Flotación de Finos y Gruesos Aplicada a la Recuperación de Minerales de Cobre

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1 Flotación de Finos y Gruesos Aplicada a la Recuperación de Minerales de Cobre J. Concha 1, E. Wasmund 2 1. Deputy Managing Director, EFD Peru, jconcha@eriez.com 2. Global Managing Director, EFD Canada, ewasmund@eriez.com RESUMEN Diversos investigadores reportan que una de las variables que tiene mayor impacto en el proceso de flotación es el tamaño de partícula del mineral. En la práctica se ha observado que la eficiencia de la flotación en celdas convencionales disminuye cuando el tamaño de partícula es menor a 38 µm y en el caso opuesto cuando el tamaño de partícula es mayor a 250 µm. ERIEZ ha estudiado el efecto del tamaño de partícula en el proceso de flotación y en base a estudios y experiencias industriales ha desarrollado tecnologías que permitan obtener rendimientos metalúrgicos superiores a las tecnologías convencionales para la flotación de finos y gruesos. Para la flotación de partículas finas, ERIEZ cuenta con la tecnología de celdas columnas con el sistema de dispersión de aire Cavitation System, el cual viene siendo aplicado industrialmente permitiendo recuperar partículas ultra-finas hasta de 10 µm. Así mismo, ERIEZ ha desarrollado una tecnología patentada llamada HydroFloat, la cual viene trabajando en procesos de flotación de partículas gruesas y ultra-gruesas (flotando partículas mayores a 250 µm hasta 3,000 µm). Este trabajo presentará los avances de ambas tecnologías aplicadas a la flotación de sulfuros de cobre. ABSTRACT Several researchers report that one of the variables that have greatest impact on the flotation process is the particle size of the mineral. In practice it has been observed that the efficiency of conventional flotation cells decreases when the particle size is less than 38 microns and in the opposite case when the particle size is greater than 250 microns. ERIEZ has studied the effect of particle size on the flotation process and based on studies and based in industrial experiences have developed technologies that can produce higher metallurgical recoveries than conventional flotation technology. For the flotation of fine particles, ERIEZ has the column cells with Cavitation System, which is applied industrially allowing to recover ultra-fine particles up to 10 microns. Also, ERIEZ has developed a patented technology called HydroFloat, which has been working in the flotation coarse and ultra-coarse particles (floating particles larger than 250 microns to 3,000 microns). This paper will present the advances of both technologies applied to the flotation of copper sulfides.

2 1. INTRODUCCIÓN El tamaño de partícula del mineral es un parámetro importante en el proceso de flotación. En la literatura (Gaudin, et al., 1931; Morris, 1952) se puede encontrar diversos trabajos que reportan el efecto del tamaño de partícula en la recuperación del mineral valioso. Wyslouzil et al. (2009) indican que la eficiencia del proceso de flotación se ve impactada negativamente cuando se opera en los extremos, es decir, con partículas finas (<10 µm) o partículas gruesas (> 250 µm). Por ejemplo, en la flotación de minerales de fosfatos en celdas convencionales el rango óptimo de partícula suele estar en fracciones entre >45 µm y <250 µm. La flotación de cobre no está ajena a este fenómeno, Bulatovic (2007) presenta un estudio realizado en tres plantas concentradoras en América del Sur. La Figura 1 muestra la influencia del tamaño de partícula en la recuperación de cobre. Se observa que en las fracciones de partículas finas (<20 µm) la recuperación cae a valores inferiores al 50%, mientras que en el extremo opuesto para partículas gruesas (> 150 µm) la recuperación de cobre también es menor al 50%. Lo mismo es mencionado por Jameson (2013), quien indica que la recuperación de partículas mayores a 150 µm es deficiente cuando se utiliza celdas convencionales, a pesar que dichas partículas pudiesen estar adecuadamente liberadas para ser flotadas. Figura 1. Recuperación de cobre en fracciones de tamaños en diferentes concentradoras (adaptado de Bulatovic, 2007) Por lo presentado hasta el momento, lo más óptimo pareciera ser flotar partículas de tamaño medio (30 µm 100 µm), con el fin de optimizar la recuperación del mineral valioso. Sin embargo, a veces esto no es posible por diversas razones, por ejemplo: En ocasiones el mineral valioso necesita una molienda fina para liberarse y poder ser recuperado y/o para producir un concentrado de calidad comercial. En diversas plantas concentradoras de cobre, luego de la flotación rougher, el concentrado es re-molido antes que pase a la etapa de limpieza. Sin embargo, en esta re-molienda podría producirse una elevada cantidad de partículas superfinas (< 20 µm), que terminarán impactando negativamente en la recuperación.

3 En ciertos casos cuando se tiene una mena polimetálica, alguno de los minerales presente podría ser más frágil (Ej. Molibdenita), por lo que dicho mineral tiende a sobre-molerse. Cuando uno de los minerales tiene una gravedad específica mayor en comparación del resto de los minerales de la mena, ocasiona que el mineral de mayor gravedad específica se reporte en el underflow del hidrociclón (circuito de molienda), a pesar de tener el tamaño y el grado de liberación adecuado para ser flotado. Esto crea una carga circulante generando sobremolienda (Ej. Galena, Casiterita, Oro). En el caso opuesto, operaciones donde a pesar que a tamaños de partículas de 250 µm, 300 µm o inclusive tamaños mayores presentan liberaciones adecuadas para realizar una flotación rougher; la recuperación a este tamaño de partícula está limitada por la eficiencia de las celdas convencionales. La flotación de gruesos en procesos convencionales no es eficiente por motivos como: La alta turbulencia que se genera en las celdas convencionales. A medida que el tamaño de las partículas aumenta, las fuerzas de desprendimiento aumentan más rápidamente que las fuerzas de adherencia. Si las partículas no están totalmente liberadas, la recuperación se ve afectada más aún. Las celdas convencionales son ampliamente utilizadas en la flotación de partículas de tamaño medio. En la práctica se observa, que dependiendo del tipo de tecnología, en algunos casos las celdas convencionales permiten obtener altas recuperación (>90% Cu) de partículas de tamaño medio (30 x 120 µm). Recientemente empresas fabricantes de celdas convencionales han desarrollado mecanismos de flotación (rotor y estator) que ayudarían a optimizar la recuperación de finos y gruesos. Algunas de dichas empresas sugieren también la aplicación de una flotación hibrida, es decir, que en un mismo banco se tenga celdas trabajando a rpm estándares y otras celdas trabajando a rpm mayores (si se desea optimizar la recuperación de finos) o rpm menores (si se desea optimizar la recuperación de gruesos). Si bien, es posible aumentar o disminuir las rpm en las celdas convencionales, hay que tener presente que existe un límite. Así, si se incrementa las rpm en forma excesiva (por ejemplo >20%), es muy probable que se genere demasiada turbulencia dentro de la celda, lo que generará la ruptura de las burbujas y finalmente terminará impactando negativamente la recuperación. Adicionalmente, por cada unidad de rpm que se aumente, el consumo de energía aumentará en tres veces. Es decir, a mayores rpm, mayores consumo de energía, y probablemente se requerirá motores de mayor potencia, entonces mayores costos. En contraparte, si se desease mejorar la recuperación de gruesos, los fabricantes de celdas convencionales sugieren disminuir las rpm del mecanismo. Si se disminuye las rpm a valores mayores al 10%, es probable que ocurran problemas de sedimentación, que podrían inclusive causar la parada de las celdas. Es decir, si bien las tecnologías convencionales con ciertas modificaciones pudiesen presentar mejoras en la recuperación de partículas finas y gruesas, por su propia características de diseño tienen limitaciones que dificultan la recuperación óptima de partículas finas (< 20µm) y partículas gruesas (> 250µm). Para recuperar eficientemente las partículas finas (< 20µm) se requiere de un tipo de tecnología que permita generar micro-burbujas (mayor área superficial) y que permita maximizar el contacto partícula burbuja. Por otro lado, para la recuperación de partículas gruesas se requiere de una celda que no genere turbulencia, que permita trabajar sin colchón de espumas, y que evite las partículas gruesas alcancen su velocidad terminal de sedimentación fácilmente. Eriez Flotation, habiendo investigado ambos fenómenos, ha desarrollado tecnologías de flotación específicas para la óptima recuperación de partículas finas (Celdas Columna con Cavitation System) y para la flotación de gruesos (HydroFloat ). El presente trabajo muestra resultados de pruebas realizadas para la flotación de minerales de cobre (fino y grueso).

4 2. FLOTACIÓN DE FINOS: CAVITATION SYSTEM 2.1. Cavitation System El sistema Cavitation es un tipo de sparger desarrollado por Eriez Flotation para optimizar la recuperación de partículas finas y súper-finas. Este tipo de aspersor utiliza el principio de cavitación hidrodinámica para la generación de burbujas extremadamente pequeñas llamadas pico-bubbles. Mientras más pequeñas las burbujas, mayor será el área superficial de la burbuja, lo que favorecerá la probabilidad de contacto burbuja partícula, y por ende mejorará la recuperación. La Figura 2 muestra la relación entre tamaño de burbuja y área superficial. Figura 2. Relación entre diámetro de burbuja y la generación de área superficial. La cavitación hidrodinámica es un proceso de formación y crecimiento de burbujas muy pequeñas de gas y / o llenas de vapor (pico-bubbles) en un líquido. La cavitación es un fenómeno que aparece en líquidos cuando la presión disminuye por debajo de la presión del vapor del líquido a la temperatura existente. Generalmente es un proceso que aparece asociado a altas velocidades de flujo (Fan et al. 2010). Figura 3. Esquema de la flotación a través de las pico-bubbles generadas por el sistema Cavitation.

5 Las burbujas generadas por cavitación se adhieren naturalmente a la superficie de la partícula, eliminado el proceso de colisión y unión, que es a menudo el paso determinante en la flotación. Se puede decir que las pico-bubbles actúan como un colector secundario, reduciendo así el consumo de colector, además mejora la probabilidad de adhesión partículas - burbuja, y reduce la probabilidad de desprendimiento. Esto conduce a una mejora sustancial en la recuperación, sobre todo de las partículas finas / súper-finas que usualmente son difícil de recuperar, y también se ha observado que mejora la recuperación de partículas gruesas. Por ejemplo, la aplicación del sistema Cavitation en la flotación de carbón ha permitido aumentar la recuperación en 15%, reducir el consumo de espumante en 10%, y reducir el consumo de colector en 90%. Figura 4. Fotografía de un Eriez Cavitation Tube de demostración. Figura 5. Esquema de una celda columna Eriez con sistema Cavitation. El sistema Cavitation está conformado por los Tubos de Cavitation (Figura 4), una bomba de recirculación y los manifolds de aire y pulpa. En la operación una fracción de la pulpa no flotada (relave) es succionada por la bomba de recirculación y a través de un sistema de tuberías es

6 alimentada al manifold de pulpa (instalado alrededor de la columna). A través del manifold, la pulpa se distribuye equitativamente a todos los tubos Cavitation (CavTube ). Antes que la pulpa ingrese al CavTube se mezcla con aire proveniente del manifold de aire comprimido (instalado alrededor de la columna). Luego la mezcla aire pulpa es alimentada a los CavTube, se produce la cavitación, se genera las pico-bubbles y la pulpa ingresa nueva a la celda de flotación para que los agregados burbuja-partícula sean recuperados. La Figura 5 muestra el esquema de una celda columna con sistema Cavitation Flotación de finos conceptos básicos Un problema común en varias plantas concentradoras es la pérdida de los minerales valiosos en las fracciones de partículas finas (< 38 µm). La Figura 6 muestra que un análisis de malla valorada de los relaves cleaner/scavenger de una planta concentradora de Cu/Mo en Estados Unidos. Se observa claramente que la mayor cantidad del mineral valioso (Cobre y Moly) perdido, se encuentra en los tamaños menores a 38µm. Figura 6. Mallas valoradas para los relaves rougher-scavenger para Cu (izquierda) y MoS 2 (derecha). (Fuente: Govender et al. 2012). Como se mencionó anteriormente en operaciones en los que se procesa minerales de alta gravedad específica (Ej. galena, oro libre, casiterita, etc.) y en minerales frágiles (Ej. Molibdenita) este fenómeno se acentúa. En algunas operaciones es suele escuchar que no se debe moler fino porque el mineral se lamea, y luego no es posible de recuperarlo. La pregunta que salta es porque el mineral lameado no es posible de ser recuperarlo en las celdas convencionales? Se sabe que en gran medida la pérdida de los finos se debe a la falta del contacto partícula (fina) burbuja. Esto puede expresarse también a través de las ecuaciones, así en la literatura encontramos que la constante cinética de flotación (k) tiene la siguiente expresión: = (1) = (1 ) (2) = (3)

7 Donde: J g : Velocidad superficial del gas P c : Probabilidad de colisión P a : Probabilidad de adherencia. P d : Probabilidad de des-adherencia. D b : Diámetro de la burbuja. D p : Diámetro de la partícula. Las ecuaciones anteriores nos indican que la constante cinética de flotación y la probabilidad de colisión son inversamente proporcionales al tamaño de la burbuja. Es decir burbujas pequeñas favorecen la colisión partícula burbuja, la cinética y por ende la recuperación. Además, la probabilidad de colisión depende directamente del tamaño de partícula, es decir, partículas más pequeñas impactan negativamente la probabilidad de colisión burbuja partícula Flotación de un mineral de cobre Eriez Flotation realizó pruebas piloto (preliminares) de flotación en una planta que produce concentrados de cobre y oro. En esta planta el concentrado rougher es re-molido y luego es enviado a celdas mecánicas de 50 m 3 (primera etapa de limpieza), el concentrado de la primera limpieza es enviado a la segunda y última etapa limpieza. El relave de la primera limpieza pasa a la etapa cleaner scavenger que se hace en celdas mecánicas de 50 m 3, el relave cleaner scavenger es dispuesto como relave final. Dicha planta deseaba optimizar la recuperación, principalmente de oro, donde las principales perdidas ocurrían en las fracciones más finas. Conociendo que las principales perdidas de oro ocurrían en las fracciones finas, se optó por realizar las pruebas en una celda columna piloto (0.5m ø x 3m H) implementada con el sistema de generación de burbujas Cavitation. La Figura 7 muestra la instalación de la celda piloto en esta planta. Figura 7. Fotografía de la celda piloto Eriez utilizada en las pruebas.

8 La celda columna piloto se instaló para que trabaje e forma paralela como primera limpieza, para poder comparar los resultados con la operación de planta. Se trabajó con las mismas condiciones (físicas y químicas) de la pulpa que ingresa a las celdas convencionales (primera limpieza). El tiempo de residencia en la celda columna fue 12 minutos, mientras que el tiempo de residencia en la planta en las celdas convencionales es de alrededor de 24 minutos. Los resultados de dichas pruebas pre-liminares se muestran en la Figura 8 y Figura 9. Se observa que las recuperaciones en la celda columna fueron mayores a las alcanzadas en planta. También se aprecia que existe diferencia entre los resultados del día 1 y el día 2. Esto se debe a que la mineralogía varió, lo que impactó también en el P80 del alimento. En el caso del cobre, se puede ver que la recuperación en la celda columna fue mayor en aproximadamente 2 puntos porcentuales, en comparación a la recuperación obtenida en las celdas mecánicas. La Tabla 1 muestra que las mayores recuperaciones se debieron principalmente a que la celda columna presentó mayores recuperaciones en las fracciones más finas. Figura 8. Recuperación de cobre en las pruebas piloto de celdas columna. Tabla 1. Recuperación de cobre por Mallas valoradas para pruebas en la celda columna

9 En el caso del oro, la celda columna también permitió obtener mayores recuperaciones en comparación que a las celdas convencionales. Las mayores recuperaciones en la celda columna también ocurrieron en las fracciones más finas. Figura 9. Recuperación de oro en las pruebas piloto de celdas columna. Tabla 2. Recuperación de oro por Mallas valoradas para pruebas en la celda columna En general, se puede decir que la celda columna mostró mejores recuperaciones en comparación a las obtenidas en las celdas convencionales. Esto a pesar que el tiempo de residencia en la celda columna fue la mitad del tiempo de residencia de las celdas convencionales. Se estima que a pesar que los resultados son preliminares, existe aún la posibilidad de optimización de las celdas columna y puede representar una oportunidad de mejora para la optimización de la recuperación de cobre, y sobre todo de oro en la etapa de limpieza de esta planta.

10 3. FLOTACIÓN DE GRUESOS 3.1. Celda HydroFloat Eriez Para superar las limitaciones de las celdas convencionales en la flotación de gruesos, Eriez desarrolló una novel celda llamada HydroFloat. La celda HydroFloat separa las partículas en base a las diferencias de densidad aparente, entre las partículas hidrofílicas y agregados partículaburbuja después que halla ocurrido la unión selectiva de burbujas de aire en el mineral hidrofóbico alimentado. El principio de funcionamiento de la celda HydroFloat ha sido ampliamente discutido por Mankosa Kohmuench (2003), Kohmuench et. al. (2007), Kohmuench et. al. (2010), y Kohmuench et. al. (2013). En el presente trabajo presentaremos un resumen de la operación de esta celda. El HydroFloat realiza el proceso de concentración basado en la combinación de dos principios: Gravimetría: Utiliza la diferencia de densidad aparente de los minerales. Flotación: El agregado mineral-burbuja, que se forma por la adhesión selectiva del mineral hidrofóbico en la burbuja de aire. Para realizar la concentración de un determinado mineral, la celda HydroFloat utiliza pulsos de agua de fluidización y micro-burbujas de aire. La Figura 10 muestra el esquema de la celda HydroFloat, en el que se pueden identificar dos zonas principales: Una zona superior donde se realiza la separación, y una zona inferior (cono) donde se realiza el desaguado de la pulpa.. Figura 10. Diagrama esquemática de la celda HydroFloat. La alimentación (pulpa) se realiza por la parte superior, mientras que el agua de fluidización se adiciona a través de una red de tuberías instaladas en la parte inferior alrededor de la sección

11 transversal de la celda. Conjuntamente con el agua de fluidización se alimenta aire (comprimido) de flotación y pequeñas cantidades de espumante. Las partículas del mineral hidrofóbico son trasportadas por las burbujas de aire y el agua de fluidización hacia la parte superior de la celda, y son recuperados en la canaleta. El relave es evacuado por la parte inferior de la celda a través de una válvula pinch La celda HydroFloat cuenta con las siguientes características: Capacidad de procesamiento: 20 t/h-m 2 30 t/h-m 2. Consumo de aire de flotación: Es alrededor del 10% del aire consumido por celdas de flotación convencionales. Consumo de reactivos: En algunas aplicaciones, después de la instalación del HydroFloat, se ha conseguido reducir el consumo de reactivos (colector) entre 10% - 40%. Repuestos: Las celdas convencionales tienen partes móviles internas (rotor & estator), las cuales al estar en contacto con el mineral grueso tienen un alto desgaste por abrasión. La celda HydroFloat al no tener partes móviles internas no tiene ese problema. Tamaño de Partícula en la alimentación: El HydroFloat está siendo empleado industrialmente para flotar partículas de hasta 3,000 µm (Fosfatos). Para optimizar su performance se recomienda trabajar dentro de una distribución de tamaños de partículas de 1:6. Porcentaje de sólidos: La celda HydroFloat puede trabajar con pulpas con porcentajes de sólidos entre 40% - 80%. Los relaves producidos en el HydroFloat salen con porcentaje de sólidos semejantes al alimento, esto debido a la zona de desaguado que posee. Al tener bajo consumo de reactivos, bajo consumo de aire de flotación y bajo consumo de repuestos, la celda HydroFloat tiene costos operativos bastante eficientes. El HydroFloat viene siendo empleado industrialmente desde el A la fecha existen más de 50 unidades en operación, en plantas de flotación de fosfatos, potasio, carbón, y diamante Flotación de minerales de cobre Un dato importante a tener presente en el desarrollo de los futuros proyectos mineros es la tendencia a la disminución sostenida de la ley de cabeza de los depósitos de cobre. En la actualidad en el Perú existen proyectos mineros cuya ley de cabeza no pasa del 0.45% Cu, y en países como Chile ya se habla de proyectos con leyes de cabeza de 0.35% Cu. Ha de esperarse que para compensar las menores leyes de cabeza, sea necesario mover/procesar mayores cantidades de mineral, por lo que el consumo de energía será mayor, se necesitará cada vez mayor cantidad de maquinaria y/o maquinaria de mayor capacidad, lo que conllevará a que los proyectos tengan mayores CAPEX y OPEX, En la actualidad ya se ha empezado a discutir si es posible emplear procesos alternativos que permitan optimizar los CAPEX y OPEX de los futuros proyectos mineros. Una de las alternativas que viene cobrando mayor interés es la flotación de gruesos o pre-concentración. Investigadores como el Prof. Jameson (2013), indican que de ser posible realizar una flotación de gruesos (600 µm) / pre-concentración, se podría reducir los costos operativos totales de una operación minera en más del 12%. Conociendo este reto de la industria minera, Eriez ha empezado a investigar la posibilidad de utilizar la celda HydroFloat en la flotación de minerales sulfurados. En unos de los primeros estudios para minerales sulfurados, Eriez Flotation conjuntamente con el Ian Wark Research Institute (Australia) realizaron pruebas a nivel laboratorio para la flotación de esfalerita. En dichas pruebas se obtuvieron recuperaciones hasta del 95% cuando se trabajó con tamaños de partículas en fracciones entre >425µm y <850µm (425 x 850 µm) (Awatey et. al. 2013). Estos resultados motivaron para evaluar el uso de la celda HydroFloat en la flotación de minerales de cobre, llevándose a cabo pruebas de flotación en escala laboratorio en Estados Unidos, Australia, Chile y Perú.

12 En Perú se realizaron pruebas exploratorias en escala laboratorio conjuntamente con la Compañía Minera Antapaccay. Para realizar estas pruebas se utilizó una celda HydroFloat de laboratorio, de 6 pulgadas de diámetro. Dicho equipo estuvo equipado con un controlador PID el cual trabaja conjuntamente con un transmisor de presión y una válvula pinch, para controlar automáticamente el nivel de la cama de sólidos. La densidad de la zona de fluidización se controló manualmente, a través de la adición del agua de fluidización. El aire de flotación también se controló manualmente. La dosificación de espumante y la cal se realizaron a través de bombas peristálticas. Las muestras de mineral fueron debidamente acondicionadas antes de ser alimentadas a la celda, para este fin se emplearon los mismos reactivos utilizados en planta. En el caso de Antapaccay el objetivo de las pruebas fue optimizar la recuperación de cobre nativo. Se tomaron muestras del underflow del hidrociclón del circuito de los molinos de bolas. Se trabajó básicamente con dos tipos de muestras denominadas: normal y alto cobre nativo. Se usaron dos fracciones de tamaño de partícula: Una muestra con tamaño de partículas >180 µm y <850 µm (180 x 850 µm), y una muestra con tamaño de partículas >180 µm y <1,000 µm (180 x 1,000 µm). La Figura 11 muestra los resultados obtenidos en las pruebas realizadas en Antapaccay, esta grafica presenta la relación Ley de Concentrado (% Cu) vs la Recuperación (% Cu). Se observa que las recuperaciones fluctuaron entre 70% y 90%. Esta fluctuación se debió principalmente a la diferencia en el tamaño de partículas de las muestras estudiadas, y también debido a las diferencias en la composición mineralógica. Figura 11. Recuperación del cobre en función de la ley

13 Los resultados indicaron que las mayores recuperaciones de cobre se obtuvieron para las muestras con alto cobre nativo, contrariamente a lo ocurre cuando se flota este mismo tipo de mineral en celdas convencionales. De los productos obtenidos en las pruebas de flotación se realizó microscopía óptica y MLA. Las imágenes obtenidas mostraron gran presencia de partículas gruesas de cobre nativo, y también sulfuros de cobre en los concentrados de las pruebas. Un hallazgo importante fue que en el concentrado se observó partículas laminares de cobre nativo de tamaños mayores a 500µm. Este tipo de partículas (laminares) usualmente no son posibles de recuperar en celdas convencionales. También se observó, la presencia de partículas mixtas en el concentrado. Este es un comportamiento característico de la celda HydroFloat, si una partícula tiene un pequeña fracción hidrofóbica expuesta, entonces es posible de ser recuperada por dicha celda. Figura 12. Imágenes de microscopia óptica de concentrados obtenidos en HydroFloat. Calcopirita (cp), cobre secundario (Cs), cobre nativo, pirita (py), pirrotita (po), calcopirita diseminada en ganga (c-g) y gangas (GGs) como partículas libres. Partículas mixtas calcopirita/ganga (marco azul), cobre secundario/ganga (marco rojo), calcopirita/pirita (marco blanco).

14 Tabla 3. Distribución en %Peso de las especies mineralógicas y grado de liberación de los concentrados. Concentrados Peso (%) cp bn cs py GGs mg cu Partículas Liberadas Partículas Mixtas Total Grade de liberación (L.G.) Figura 13. Imágenes del MLA de los concentrados obtenidos en las pruebas HydroFloat. También se realizó microscopía y MLA de los relaves, encontrándose que el grado de liberación de los minerales de cobre (sulfuros y cobre nativo) en el relave fue prácticamente nulo (cercano al 0%). Esta es la principal razón porque no fue posible obtener mayores recuperaciones. Probablemente, con una molienda un poco más fina (<600 µm) se habría podido optimizar la liberación y por ende la recuperación.

15 Figura 14. Imágenes de microscopia óptica de los relaves obtenidos en HydroFloat. Partículas mixtas calcopirita/ganga (marco azul), calcopirita/cobre secundario/ganga (marco blanco). Tabla 4. Distribución en %Peso de las especies mineralógicas y grado de liberación de los relaves del HF. Por otro lado, la Figura 15 muestra la relación entre el ratio de enriquecimiento y la recuperación. Se observa que a través de la flotación de gruesos es posible tener ratios de enriquecimiento entre 4.5 y 19 veces.

16 Figura 15. Relación entre recuperación de cobre y ratio de enriquecimiento. Finalmente, tal vez uno de los hallazgos más importantes es que además de ser posible la recuperación de partículas gruesas, es posible realizarlo flotando solamente una pequeña fracción de la masa alimentada, es decir, con un mass pull pequeño. Esto es reflejado en la Figura 16, que muestra la relación entre el mass pull (% masa flotado) y la recuperación (% Cu). Se observa que para la mayoría de pruebas el mass pull fue menor al 14%.

17 Figura 16. Relación entre recuperación de cobre vs mass pull (% masa flotado) Así, en un caso hipotético en el cual una planta concentradora cuya ley de cabeza sea 0.25% Cu y necesite procesar 100,000 t/d; a través de un proceso de pre-concentración podría existir la posibilidad de reducir el alimento al molino de bolas y a las celdas convencionales rougher/scavenger. Es decir en vez de alimentar 100,000 t/d con una ley de 0.25% Cu, un proceso de flotación de gruesos podría reducir la cantidad a procesar y alimentar (al molino de bolas y a las celdas convencionales) solamente 15,000 t/d con una ley de cabeza de 2.5% Cu. Esto permitiría optimizar grandemente los costos operativos (según Jameson, 2013 podría reducirse en más del 12%), y por lo tanto podría viabilizar algunos proyectos con leyes marginales. Esto aún es una hipótesis, y los estudios mostrados en el presente trabajo aún son preliminares, pero son resultados bastante alentadores y se espera que en un futuro cercano se tenga una nueva alternativa al proceso de flotación convencional, alternativa que permita optimizar los CAPEX y OPEX de los futuros proyectos mineros..

18 4. CONCLUSIONES La celda columna Eriez con sistema Cavitation ha mostrado que es posible obtener mayores recuperaciones (superiores hasta en dos puntos porcentuales tanto para cobre, como para oro) para la flotación de partículas finas, en comparación a las celdas convencionales, esto a pesar que el tiempo de residencia en la celda columna piloto fue la mitad que el tiempo en las celdas convencionales. Las mayores recuperaciones se debieron principalmente a la mayor recuperación de las partículas de los minerales valiosos en las fracciones finas. Mayor cantidad de pruebas para re-confirmar los resultados y optimizar la operación de la celda columna podrían brindar una ventana de posibilidades para optimizar el rendimiento de esta planta. En el caso HydroFloat Eriez, este mostró la posibilidad de flotar partículas gruesas (0.180 x 1.00 mm) de minerales sulfurados de cobre, como también cobre nativo. Las recuperaciones en las pruebas laboratorio realizadas en Antapaccay, mostraron recuperaciones entre 70% - 90%, que son recuperaciones mayores a las que normalmente se alcanza en las celdas convencionales cuando se flota minerales con alto contenido nativo. Los análisis de microscopia y MLA, mostraron que la liberación de los minerales de cobre fue casi nula en los relaves de las pruebas en HydroFloat, confirmando que esta fue la principal razón por la cual no se consiguieron mayores recuperaciones. A pesar que las pruebas en Antapaccay fueron en escala laboratorio, re-confirman los resultados obtenidos en pruebas realizadas en Australia, Estados Unidos y Chile; indicando que el HydroFloat podría tener gran potencial de aplicación en las plantas concentrados de cobre. Siendo talvez una de las tecnologías de flotación más novedosas y con mayor potencial para optimizar los CAPEX y OPEX de los futuros proyectos mineros. 5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Gaudin, J. Grob and H. Henderson, Effect of Particle Size in Flotation, Technical Publication No. 414, AIME, New York, NY, USA, Awateya, H. Thanasekaranb, J. N. Kohmuenchc, W. Skinnera, M. Zanina. Optimization of operating parameters for coarse sphalerite flotation in the HydroFloat fluidised-bed separator. Minerals Engineering, Volumes 50 51, September 2013, Pages Bulatovic, S. M. (2007). Handbook of flotation reagents: chemistry, theory and practice: volume 1: flotation of sulfide ores. Elsevier. 4. Govender, D. Lelinski, F. Traczyk, Hybrid energy flotation On the optimization of fine and coarse particle kinetics in a single row. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Platinum 2012, Fan, MM. et al, Nanobubble generation and its application in froth flotation (part I): nanobubble generation and its effects on properties of microbubble and millimeter scale bubble solutions, Mining Sci. & Tech, 20, pp 1-19, (2010) 6. G. Jameson, Size matter Coarse and quick flotation can reduce costs. The AusIMM Guillaume Delprat Distinguished Lecture Series J Kohmuench, H Thanasekaran and B Seaman, Advances in Coarse Particle Flotation Copper and Gold, MetPlant Kohmuench, J. N., Mankosa, M. J., Kennedy, D. G., Yasalonis, J. L., Taylor, G. B., & Luttrell, G. H. (2007). Implementation of the hydrofloat technology at the South Fort Meade Mine. Minerals and Metallurgical Processing, 24(4), Mankosa, M. J., & Kohmuench, J. N. (2003). Applications of the hydrofloat air-assisted gravity separator. In Advances in Gravity Concentration Symposium Presented at the 2003 SME Annual Meeting, Society for Mining, Metallurgy and Exploration (pp ). 10. T.M. Morris, Measurement and Evaluation of the Rate of Flotation as a Function of Particle Size, Mining Engineering, Vol. 4, No. 8, 1952, Wyslouzil, H. E., Kohmeunch, J., Christodoulou, L., & Fan, M. (2009, October). Coarse and fine particle flotation. In Proceedings of the 48th Conference of Metallurgists.