ESTUDIO DEL EFECTO DEPRESOR DE REACTIVOS ORGÁNICOS NATURALES EN LA FLOTACIÓN DE SULFUROS

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1 CONAMET/SAM-SIMPOSIO MATERIA 22 ESTUDIO DEL EFECTO DEPRESOR DE REACTIVOS ORGÁNICOS NATURALES EN LA FLOTACIÓN DE SULFUROS Victor H. A. Ciribeni, Pedro E. Sarquís y Mercedes González Universidad Nacional de San Juan, Instituto de Investigaciones Mineras, Av. San Martín 119 (oeste) San Juan, Argentina. Telefax: ciribeni@unsj.edu.ar; psarquis@unsj.edu.ar ; vecaver@infovia.com.ar RESUMEN La flotación de sulfuros de cobre requiere de reactivos depresores específicos para la pirita. Estos agentes no deben afectar a los sulfuros de cobre y a los de molibdeno. No siempre el elevado, aun agregando cal hasta superar el valor de 11, es efectivo. En este caso se utiliza el cianuro de sodio, reactivos oxidantes y otros depresores. Algunos de estos ofrecen inconvenientes por su toxicidad y en otros casos afectan a los minerales valiosos. Hay estudios muy cuidadosos que muestran el efecto de depresores orgánicos sobre los sulfuros. Algunos muestran resultados interesantes, sobre todo cuando se trata de extractos naturales que tienen bajo impacto en el medio ambiente. Hoy se presenta una alternativa interesante al existir extractos de quebracho, que se comercializan modificados para una mejor adaptación al uso como reactivos de flotación. Si bien su aplicación en la flotación de minerales no metalíferos es bien conocido, no hay antecedentes destacados de su aplicación a la flotación de sulfuros. Esta nueva familia de reactivos tiene la ventaja de ser totalmente solubles en agua, estables y más amigables con el medio ambiente por tratarse de productos de origen natural y por su bajo consumo. Se estudió la aplicación de estos agentes en microflotaciones en tubo de Hallimond, para conocer las condiciones de trabajo en que actúan más efectivamente deprimiendo la pirita. Se repitieron idénticas condiciones para determinar como afecta la flotación de calcopirita. Los resultados muestran el efecto depresor sobre pirita y su interacción sobre la flotabilidad de calcopirita bajo las condiciones estudiadas. Se observó que el y una dosificación adecuada de los reactivos podrían ser la clave para lograr los resultados buscados. Palabras claves : Flotación, sulfuros, depresores, tanino, quebracho 1. INTRODUCCIÓN Los extractos de quebracho, árbol típico de la selva chaqueña (norte de Argentina y Paraguay), se caracterizan por contener elevadas concentraciones de catequinas o taninos condensados, clasificados como compuestos flavonoides, Rottsieper [1]. Han sido utilizados desde la década de 19 para la depresión de carbonatos minerales y como depresor de pirita en la flotación de zinc [2]. Las moléculas polifuncionales de los extractos de quebracho tienen un considerable potencial para la adsorción sobre superficies inorgánicas debido al tipo y a su peso molecular, además de la presencia de grupos hidroxilos en los principales núcleos fenólicos que la forman. La adsorción puede resultar de una unión hidrógeno con átomos de oxígeno superficial u otro como azufre o flúor; por la formación de complejos entre los grupos OH- y cationes di y trivalentes como calcio, bario, cobre, plomo, zinc, hierro, aluminio, etc.; por neutralización de cargas a alcalino sobre superficies cargadas positivamente; o por la atracción electrostática entre las miscelas de tanino cargadas negativamente y superficies inorgánicas con carga positiva [2,3,4].

2 El presente trabajo tiene como finalidad conocer las condiciones bajo las cuales los extractos de quebracho modificados, Floatán producidos por Unitán saica, se comportan como depresores de pirita, ya que en estudios anteriores [5], se manifestó la tendencia a mejorar la relac ión Cu/Fe en los concentrados. Según los trabajos realizados [5,7], los extractos de quebracho modificados, denominados Floatan, permiten estabilizar la flotación de menas de sulfuros de cobre y oro. Esto se verifica especialmente cuando se presentan productos de alteración muy comunes de esos yacimientos, mejorando la calidad de sus concentrados y con un sensible aumento de recuperación en la etapa rougher, para rangos de de 1,5 a 11, utilizando dosis de entre y g/t. Los estudios efectuados consistieron en microflotaciones de pirita pura en tubo de Hallimond. Los resultados obtenidos aplicando los modificadores Floatán se constataron con ensayos de flotación estándar bajo las mismas condiciones. La presencia de iones cobre en el agua de proceso de las plantas de flotación de sulfuros es inevitable y este ión se comporta como activador de la flotación de pirita, por esa razón se hicieron ensayos con el agregado de este ión para estudiar el comportamiento del depresor en condiciones similares a una planta industrial. 2. EXPERIMENTAL 2.1. Materiales Los ensayos se hicieron en Tubo de Hallimond convencional según la descripción dada por Fuerstenau et al.[6]. Se utilizó cristales de pirita pura, separados por selección manual, molido a una clase granulométrica cerrada #. Luego se pasó por un imán para eliminar materiales magnéticos como el hierro de molienda y magnetita. Finalmente se lo sometió a una limpieza de superficie con agua acidulada ( 3) y repetidos lavados con agua pura, decantado y filtrando. La pirita así obtenida se guardó bajo agua bi-destilada y des-ionisada para evitar la oxidación y el envejecimiento de la superficie. La calcopirita se obtuvo realizando varias limpieza sobre un concentrado de flotación y luego se lavó con ácido clorhídrico diluido. El mineral obtenido se guardo de la misma forma que pirita. Como reactivo colector se utilizó amil xantato de postasio. Para modificar el se empleó carbonato de sodio para no introducir iones calcio, evitando enmascarar el verdadero efecto del, salvo cuando se quiso comprobar el efecto del ion calcio. Finalmente, para introducir los iones cobre se utilizó solución de sulfato de cobre Técnica Los ensayos de micro-flotación se hicieron con 3 g. de mineral extrayéndolo con una cuchara especialmente diseñada para esa cantidad, del recipiente donde se conserva bajo agua Durante el acondicionamiento se agitó con agitador magnético ajustando el y luego se acondicionó el modificador Floatán en primer término, si correspondía, durante 1 minuto, seguido del colector durante 2 minutos. Cuando se utilizó Cu++, fue introducido en el agua y una vez ajustado el, se agitó junto al mineral durante 2 minutos. Finalizado el acondicionamiento se abre el paso de aire y se flota durante 3 minutos. Los productos obtenidos (concentrado y cola) se secan, se pesan y se calcula la recuperación resultante, que se usó para evaluar el efecto de las variables en estudio. Se realizaron diferentes corridas de ensayos variando y aplicando los modificadores Unitán, a su vez se hicieron flotaciones con iones cobre en la solución y también utilizando cal cálcica para ajustar el. Para una mejor comparación se hicieron flotaciones estándar para cada, con el colector como único reactivo, de esta manera se verificó sobre la flotación convencional el error experimental, debido al equipo empleado y diferenciar este de los efectos del agregado de los reactivos correspondientes. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En primer término se estableció la flotación estándar para el rango de bajo estudio (de 8 a 11), utilizando agua corriente como medio y amil xantato de potasio como colector en una concentración de 25 mg/l. La gráfica de la figura Nº 1 muestra la recuperación de ambos minerales entre y % para todo el rango de. Estos resultados muestran que la carga ionica del agua corriente no afectaría prácticamente la flotación de ambos minerales en el rango de considerado y se observa además que se mantiene hasta un alcalino como 11.

3 El agua corriente local contiene una elevada concentración de iones calcio por su dureza, sin embargo, no se observa una depresión importante y la utilización de carbonato sódico para ajustar el permitió mantener constante la presencia de esos iones. En la figura Nº 2 se muestran los resultados de ensayos con 12 mg/l de ion cobre. La gráfica muestra que ante el uso del modificador Floatán hay una mayor recuperación de calcopirita a 1 y 11, diferenciándose de pirita que se mantine en los mismos valores mostrados en la curva de la gráfica Nº Efecto del modificador Floatán A continuación se hicieron pruebas con el agregado de 17 mg/l del modificador Floatán, previo al Xantato, para toda la corrida de y para ambos minerales con la finalidad de encontrar una diferenciación en la flotabilidad con respecto al depresor Figura Nº 1 - Microflotación en agua corriente con solución de 25 mg/l de Xantato. Efecto del y del agregado de los modificadores Floatán. Pirita c/ Pirita s/mod. Calc. s/mod. Calc. c/ Como se ve en la gráfica de la figura Nº 1, las curvas de flotación de pirita y calcopirita, en presencia del modificador Floatán, son prácticamente coincidentes demostrando un fuerte efecto depresor que decae más allá de 1, solo se observa mayor flotabilidad de calcopirita a 8. Es interesante observar que en estudios anteriores sobre la aplicación de extractos de quebrachos en procesamiento de minerales [3], el poder depresante se manifiesta cercano a natural. La extensión hasta la proximidad de 1 se debería a la baja concentración ionica existente en el medio Efecto del ión cobre sobre la acción del modificador Floatán La siguiente corrida de ensayos tuvo por finalidad determinar si el efecto depresor del modificador Floatán varía ante la presencia de iones cobre en las concentraciones normales de una planta de flotación. Con esta finalidad se adicionó sulfato de cobre al medio, en dosificaciones para dar concentraciones de 12 y 24 mg/l del ión cobre. Recuperación, % Pirita c/ 12 mg/l Cu y Calc. c/12 mg/l Cu y Figura Nº 2 - Efecto producido por la presencia de concentraciones de 12 mg/l de Cu en el medio utilizando 17 mg/l de Floatán. A continuación se incrementó la concentración de ión cobre, levantando las curvas correspondientes, equivalentes a las observadas en la corrida anterior. La gráfica de la figura Nº 3 muestra que mientras se mantiene el efecto depresor provocado por el modificador Floatán sobre la pirita, nuevamente se verifica una activación de calcopirita hacia los más alcalinos. Esto permite suponer que la presencia de iones cobre inhibiría la acción depresora de Floatán sobre calcopirita a superirores a Pirita 24 mg/l Cu y Calc. 24 mg/l Cu y Figura Nº 3 - Efecto producido por la presencia de 24 mg/l de Cu en el medio y 17 mg/l de Floatán. El aumento de ión cobre en la solución refuerza la interacción con el mineral y la del xantanto, se activa la flotación de calcopirita en comparación a la presencia de menores cantidades de este ión y en presencia de Floatán que en este caso podría estar dejando la superficie del mineral para

4 vincularse directamente con el cobre, formando complejos insolubles [2,3] Efecto del ión calcio en la flotación con modificador Floatán y en presencia de ión cobre El uso de cal para alcalinizar introduce al ión calcio en el medio de flotación, la recirculación del agua de la planta, produce su acumulación con efectos negativos para la recuperación de metales preciosos. Además, el ión calcio, tiene un efecto depresor sobre la pirita, al menos a superior a 1, por este motivo se decidió comprobar la efectividad de Floatán utilizando cal para el ajuste del. Se hicieron las corridas para obtener las curvas de recuperación agregando cal para ajustar el, en presencia del ión cobre y del modificador Floatán. Como se muestra en la gráfica de la figura Nº 4, se mantienen las tendencias de las curvas anteriores, sin embargo aparece una depresión marcada a más alcalino. En la misma figura, se graficaron los resultados ajustando con carbonato de sodio con fines comparativos Pirita + Cu + Pirita c/cal + Cu + Calc. c/cal + Cu + Calc. + Cu + Figura Nº 4 - Gráfica comparativa de los resultados obtenidos ajustando el con cal para las condiciones estudiadas anteriormente y con el agregado de 12 mg/l de cobre El resultado mostrado en la gráfica de la figura Nº 4 sigue dando evidencia de la diferenciación entre la flotabilidad de pirita y la de calcopirita bajo la influencia de los iones cobre con dosis de 17 mg/l del modificador. Finalmente, se levantaron curvas con dosis de cobre y Floatán en dos niveles, 12 y 24 mg/l. ajustando con cal. Los resultados se observan en la tabla Nº 5. Estos resultados vuelven a demostrar que la presencia de iones cobre colaboran con la activación de calcopirita aún ante dosis importantes del depresor y ajustando con cal Calc. 12 mg/l Cu + 12 mg/l Calc. 24 mg/l Cu + 24 mg/l Figura Nº 5 - Micro-flotaciones con cobre en solución y Floatan, ajustando con cal. No está claro el mecanismo por el que los extractos de quebracho se adsorben sobre la superficie de los sulfuros, varios de estos fueron propuestos por diversos autores [2,3], sin embargo se puede ver la sensibilidad al, especialmente cuando se vuelve muy alcalino y con la presencia de iones como el calcio y el cobre. La presencia de iones en diferentes concentraciones afectan de manera variada la flotación de pirita, sugiriendo una compleja relación entre estos y las moléculas del colector y del modificador Floatán dando indicios de la formación alternativa de compuestos entre las diferentes especies y la adsorción sobre la superficie del mineral. 4. CONCLUSIONES El presente desarrollo del trabajo permite llegar a las siguientes conclusiones: 1 - La utilización de 17 mg/l del modificador Floatán produce una efectiva depresión de pirita y calcopirita en el rango de de 8 a 1 y en ausencia de los iones cobre y calcio. 2 - La presencia del ion cobre en el medio acuoso, inhibe el efecto depresor de Floatán sobre la calcopirita. A superior a 9 permite su separación de la de pirita. 3 - Al aumentar la dosis de Floatán de 12 a 24 mg/l. se produce mayor activación de calcopirita mientras permanece deprimida la pirita, produciéndose una importante diferenciación entre ambos minerales principalmente para los 9 y 1.

5 4 - La presencia de iones calcio colabora con la depresión de pirita por el modificador Floatán en concentración de 17 mg/l, aún en presencia de 12 y 24 mg/l de cobre en los 9 y La depresión de pirita con 17 mg/l de Floatán, depende en cada caso del del medio. 5. REFERENCIAS 1 - Rottsieper, E. H. W. Chemical Nature of Vegetable Tannins. W. Cartmel & Sons, Printers, ST Alabama Hanna H. S. and Somasundaran P. Flotation. A.M.Gaudin Memorial Volume. Volume 1. Ed. Fuertenau, M. C. pp Iskra, J., Fleming, M.G. and Kitchener, J.A. Quebracho in Mineral Processing. Department of Mining & Mineral Technology, Imperial College of London, King, H G C and White, T. Los taninos y los polifenoles del quebracho Colorado, su génesis y sus vinculaciones. Ciencia e Investigación. T. 14, octubre-noviembre, pp Sarquís, P., Ciribeni, V., "Aplicación de modificadores Floatán en la flotación de menas de cobre y oro del tipo andesita".informe Interno I 7/2. Instituto de Investigaciones Mineras, UNSJ, 2, Argentina. 6 - Fuerstenau, D. W.; Metzger and Seele G.D. How to Use this Modified Hallimond Tube. Engineering and Mining Journal. March pp Sarquís, P., Ciribeni, V. (b), "Estudio de las condiciones de aplicación de extractos de quebracho Modificados, en la flotación de menas de cobre y oro". Informe interno I 6/2. Instituto de Investigaciones Mineras, UNSJ, 2, Argentina.