tiene un efecto limpiador de la superficie del Mo, debido a la alta astricción presente en el molino, con lo cual se consigue una superficie de Mo una mayor selectividad en su separación. 4.1.21. Problemas Asociados a la Separación Selectiva del Mo A continuación se enumeran diversos problemas asociados a la flotación diferencial de Mo, los que normalmente se presentan en operaciones industriales. • Uso de aguas residuales, debido a las impurezas presentes. • Disminución de la recuperación del Mo con partículas finas de ganga de carga opuesta. • El molibdeno oxidado disminuye su recuperación. • Una sobremolienda generaría mucha cantidad de finos de Mo, los que no presentan una buena flotabilidad, debido a que presentan una relación cara/borde pequeña y por lo tanto una mayor afinidad por el agua. • Falta de liberación. • La presencia de O2 es perjudicial, debido a que aumenta el potencial, disminuyendo así la presencia de HS-, promoviendo la formación de dixantógeno y xantato metálico, con lo se promueve la flotación de los sulfuros de cobre y fierro. Además, aumenta el consumo de NaHS para evitar el aumento de potencial. 59