Arrastres Simbología

Simbología

Rw = Recuperación de agua.

Jg = Velocidad superficial de gas.

A = Área de la celda.

δ = Espesor del film líquido de la burbuja.

db = Diámetro promedio de las burbujas.

Ql = Flujo de agua alimentado a la celda.

Ri = Recuperación de la especie i.

ENTi = Factor de arrastre de la especie i.

B = BIAS

Qw = Flujo de agua de lavado.

Qc = Flujo agua en el concentrado.

Capítulo III.- Arrastre de partículas en la flotación

Arrastre de partículas en la flotación

Es posible decir que la flotación de minerales se lleva a cabo mediante dos mecanismos principales, que son la flotación verdadera y la flotación por arrastre.

La flotación verdadera ocurre cuando las partículas se unen a las burbujas de aire de forma selectiva en la pulpa agitada y aireada, donde las burbujas mineralizadas ascienden y alcanzan la base de la espuma. Las burbujas continúan subiendo, volviéndose más grandes por coalescencia hasta alcanzar la cima de la espuma y son colectadas llevando su carga de partículas unidas a ellas.

La flotación por arrastre sucede al llevar al concentrado tanto partículas hidrofílicas como hidrofóbicas. El arrastre de partículas hidrofílicas al concentrado en la ascensión de la burbuja puede suceder debido a la acción de uno o más de los tres mecanismos que generan el arrastre de partículas, los cuales son:

1. Arrastre mecánico de partículas.
2. Arrastre hidráulico de partículas.
3. Arrastre electrostático de partículas.

Arrastre mecánico de partículas

Este fenómeno se presenta debido a que cada una de las burbujas presentes en la pulpa empuja agua y partículas tanto de ganga como de la especie de interés a la espuma durante su ascenso. Las partículas quedan atrapadas mecánicamente entre espacios que subyacen entre las burbujas que conforman la espuma. Es posible apreciar el fenómeno en la figura

Figura.- Ejemplificación del fenómeno de arrastre mecánico.

[pic 1]

Las partículas más susceptibles a ser llevadas a la fase espuma por este mecanismo son las fracciones de la alimentación más finas, mientras que no es relevante en los tamaños de sólido más grueso.

El fenómeno descrito ocurre principalmente debido a la turbulencia producida en las zonas cercanas a la interface pulpa-espuma, en donde es fácil que a momentos se mezcle parte de la espuma con pulpa, sobre todo cuando la turbulencia es tan alta que no puede distinguirse una interface con claridad.

Arrastre hidráulico de partículas

Este tipo de arrastre va asociado al agua que integran las burbujas. El film líquido del cual está hecha una burbuja puede contener una o varias partículas de ganga transportándolas junto con los agregados mineral-burbuja hasta la espuma. Por otra parte, la trayectoria ascendente de una burbuja arrastra agua, y a su vez partículas a través de una estela que va dejando a su paso cómo es posible visualizar en la figura. Además de esto, una vez cerca de la interface pulpa-espuma, las burbujas pueden empujar algo de agua y éstas al juntarse para formar la fase de espuma pueden dejar atrapadas entremedio algunas partículas sólidas.

Figura.- Ascenso de una burbuja con la capa de agua ligada y la turbulencia a su paso

[pic 2]

Se ha demostrado que la cantidad de agua recuperada en el concentrado está muy relacionada a la recuperación por arrastre. A mayor recuperación de agua hay un mayor arrastre de sólidos. De esto último también podría inferirse que un mayor flujo de aire, implicaría un mayor arrastre. Esta relación se aprecia en la ecuación:

[pic 3]

Ecuación. Relación entre recuperación de agua y varios parámetros operacionales.

Adicionalmente se define el coeficiente o factor de arrastre como la relación entre la recuperación de sólido y la recuperación de agua, el que sirve como índice para cuantificar cuánto es el grado de arrastre en una prueba de flotación. Esta relación se observa en la ecuación:

[pic 4]

Ecuación. Factor de arrastre.

Arrastre electrostático de partículas

Este fenómeno puede ser descrito mediante la teoría de la doble capa eléctrica de Stern. En base a esta teoría, al realizar un análisis de este fenómeno, nos indica que la naturaleza eléctrica de la superficie del mineral determina si son adsorbidos aniones o cationes sobre ella, produciéndose o no el fenómeno.

La teoría de Stern sostiene que una doble capa eléctrica es formada por estos iones adsorbidos en el mineral y los contra-iones de la solución (atraídos electrostáticamente) próximos a la interface.

La figura muestra un esquema de la superficie mineral y la doble capa eléctrica. Los iones que quedan adsorbidos en la superficie del mineral se les llama iones determinantes del potencial y pueden ser, entre otros, iones hidrogeno o hidroxilo, por lo tanto la carga eléctrica de la superficie puede cambiar en función del pH.

[pic 5]

Figura. Esquema de la formación de la doble capa eléctrica sobre la superficie del mineral.

Otros efectos que son importante mencionar, pese a que se escapa de la temática relacionada al arrastre, es que el signo y la magnitud de la carga controlan la adsorción de los agentes de flotación adsorbidos físicamente, al igual que una alta carga superficial puede inhibir la quimisorción de colectores que son adsorbidos químicamente.

En base a los mecanismos  mencionados que ocasionan el arrastre de partículas hacia el concentrado, cabe decir que en la práctica se han encontrado métodos para mitigar el efecto de los arrastres.

Reducción del arrastre

Dentro de lo que compete a la reducción de los arrastres en la flotación, nos es posible distinguir distintos aspectos que pueden ser tratados dentro de un proceso de flotación con el fin de obtener una menor presencia de especies no deseadas en el concentrado. Estos aspectos mencionados son:

Selección del tipo de espumante

Una alternativa va en la selección del espumante a utilizar. Por ejemplo, al preferir un espumante débil como el MIBC, las burbujas que se forman tienen un espesor de film más bien pequeño, por lo que se recupera menos agua en el concentrado, y por lo tanto se arrastra menos sólidos. Por otro lado, el Dowfroth 250 es un espumante fuerte, por lo que las burbujas generadas poseen un film de líquido más grueso, recuperando más agua y por consecuencia, arrastrando más sólidos.

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