La flotación es un proceso increíblemente sólido y versátil que funciona igualmente bien en mezclas de sulfatos, óxidos, sílices y otros minerales. Usando equipo estandarizado, mineralogía de vanguardia y personal técnico experimentado, SGS Servicios Minerales proveerá programas de pruebas de laboratorio que están diseñados para lograr sus objetivos en una forma rápida y eficiente. Fuertes conexiones con proveedores de equipos y reactivos aseguran la aplicación de los métodos más efectivos, prácticos, e innovadores (de ser necesario) para la separación de minerales.

FLOTACIÓN DE FINOS

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 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.

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%.  

FLOTACIÓN DE FINOS CONCEPTOS BÁSICOS

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. 

FLOTACIÓN DEL 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 m3 (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 m3 , 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 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. 

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. 

FLOTACIÓN DE GRUESOS

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.  

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.

Flotacion de finos y gruesos 

Lixiviacion bacteriana

La lixiviación por bacterias es un método establecido para tratar oro refractario y minerales o concentrados de metales base. SGS Servicios Minerales ha realizado pruebas para numerosos proyectos para el desarrollo y optimización de diagramas de flujo, incluyendo pruebas a escala de banco y de planta piloto, y auditoría y resolución de problemas en plantas en operación en Sudáfrica, Brasil, Ghana, Australia, Uzbekistán, Perú, Chile, Grecia y los EE.UU. Los servicios de SGS Servicios Minerales incluyen: 

• Investigación y desarrollo 

• Pruebas de sensibilidad

• Desarrollo de diagramas de flujo 

• Plantas piloto continuas con procesamiento de flujo integrado 

• Auditorías de plantas y resolución de problemas Algunos clientes nos han solicitado establecer instalaciones de prueba de lixiviación por bacteria para cumplir con la necesidad de: 

• Una instalación de pruebas independiente, no asociada a interés alguno de procesamiento ni ingeniería 

• Un “taller de parada única” que ofrezca instalaciones para probar procesos alternativos de oxidación incluyendo bacterias, oxidación pro presión, Activox® y tostado Las tecnologías testeadas incluyen: 

• BIOX® 

• GEOCOAT® 

• (Lixiviación en pilas o capas delgadas de concentrados de flotación de baja ley) 

• Procesos BacTech 

• Otras tecnologías que no son de propiedad registrada La experiencia de SGS con el proceso BIOX® (bacterias mesofílicas) va desde las pruebas de confirmación hasta la movilización de plantas. La investigación actual incluye pruebas piloto de concentrados de calcopirita-calcositacovelita usando bacterias mesofílicas. Usamos procesos GEOCOAT® en simulación de lixiviación en pilas, pruebas de lixiviación en columnas de diferentes minerales de sulfato incluyendo pirita, enargita y esfalerita, usando bacterias mesófilas y termófilas extremas. Tenemos licencia para usar las tecnologías BacTech y hemos completado varios proyectos según indicación. Nuestra investigación actual se concentra en la investigación de la oxidación de la calcopirita. LIXIVIACIÓN POR AGLOMERACIÓN DE CONCENTRADOS SGS Servicios Minerales Australia ha desarrollado una técnica para lixiviación en pilas o capas delgadas de concentrados de flotación de baja ley. Un agente aglomerador es usado para adherir los concentrados molidos a la superficie de un portador inerte. Un portador adecuado es roca competente chancada tal como el granito en el rango de tamaño de 10 – 12 mm. El aglomerado es apilado en una columna y tratado por lixiviación de percolación para oxidar los minerales sulfurosos. Esta técnica puede ser aplicable a concentrados de baja ley donde la lixiviación agitada por bacterias o la lixiviación por presión no resultarían económicas.

Estudios sobre el efecto de la concentración de nutrientes en la lixiviación microbiológica de un concentrado de sulfuro de zinc indicaron que la concentración de amonio controlaba el rendimiento, mientras que la concentración de fosfato afectaba la velocidad de extracción del zinc. 

La concentración de los factores de crecimiento no tuvo efectos detectables sobre la oxidación del substrato. En medio ácido de lixiviación de sulfuros la solubilidad del oxígeno y el CO2 es baja, y una velocidad máxima de transferencia de masa de estos gases se requiere para mantener el crecimiento bacterial. 

En la ecuación (73) se puede apreciar que la oxidación de un mol de sulfuro requiere de 2 moles de oxígeno o, lo que es lo mismo, un kilogramo de azufre del sulfuro requiere para su oxidación de dos kilogramos de oxígeno. 

Dos kilogramos de oxígeno en condiciones normales ocupan 1,400 litros y su solubilidad en agua a 30 - 35 °C es del orden de 7 ppm por lo que los 2 kg requerirán de unos 285,000 litros de solución acuosa. Estas cifras indican que el problema de la aireación en este proceso es importante y que debe ser considerado preferencialmente. 

Desde luego, las cifras parecen señalar que un sistema de lixiviación estática no es adecuado, por lo tanto los esfuerzos deben estar encaminados hacia el diseño de instalaciones con agitación y con recirculación. 

Estudiando el efecto del dióxido de carbono sobre la actividad bacterial, se observó que la velocidad de oxidación de la pirita por el T. Ferrooxidans gradualmente disminuyó. 

Esto sucedió cuando se eliminó el CO2 del aire BIOLIXIVIACIÓN, Tecnología de la Lixiviación Bacteriana de Minerales 103 usado para aireación. Aumentando el contenido del CO2 del aire se estimuló el crecimiento del T. Ferrooxidans usado como substrato. 

Los mejores resultados para este proceso de oxidación fueron obtenidos cuando el contenido de CO2 se aumentó a 2%. Estudiando el efecto de la concentración de substrato sólido (ZnS) a diferentes concentraciones de CO2 , es decir, variando desde 0.03 a 7.92%, se encontró que la concentración óptima de CO2 es 0.2% en términos de velocidad más alta de extracción de zinc. Sin embargo, todos los datos anteriores del efecto del CO2 sobre el crecimiento del Thiobacillus Ferrooxidans son de carácter preliminar. La oxidación de fierro ferroso por el T. Ferrooxidans requiere la presencia del ión sulfato, probablemente, como un agente complejante. Cuando es cultivado sobre azufre elemental o sulfuros la adición de sulfato externo no es necesaria, puesto que el producto de la oxidación es el sulfato. 2.12.12 Efecto del ión férrico La lixiviación microbiológica de los sulfuros es acelerada en presencia del ión férrico, el cual se sabe que es un buen agente oxidante. 

Este efecto catalítico se puede expresar como sigue: (172) donde M es un metal bivalente. El azufre elemental que ha sido dejado libre (ecuación 172) será oxidado a ácido sulfúrico por el T. Ferrooxidans. Similarmente, el fierro ferroso es oxidado por los microorganismos. y, entonces, el ciclo rédox del fierro se repite. Varios investigadores discutieron el efecto del fierro, aunque determinaciones cuantitativas fueron reportados recientemente. Estos estudios indicaron que los microorganismos son capaces de oxidar substratos libres de fierro (NiS, CoS, Cu2S y CuS); y en presencia de concentraciones de ión férrico de 10-4 a 10-2 moles por litro la velocidad de extracción del metal fue mucho mayor. 

Concentraciones mayores de fierro no fueron efectivas en este proceso. El potencial rédox del par Ferroso /Férrico a 25 °C es: (173) (174) (175)

CULTIVO DE BACTERIAS 

El medio más favorable para cultivar las bacterias es el medio 9K con fierro ferroso (ver pág. 115 y procedimiento de aislamiento de cultivos pág. 50). Es aconsejable obtener cultivos a partir de bacterias que existen, no solamente, en el área de trabajo, sino en la región o área de la planta de lixiviación. Estas bacterias estarán por naturaleza ya aclimatadas al tipo de substrato, temperatura, limitaciones de oxígeno debido a la altitud del lugar, etc. Por consiguiente, el estudio de los diferentes puntos donde las bacterias pueden ser obtenidas debe ser prioritario al estudio de la lixiviación bacteriana. Una vez detectada la existencia de bacterias en riachuelos, aguas de mina, lagos, etc., de la región, se debe proceder al cultivo de éstas con el propósito de disponer de un stock que permita efectuar pruebas de laboratorio en columna. Un procedimiento sencillo para iniciar los cultivos consiste en tomar un frasco erlenmeyer de 250 ml al cual se agrega 70 ml de medio 9K con fierro ferroso y 10 ml de agua de mina. Luego se efectúan los siguientes controles: • Corregir el pH de la solución a 2.0 con H2 SO4 1N • Agitar fuertemente la solución para favorecer la oxigenación • Mantener la temperatura en 35 °C Al cabo de 2 o 3 días de constante agitación a 35 °C, se observa un cambio de coloración en la solución a un tono anaranjado débil. Este cambiará paulatinamente a marrón oscuro debido a la oxidación del ferroso a férrico por la acción bacteriana. Es evidente que el fierro también pudo ser oxidado por el O2 , sin embargo, este proceso de oxidación es tan rápido y complejo que hay que pensar en otra causa: Las bacterias. Un control adicional, además del color, sería analizando el T/Fe y Fe3+ existente en solución. La presencia mayoritaria de Fe3+ indicará que todo el Fe ha sido oxidado, y la necesidad de transferir las bacterias a otro substrato más fresco. Para ello se toman 10 ml de solución color marrón y se transfiere a otro erlenmeyer conteniendo 70 ml de medio 9K. Esta operación se repite continuamente hasta disponer de un stock grande de bacterias. La transferencia y cultivo de estas bacterias a un substrato de mineral, constituye el próximo paso, cuya importancia es necesario recalcar. Los minerales elegidos deben ser representativos del cuerpo de mineral que forma las pilas a lixiviar. Es evidente que compósitos generales del mineral también deben ser estudiados bacteriológicamente. El procedimiento de laboratorio a seguir es simple y consiste en tomar 30 g de muestra representativa de mineral malla -400, el cual se coloca en un erlenmeyer de BIOLIXIVIACIÓN, Tecnología de la Lixiviación Bacteriana de Minerales 123 250 ml. Se añade 70 ml de medio 9K más Fe2+, se agita fuertemente y se procede a ajustar el pH de la pulpa a 2.0, añadiendo H2 SO4 1N. La adición de ácido se hace hasta que el pH se estabiliza en 2.0. En este punto, la solución se deja sedimentar y se toma una muestra de 1 ml y se analiza por cobre y fierro total. Luego se inocula la solución con 5 ml de solución marrón conteniendo bacterias. El consumo de ácido es determinado exactamente en el punto de estabilización del pH. A continuación, el frasco conteniendo el mineral medio 9K más inóculo es pesado. Este peso correspondería a la hora cero de lixiviación. En esta hora se vuelve a tomar 1 ml de muestra y se analiza por cobre y fierro. El control y muestreo de la solución se efectúa cada 24 horas. El primer paso a seguir es ajustar el peso del erlenmeyer al peso original agregando agua a pH 2.0. Una vez conseguido el peso original se toma 1 ml de muestra para analizar por cobre y fierro; y luego se procede a ajustar el pH de la solución agregando H2 SO4 6N o 1N.

Según esta Figura la prueba debe ser detenida en el punto A, que corresponde a un tiempo T. Continuar con la prueba, pese a haberse alcanzado la máxima extracción posible, podría provocar la inactividad de las bacterias debido a que prácticamente todo el substrato ya ha sido consumido. Por otro lado, el punto A nos muestra el punto de máxima actividad bacteriana en donde las bacterias en pleno desarrollo y reproducción han abandonado el substrato sólido y están en la solución. Esta misma solución será el inóculo para el próximo cultivo, y así sucesivamente hasta disponer de un stock grande de bacterias desarrolladas en diferentes tipos de minerales. Cambios de condiciones tales como temperatura, acidez, nutrientes, etc. pueden entonces ser efectuadas con mayor tranquilidad. 124 BIOLIXIVIACIÓN, Tecnología de la Lixiviación Bacteriana de Minerales Curvas de lixiviación típicas para Cu2 S y CuFeS2 El erlenmeyer durante estas pruebas debe estar constantemente agitado y preferiblemente a una temperatura variable entre 30 - 35 °C, y en oscuridad. La forma recomendable de efectuar el control de estas pruebas es registrando todos los datos en un libro que debe contener básicamente los siguientes datos: 

- Fecha 

- Hora de lixiviación 

- pH inicial 

- pH final 

- acido añadido 

- análisis por: Cu2+, T/Fe, Fe3+

- mg. de cobre extraído 

- Porcentaje de cobre extraído 

El residuo final obtenido debe ser estudiado mineralógicamente para determinar las especies residuales. Estos residuos deben ser analizados por cobre para chequear el porcentaje de extracción obtenido a partir de los análisis de las soluciones impregnadas.