247296698 reactivos-de-flotacion

Concentración por flotación
Reactivos de Flotación

Los minerales flotables se clasifican en dos grupos
según las características de su superficie:
• No-polares: La superficie se caracteriza por lazos
moleculares débiles, incapaces de establecer lazos con
los iones del agua (i.e. productos hidrófobos); Ej: carbón,
grafito, azufre, talco, diamante.
• Polares: Tienen lazos iónicos o covalentes fuertes.
La superficie reacciona con los iones H+ y OH-. Son
naturalmente hidrófilos, necesitan de la ayuda de
reactivos químicos para tornarse hidrófobos.
Tipos de MineralTipos de Mineral

• Moléculas polares
Tipos de MineralTipos de Mineral

ClasificaciClasificacióónn dede MineralesMinerales PolaresPolares

Reactivos de FlotaciReactivos de Flotacióónn
• Son los componentes y variables más importantes en
el proceso de flotación, debido a que sin ellos ésta no
se puede efectuar.
• Los materiales con alta flotabilidad natural son escasos
y su importancia relativa tan limitada que no es posible
afirmar que la flotación contemporánea se puede
efectuar sin su uso.
• Influyen con una extraordinaria sensibilidad, no solo el
tipo de reactivo, sino que la combinación con otros; sus
dosis y puntos de adición.

• Los efectos favorables o desfavorables causados
por otras variables en la flotación (como grado de
molienda, aireación, densidad de pulpa, etc.)
nunca podrán sobrepasar en importancia a los
efectos positivos o negativos de una fórmula de
reactivos (mezcla de colector – espumante -
modificador).

• Es conveniente destacar la complejidad del problema que
representa la selección apropiada de los reactivos.
• La adsorción de los reactivos se basa en un equilibrio de
iones en la pulpa que determinan los potenciales cinéticos,
electroquímicos y la hidratación de las partículas de
minerales.
• Este equilibrio es difícil de controlar o prever tomando en
consideración que aparte de los reactivos de flotación, hay
una variedad de iones provenientes de las impurezas que
trae el mineral mismo y las aguas empleadas.

• Se clasifican en 3 grupos principales según su función:
1. Colectores, proporcionan propiedades hidrófobas a las
superficies de los minerales por adsorción sobre ella.
2. Modificadores, prepararan las condiciones de funcionamiento
de las superficies de los minerales y la pulpa, de modo que los
colectores puedan aumentar su sensibilidad y selectividad.
Hay tres tipos de modificadores: activantes, depresores y
reguladores de pH.
3. Espumantes, permiten la formación de una espuma estable de
burbujas de aire de tamaño adecuado permitiendo el transporte
del mineral deseado al concentrado.

• Son compuestos orgánicos de carácter héteropolar,
en que la parte polar es la parte activa que los une a
la superficie del mineral por medio de un mecanismo
de adsorción (química o física), y la parte apolar es
la que proporciona las propiedades hidrofóbicas
sobre el mineral. Se clasifican de acuerdo a su
ionización en :
1.1. Colectores no-iónicos
1.2. Colectores iónicos
Colectores aniónicos
Colectores catiónicos
1. Colectores1. Colectores

- no se disocian en el agua;
- vuelven hidrófoba la superficie simplemente
por acción de una fina capa;
- son prácticamente insolubles en agua;
- ejemplo de colector no-iónico: kerosén
1.1. Colectores No I1.1. Colectores No Ióónicosnicos

• se disocian en el agua
• presentan dos partes distintas:
a)un grupo polar: responsable de la adhesión a la
superficie mineral ya sea por :
– Quimiadsorción
– Atracción electrostática
– O una combinación de ambas
b)un grupo no-polar: que no se adsorbe en la
superficie y que es responsable de la
hidrofobicidad (típicamente una cadena
hidrocarbonada)
1.2. Colectores I1.2. Colectores Ióónicosnicos

• El grupo de colectores aniónicos es el más
importante y de acuerdo a la parte activa puede ser:
a. Sulfidrílico, compuesto por un átomo de azufre
en el grupo activo. Empleados principalmente
para flotar especies sulfuradas como sulfuros
metálicos y partículas metálicas como cobre
nativo y oro.
b. Oxidrílicos, caracterizados por llevar en su parte
activa un átomo de oxígeno. Su empleo principal
está en la flotación de especies no sulfuradas.
Colectores AniColectores Anióónicosnicos

1. Xantatos:
• Son sales del ácido ditio-carbónico. Se
obtienen de la reacción del CS2, un alcohol
alifático (ROH) y una base NaOH o KOH:
Colectores AniColectores Anióónicos:nicos: SulfidrSulfidríílicoslicos

1. Xantatos:
• Es un compuesto orgánico héteropolar en que:
− R es un hidrocarburo alquílico apolar que imparte
hacia el agua la propiedad hidrofóbica.
− La parte polar es aniónica y es la que reacciona con la
superficie del mineral absorbiéndose en ella.
• Su poder colector depende del largo de la cadena del
hidrocarburo, la cual varía entre 2 y 6 átomos de
carbono, y del alcohol empleado en su fabricación
(Etil o Hexil).
• Actúan en un medio alcalino, pues en un medio ácido
se descomponen.

2.Ditiofosfatos:
Son sales del ácido ditiofosfórico. Productos de la
reacción del P2S5 con alcoholes alquílicos y amílicos:
Se conocieron con el nombre de aerofloat, son sales
más solubles que los xantatos y de menor poder
colector.

3.Ditiocarbamatos:
Son productos de la reacción de las aminas con
CS2 y un hidróxido de Na o K:

4.Tioles mercaptanos:
Estos colectores pertenecen más bien al grupo de
los sulfuros orgánicos. Son llamados también
como alcoholes azufrados:
Los mercaptanos de hidrocarburos de cadena larga
son poco solubles en agua.

5.Dixantogenatos:
Son colectores obtenidos por la oxidación de los
xantatos en agua, por lo que requieren mayor
acondicionamiento en su uso:

Resumen

DiagramaDiagrama EhEh--pH (Pb)pH (Pb)
Pb+2 + S
Pb(OH)2
+
S2O3
-2
HPbO2
-
+
S2O3
-2
Potenciales
Anódicos
0.5
0
-0.5
-1.0 pH
Potenciales
Catódicos
0 7 14
PbS
Pb+H2S
Pb + HS-
Eh

Mecanismo de AdsorciMecanismo de Adsorcióón Colectorn Colector
• Los sulfuros metálicos son poco solubles, por lo que se
requiere la presencia de oxígeno para desestabilizar su
superficie:
½O2 + H2O + 2e- → 2 OH- Reducción catódica
MS → M+ + S0 + 2e- Oxidación anódica
en medio ácido
MS + H2O → M(OH)2 + S0 + 2H+ + 2e- Oxidación anódica
en medio alcalino

• La formación de S0 en la superficie origina una cierta
hidrofobicidad. Sin embargo, la actividad del oxígeno
lleva la oxidación del S2- más lejos aún, hacia S2O3
2- o
SO4
2-, que no son hidrófobos pero sí solubles,
permitiendo así la reacción con el colector.
• Por ejemplo, si el producto de oxidación de la superficie
fuera S2O3
2- (Eh/pH):
2 MS + 2O2 + H2O → M S2O3 + M (OH)2
MS2O3 + 2 ROCS2K → M (ROCS2)2 + K2S2O3

• El xantato metálico (RX) insoluble formado en la
superficie vuelve la partícula hidrófoba
• Solubilidad de MX: Cu-Pb-Ag → muy pequeña
Fe-Zn → más elevada
⇒ Es difícil formar una superficie hidrófoba estable
para la esfalerita, razón por la cual para este
mineral se requiere de un activante.

• Los xantatos de Ca, Ba, Mg son muy solubles, de modo que el
xantato (RX) no tiene efecto colector sobre sus derivados
(óxidos, silicatos o aluminosilicatos).
⇒ Se logra una buena separación sulfuros / ganga
• Los RX son también utilizados como colectores en la flotación
de ciertos minerales óxidos (vía activantes): Cerusita, PbCO3 -
Malaquita, CaCO3(OH)2 - Anglesita, PbSO4
• La presencia de iones Cu2+, Pb2+ y otros puede conducir a la
formación de xantatos metálicos insolubles disminuyendo así su
eficiencia. En tal caso, se precipitan estos iones en forma de
hidróxidos subiendo el pH (→ alcalino).

• Tipos
– carboxilatos (ácidos grasos) R-COOH
– alquil-sulfatos R-SO4H
– alquil-aril-sulfonatos R- -SO4H
Los ácidos grasos (sus sales) son los más utilizados;
ejemplo: oleato de sodio
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
C
H
H C
O
O Na
Colectores AniColectores Anióónicos:nicos: OxidrOxidríílicoslicos

• Mientras más larga es la cadena R, más fuerte es la
acción hidrófoba, pero menos soluble es el colector
• En general son potentes pero poco selectivos
• Son utilizados en la flotación de minerales no sulfurados,
tales como:
– fluorita, feldespatos, óxidos de Fe y Mn
– minerales de Ca, Ba, Sr, Mg (SO4
-2, CO3
-2, PO4
-3)
– sales solubles de K y Na (potasa, Saskatchewan)
– Debido a su buena selectividad, los alquil-aril-sulfonatos son
utilizados en la flotación de Barita (BaSO4), Kianita (Al2SiO5)
y Scheelita (CaWO4).

• Carboxilatos:
Son ácidos grasos y sales RCOO- - Na+, los que
tienen como fórmula general
R-COOH
y pueden ser usados en forma de sales de metales
alcalinos, R-COOM, los que se conocen con el
nombre de Jabones:

Carboxilatos
• El radical de la cadena alquílica R puede ser un
hidrocarburo saturado o no-saturado de longitud de
cadena variable.
• En la práctica los buenos colectores tienen una
cadena hidrocarburada que varía entre 8 y 12
átomos de carbono como mínimo y entre 18 y 20
como máximo.

Carboxilatos
• Los ácidos grasos se disocian en un Ion carboxilato
aniónico.
RCOOH(acuoso) ⇔ RCOOH- + H+
• Acido cáprico C9H19 - COOH
• Acido laúrico C11H23 - COOH
• Acido palmítico C15H31 - COOH
• Acido esteárico C17H35 - COOH
• Acido oleico C15H32 - COOH
• Acido linoleico C17H29 - COOH

• La repulsión del agua es efectuada por el catión,
cuyo grupo polar está basado en un átomo de
nitrógeno, típicamente una amina.
• Los aniones de estos colectores son normalmente
haluros (Cl-, Br-) que no intervienen en la reacción
con el mineral.
• la adsorción se realiza por atracción electrostática
entre el extremo polar y la doble capa eléctrica en
la superficie mineral.
ColectoresColectores CatiCatióónicosnicos

• Amina primaria:
RNH2 + HCl → RNH3
+ + Cl-
N
H
H+R
H
Cl-
• Amina terciaria:
(R', R", R"')N+ HCl → (R', R", R"')NH+ + Cl-
N
R"'
H+R' Cl-
R"

• Los colectores catiónicos son muy sensibles al pH
(más activos a pH ácido e inactivos a pH muy
alcalino)
• Se les utiliza para la flotación de óxidos, de
carbonatos y de silicatos. Por ejemplo R-NH2 es
utilizado para la flotación de la apatita (fosfato)
• La adición de kerosén (colector no-polar) es
benéfica, puesto que disminuye la cantidad de
colector requerida.

Colectores
No-iónicos Iónicos
Aniónicos Catiónicos
líquido, hidrocarburos no-polares
que no se disocian en el agua
oxidrílicos Sulfidrílicos
Carboxílicos Sulfatos Sulfonatos Xantato Ditiofosfatos
Ditiocarbamtos
Tioles mercaptanos
Dixantogenatos
ClasificaciClasificacióón de Colectores: Resumenn de Colectores: Resumen

1.1.1. Colectores,Colectores,Colectores, proporcionan propiedades hidrproporcionan propiedades hidrproporcionan propiedades hidróóófobas a lasfobas a lasfobas a las
superficies de los minerales por adsorcisuperficies de los minerales por adsorcisuperficies de los minerales por adsorcióóón sobre ella.n sobre ella.n sobre ella.
2. Modificadores, prepararan las condiciones de funcionamiento
de las superficies de los minerales y la pulpa, de modo que los
colectores puedan aumentar su sensibilidad y selectividad.
Hay tres tipos de modificadores: activantes, depresores y
reguladores de pH.
3.3.3. Espumantes, permiten la formaciEspumantes, permiten la formaciEspumantes, permiten la formacióóón de una espuma establen de una espuma establen de una espuma estable
de burbujasde burbujasde burbujas de airede airede aire de tamade tamade tamaññño adecuado permitiendo elo adecuado permitiendo elo adecuado permitiendo el
transporte del mineral deseado al concentrado.transporte del mineral deseado al concentrado.transporte del mineral deseado al concentrado.

• En menas complejas, en que aparecen asociados dos o más
metales de interés, juegan un rol relevante.
• Son usados para controlar la acción de los colectores sobre
especies minerales particulares, en orden a intensificar o
reducir el efecto de hidrofilicidad sobre su superficie, regulando
la acción del colector, en el sentido de hacer más selectiva la
separación de las diferentes especies minerales presentes.
• Su función incluye reacciones con el mineral y con iones
presente en la pulpa.
• La lista de los modificadores o agentes reguladores usados en
la flotación es variada y muy amplia; siendo éstos de carácter
orgánico e inorgánico.
2. Modificadores2. Modificadores

Clasificación
• Activadores: aumentan o ayudan a que los
colectores se absorban sobre minerales que tienen
disminuida su flotabilidad.
• Depresantes: inhiben o evitan la adsorción de los
colectores en minerales que no se desean flotar.
• Modificadores de pH: controlan la concentración de
iones H+ y OH- en la pulpa, con el propósito de
aumentar o disminuir la adsorción de los colectores
como se desea.
2. Modificadores2. Modificadores

• Modifican la naturaleza química de la superficie
mineral de manera de permitir que el colector
pueda adsorberse sobre ella y volverla hidrofóbica.
• Son normalmente sales solubles e ionizables.
• Dos casos serán analizados:
• Activación de la esfalerita (ZnS)
• Activación de minerales carbonatados
ActivadoresActivadores

• El xantato de zinc es relativamente soluble por lo
que la hidrofobicidad obtenida no es suficiente para
la flotación del ZnS.
• Si se agregan iones Cu2+ o Pb2+, los que son más
electronegativos que el Zn2+, desplazarán el Zn2+
del sulfuro según la reacción:
ZnS + Cu2+ ↔ CuS + Zn2+
• El CuS depositado en la superficie reacciona con el
xantato, tornando hidrófoba la partícula mineral.
ActivaciActivacióón de lan de la EsfarelitaEsfarelita

Flotación de ZnS en mezclas minerales
• En las separaciones Pb/Zn o Cu/Zn:
- se flota primero la galena (o calcopirita) con xantato;
- luego se activa la esfalerita de los relaves con CuSO4;
- se flota entonces la esfalerita vuelta hidrófoba
• En una mezcla esfalerita/pirita (o pirrotita):
- se asegura la selectividad con cal (pH =11-12)
- se agrega CuSO4 para activar el ZnS
- se flota la esfalerita así hidrofobizada

• Se trata de minerales tales como:
- Cerusita PbCO3
- Smithsonita ZnCO3
- Azurita 2CuCO3 • Cu(OH)2
- Malaquita CuCO3 • Cu(OH)2
• Estos minerales son refractarios a los xantatos
• Se los puede activar (sulfurizar) con Na2S o NaHS
ActivaciActivacióón de Minerales Oxidadosn de Minerales Oxidados

La hidrólisis y disociación del Na2S produce iones OH-,
S-2 y HS- que modifican la naturaleza química de la
superficie de las partículas minerales:
Na2S + H2O ↔ NaHS + NaOH
PbCO3 + 3 NaOH ↔ H2O + Na2CO3 + NaHPbO2
NaHS + NaHPbO2 ↔ 2NaOH + PbS
Na2S + PbCO3 ↔ Na2CO3 + PbS

• El PbS en la superficie puede entonces ser
hidrofobizado por el xantato, es decir la partícula se
ha vuelto flotable
• Precauciones:
– Dado que el Na2S es un poderoso depresor de
sulfuros, su dosificación debe ser muy bien
controlada.
– Además hay que controlar muy bien el pH, puesto
que determina el grado de disociación del Na2S

• La depresión es utilizada para aumentar la selectividad de
la flotación volviendo hidrófilos ciertos minerales, es decir
impidiendo su flotación.
DepresoresDepresores
• El método de depresión más
simple y natural es el “slime
coating”, que impide la adsorción
del colector por recubrimiento de
la partícula con una capa de
lamas.

• También existen productos químicos (solubles, ionizables)
que se utilizan como depresores.
• El cianuro es utilizado en la flotación selectiva de sulfuros
complejos, sin embargo, su uso exige un estricto control
del pH (alcalino) ya que el HCN es mortal.
• Ejemplos de utilización: la solubilidad de los MX aumenta
con los iones CN-
PbX poco soluble
CuX ± soluble
ZnX, FeX, NiX muy solubles
selectividad
mejorada
por CN-
Depresores, CianuroDepresores, Cianuro

– En el caso del cobre, hay que vigilar la concentración
de CN- dado que un exceso formará sales complejas
con el Cu, deprimiendo así la calcopirita.
– El largo de la cadena hidrocarbonada (R) aumenta la
estabilidad del MX lo que implica una mayor cantidad
de CN- para deprimir el mineral.
– Por ello, cuando se utiliza CN- como depresor se
debe escoger xantatos de cadena R corta.

• La presencia de iones Cu2+ (provenientes de sales
solubles de Cu) activaría el Zn en un momento
indeseado (circuito de flotación de cobre, donde el Zn
es penalizado).
• la adición de CN- impediría la absorción de Cu2+
sobre la superficie formando un complejo cianurado
soluble:
NaCN + H2O ↔ HCN + NaOH
HCN ↔ H+ + CN-
3CN- + Cu2+ ↔ (Cu(CN)2)- + 1/2 C2N2

Utilizado como depresor de la ZnS, ya que la
presencia de Zn2+ en la suspensión impide a los
eventuales iones Cu2+ reaccionar con la superficie
mineral para desplazar los iones Zn2+
ZnS + Cu2+ ↔ Zn2+ + CuS
también: ZnSO4 + 2NaCN ↔ Zn(CN)2 + Na2SO4
sobre la superficie
impidiendo la activación
Depresores, Sulfato de ZincDepresores, Sulfato de Zinc

• Utilizado para deprimir la galena en separaciones
Cu-Pb y para activar el ZnS, permitiendo la
flotación diferencial entre la esfalerita y otros
sulfuros.
• Empleado en la limpieza de concentrados de
cobre para deprimir el ZnS (sin disolver Au, Ag).
• Problema: solubiliza la covelina (CuS) y la
calcosina (Cu2S), activando entonces el ZnS.
Depresores, DiDepresores, Dióóxido de Azufrexido de Azufre

• ¿Por qué utilizarlos?
– Problemas de seguridad (HCN)
– Mejorar la selectividad (colector)
– Reducir la corrosión de los equipos
• ¿Con qué se regula el pH?
– Cal: CaO
- Ceniza de soda: Na2CO3
- Soda cáustica: NaOH
- Acidos: H2SO4, HCl, HF
Modificadores deModificadores de pHpH

• Método
– adición de lechada de cal en la molienda
– ajuste del pH con HCl, en la flotación
– la cal reacciona con posibles M++ en solución,
precipitándolos como M(OH)2, evitando así que
activen involuntariamente el ZnS o la FeS2

• Combinados a los xantatos, un exceso de cal (pH
muy alcalino) deprimen todos los sulfuros
• Para un [RX] dado, habrá un pH crítico tal que:
- si pH > pHcrit …...
un mineral dado no flota
- si pH < pHcrit …...
un mineral dado flotará

• Efecto del pH en flotación de pirita

CurvasCurvas de pHde pH crcrííticotico
flotaciflotacióónn con KEX (25 mg/l) ycon KEX (25 mg/l) y NaCNNaCN

1.1.1. Colectores,Colectores,Colectores, proporcionan propiedades hidrproporcionan propiedades hidrproporcionan propiedades hidróóófobas a lasfobas a lasfobas a las
superficies de los minerales por adsorcisuperficies de los minerales por adsorcisuperficies de los minerales por adsorcióóón sobre ella.n sobre ella.n sobre ella.
2.2.2. Modificadores, prepararan las condiciones deModificadores, prepararan las condiciones deModificadores, prepararan las condiciones de
funcionamiento de las superficies de los minerales y lafuncionamiento de las superficies de los minerales y lafuncionamiento de las superficies de los minerales y la
pulpa, de modo que los colectores puedan aumentar supulpa, de modo que los colectores puedan aumentar supulpa, de modo que los colectores puedan aumentar su
sensibilidad y selectividad.sensibilidad y selectividad.sensibilidad y selectividad. Hay tres tipos deHay tres tipos deHay tres tipos de
modificadores:modificadores:modificadores: activantesactivantesactivantes, depresores y reguladores de, depresores y reguladores de, depresores y reguladores de pHpHpH...
3. Espumantes, permiten la formación de una espuma estable
de burbujas de aire de tamaño adecuado permitiendo el
transporte del mineral deseado al concentrado.

• Objetivos:
– Estabilidad de agregados burbuja-partícula
– Estabilidad de la espuma
– Dimensión adecuada de las burbujas (0,5-1cm)
••• CaracterCaracterCaracterííísticas buscadas:sticas buscadas:sticas buscadas:
––– Actuar solamente sobre la interfaz lActuar solamente sobre la interfaz lActuar solamente sobre la interfaz líííquido/airequido/airequido/aire
––– No actuar sobre la superficie sNo actuar sobre la superficie sNo actuar sobre la superficie sóóólida (diflida (diflida (difííícil)cil)cil)
––– Poder colector despreciablePoder colector despreciablePoder colector despreciable
––– Ser bastante soluble (homogeneidad)Ser bastante soluble (homogeneidad)Ser bastante soluble (homogeneidad)
––– Fuertes, pero no demasiadoFuertes, pero no demasiadoFuertes, pero no demasiado
3. Espumantes3. Espumantes

••• Objetivos:Objetivos:Objetivos:
––– Estabilidad de agregados burbujaEstabilidad de agregados burbujaEstabilidad de agregados burbuja---partpartpartííículaculacula
––– Estabilidad de la espumaEstabilidad de la espumaEstabilidad de la espuma
––– DimensiDimensiDimensióóón adecuada de las burbujas (0,5n adecuada de las burbujas (0,5n adecuada de las burbujas (0,5---1cm)1cm)1cm)
• Características buscadas:
• Actuar solamente sobre la interfaz líquido/aire
• No actuar sobre la superficie sólida (difícil)
• Poder colector despreciable
• Ser bastante soluble (homogeneidad)
• Fuertes, pero no demasiado

• Los espumantes son productos héteropolares: su grupo
polar se combina con los dipolos del agua con los cuales
el grupo no-polar no reacciona, permaneciendo pues en la
fase gaseosa, disminuyendo así la tensión superficial, lo
que estabiliza la burbuja de aire
Agua
Aire Polar
No-polar
Acción del espumante

• Ciertos colectores tienen también propiedades
espumantes, lo que crea problemas ya que la
dosificación de colector es diferente de aquella del
espumante.
• Los espumantes contienen uno de los grupos
siguientes: OH
C
O
OH
OSO2OH SO2OH
NH2
C O
• Hidroxilo
• Carboxilo
• Carbonilo
• Grupo amino
• Grupo sulfurado

Entre los 5 grupos mencionados, se prefieren los alcoholes
ya que además de ser solubles, no tienen propiedades
colectoras.
Poliglicol éteres
(DOW FROTH 250) CH3 (O-C3H8)n OH
Metil-Iso-Butil Carbinol
(MIBC)
CH3 CH CH2 CH CH3
CH3 OHTerpinol (aceite de
pino) CH3 C
O
H
CH3
CH3
Xilenol
(Acido Cresílico)CH3
CH3
OH productos naturales
Sintéticos

Efecto del espumante

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