Utilizaci´on Del Sulfato De Calcio Como Depresor En La Activaci´on De La Esfalerita

Utilizaci´on del Sulfato de Calcio

como depresor en la activaci´on

de la Esfalerita

Joaqu´ın Galindo , Mauricio Garrido  , Javier Perez  , Ezio Pareschi 

Universidad de Chile

Departamento de Ingenieria de Minas, Universidad de Chile

Ingenieria de Procesos Metal´urgicos

La activaci´on de la Esfalerita ZnS en el proceso de flotaci´on del cobre presenta una baja en la recuperaci´on del mineral valioso. El

objetivo principal del proceso es aumentar la recuperaci´on, que est´a directamente relacionado con el ´angulo de contacto de la esfalerita con

la burbuja. Este material se vuelve hidrof´obico por los iones de cobre Cu2+ o Cu(OH)2 en soluci´on. La propuesta es disminuir el ´angulo de

contacto de la esfalerita otorg´andole propiedades superficiales hidrof´ılicas con la precipitaci´on del Sulfato de Calcio CaSO4 en la superficie

del mineral. Mientras menor sea la granulometria del CaSO4 precipitado, menor ser´a el ´angulo de contacto y con ello se podr´ıa desinhibir

la activaci´on de la esfalerita, aumentando la recuperaci´on del valioso.

Palabras Claves: Esfalerita | Activaci´on | Recuperaci´on | Sulfato de Calcio | Temperatura

Introducci´on

En los procesos de concentraci´on de cobre, en particular la flotaci´on, se requiere que el producto resultante de la etapa

concentradora termine con la mayor ley de cobre posible y, adem´as, que est´e libre de otras sustancias que disminuyan la ley

del concentrado, o bien, resulten perjudiciales para procesos posteriores.

Por lo general, al proceso de flotaci´on llega un mineral de granulometr´ıa y composici´on mineral´ogica muy variadas, donde

se puede encontrar metales pesados como Pb, Zn, Fe, adem´as del Cu; metales alcalinos como K y Na o alcalinot´erreos, Ca y

Mg. Es importante que estas especies, menos valiosas, vayan a parar a los relaves y no contaminen el concentrado de cobre. Si

no hay garant´ıas que esto ocurra, se incurren en perjuicios econ´omicos.

El caso particular al que ata˜ne este proyecto, es la activaci´on indeseada de esfalerita ZnS en celdas de flotaci´on de sulfuros

de cobre. En general los sulfuros de Zinc no se hidrofobizan de manera importante cuando se los pone en contacto con colectores

del tipo xantato1, ampliamente usados en la industria. Sin embargo, la presencia de sulfatos de cobre CuSO4 (a pH ´acido)2

o hidroxido de cobre Cu(OH)2 (A pH basico) provoca la activaci´on de la esfalerita y, por consiguiente, la contaminaci´on del

concentrado final de cobre.

El efecto del sulfato de cobre e hidr´oxido de cobre sobre la esfalerita consiste en transferir propiedades hidrof´obicas,

aumentando el ´angulo de contacto, entre la burbuja de aire y la part´ıcula de esfalerita. Est´a estudiado que el ´angulo de

contacto part´ıcula-burbuja es directamente proporcional a la recuperaci´on de dicha part´ıcula en el concentrado3, por lo mismo,

lo que buscar´a este estudio es disminuir el ´angulo de contacto de la esfalerita, para ello se pueden distinguir dos mecanismos

distintos.

El primero de ellos es evitar la activaci´on de la esfalerita, eliminando el compuesto que causa la misma, es decir, el sulfato

de cobre4. El segundo, al que este estudio abocar´a, es deprimir la esfalerita mediante la adici´on de compuestos que le otorguen

propiedades hidrof´ılicas a la esfalerita, por encima del efecto que el CuSO4 o Cu(OH)2 pueda generar.

Una opci´on es el yeso CaSO4 · 2H2O, el cual, adem´as de poseer cualidades hidrof´ılicas y no tener efecto adversos sobre el

pH de la soluci´on, se encuentra en relativa abundancia en la corteza terrestre, lo que lo hace econ´omicamente rentable como

insumo.

1DAVILA Pulido, G.I., URIBE Salas, A. Estudio de los mecanismos de activaci´on de la esfalerita

con Cu(II) y Pb(II). Revista de Metalurgia, 47 (4), Julio-Agosto, :329-340, 2011.

2El CuSO4 se produce por la oxidaci´on de s´ulfuros de cobre, al entrar en contacto con las burbujas

de aire presentes en la celda de flotaci´on

3DAVILA Pulido, G.I., URIBE Salas, A. y NAVA Alonso, F. Depresi´on de la esfalerita causada por

altas concentraciones de sulfato de calcio en la agua de flotaci´on. CINVESTAV-IPN Unidad Saltillo.

4Este m´etodo resulta en extremo complicado. Si observamos el tipo de operaci´on, es f´acil ver que,

la generaci´on de sulfato de cobre es constante y permanente, adem´as constituye el tipo de mineral

esencial para la recuperaci´on misma del metal de inter´es. Puede resultar interesante analizar esta

variable en alg´un otro tipo de operaci´on, pero no profundizaremos m´as en ella para efectos de este

estudio.

Variables a Manejar. A pulpa saturada de iones sulfato y calcio, se agregar´a hidr´oxido de calcio Ca(OH)2 para aumentar

el pH de la soluci´on (compuesto qu´ımico usual en la industria qu´ımica para volver b´asicas las soluciones) a una temperatura

constante. Finalmente se comenzar´a a disminuir la temperatura gradualmente.

1. pH: Aumentar el pH tiene una efecto sobre la concentraci´on de iones SO2−

4 en soluci´on. El hidr´oxido de calcio se disocia

segun la Ecuaci´on 1.

Ca(OH)2 () Ca2+ + 2 OH− [1]

La liberaci´on de iones OH− aumenta el pH causando una disminuci´on de los iones H+ en soluci´on. Como la especie acuosa

tiene iones SO2−

4 , la reacci´on asociada al aumento del pH se muestra en la Ecuaci´on 2.

HSO−

4

k1 () H+ + SO2−

4 [2]

Con la respectiva ecuaci´on de equilibrio asociada:

k1 =

[H+][SO2−

4 ]

[HSO−

4 ]

[3]

La Ecuaci´on 3 muestra que ante una disminuci´on de H+, debe aumentar la concentraci´on de SO2−

4 o disminuir la concentraci

´on de HSO−

4 . Finalmente para la precipitaci´on de CaSO4

CaSO4s

kps () Ca2+ + SO2−

4

Cuya ecuaci´on de equilibrio asociada es

kps = [Ca2+][SO2−

4 ] [4]

La Ecuaci´on 1 muestra un aumento en la concentraci´on de Ca2+, y la Ecuaci´on 3 muestra un aumento en la concentraci´on

de SO2−

4 . Por tanto de la Ecuaci´on 4 se puede ver que comenzar´a a precipitar CaSO4(s).

2. Temperatura: La temperatura muestra una relaci´on con la constante de una reacci´on:

d(ln k)

dT

= −

H

RT

[5]

La Ecuaci´on 5 de Arrhenius muestra que ante un descenso de la

...