APLICACIONES DE NITRÓGENO COMO GAS DE FLOTACIÓN

APLICACIONES DE NITRÓGENO COMO GAS DE FLOTACIÓN

INTRODUCCIÓN

La interacción de los minerales sulfurados y los metales nativos con los reactivos en un sistema de flotación, esta ampliamente determinada por los cambios en la superficie de las partículas como resultado de la acción del medio y los gases disueltos. La flotación de sulfuros es afectada por las condiciones de oxido-reducción de la pulpa [1], aunque existe alguna duda si es el ambiente oxidante o el tipo de oxidante es el que ejerce influencia en la flotación, el grado de oxidación de la superficie es especialmente importante cuando la flotación es efectuada con xantatos. Los productos formados afectan la flotación. Así, los sulfuros son inestables en la presencia de agua y aire, y el estado de su superficie después de la molienda no solo depende del equilibrio de las reacciones, sino de la cinética de la reacción. Mucha gente ha pasado por alto por muchos años el ambiente dentro de un molino y sus efectos durante el proceso de flotación. Hoy en día es posible establecer la relación entre el pH y el potencial de la pulpa en contacto con minerales sulfurados u otros minerales.

Las condiciones físico-químicas antes de la flotación (chancado, molienda, acondicionamiento) tienen un efecto en la separación. En el proceso de flotación, para unas ciertas condiciones, la separación es dependiente del potencial de pulpa que se obtiene. El aire es adicionado usualmente como gas de flotación, y pocas veces ocurre que el ajuste de aire para un potencial en estado estable de una pulpa sea el adecuado para el proceso de flotación. Muchas veces el ajuste de aire para un potencial en estado estable no llega a obtenerse al inicio del proceso de flotación, principalmente cuando luego de tenerse condiciones reductoras durante la molienda, y el aire es adicionado de modo no esperado durante el transporte de la pulpa desde el molino hasta el circuito de flotación rougher. Es probable que el potencial de la pulpa sea menor que el valor necesario para la adecuada adsorción del colector, con lo cual se obtendrá una cinética de flotación muy lenta.

Para algunas plantas, cambios en el flujo de aire para un potencial de pulpa por otro valor, puede dar una flotación más eficiente. El potencial puede ser cambiado por el uso de agentes oxidantes y agentes reductores, por el uso de nitrógeno o mezclas nitrógeno/aire para llevar a un incremento en el potencial de la pulpa luego de dejar el ambiente reductor de un molino, el cual contiene medios de molienda de acero. Emplear un agente oxidante o un agente reductor, y un apropiado gas puede reducir la adición del agente para obtener el potencial deseado. El nitrógeno es el gas que ha sido estudiado como mayor dedicación, y su aplicación en separación por flotación ha sido implantado como solución a muchos problemas cuando existe un mineral complejo. Las siguientes líneas mencionaran los principales usos de este gas en sistemas de flotación.

ASPECTOS ELECTROQUÍMICOS

Si un conductor, tal como los minerales sulfurados o metales [1], es sumergido en un medio acuoso, asumirá un potencial eléctrico con respecto al medio como resultado de las reacciones electroquímicas que ocurren en la interfase. Las reacciones, y consecuentemente la diferencia de potencial son dependiente de la naturaleza del mismo mineral o metal, y la de las actividades de las especies en la fase acuosa.

Reacciones anódicas:

Oxidación del metal Me = Me+2 + 2e-

Oxidación del mineral y formación de azufre MeS = Me+2 + So + 2e-

Oxidación del xantato 2X- = X2 + 2e-

Oxidación del anión S-2 = So + 2e-

Reacciones catódicas:

Reducción de oxígeno 1/2O2 + H2O + 2e- = 2OH-

Reducción del catión Me+2 + 2e- = Me

En el último caso del proceso reducción, las concentraciones de iones metálicos más electronegativos que el metal contenido en la fase mineral/metal es baja, de modo que la reducción de oxigeno es la principal reacción. Si se considera un mineral simplemente (ver Fig. 1), los procesos anódicos y catódicos ocurrirán en sus respectivas áreas y la corriente fluirá entre estos dominios (Ia e Ic).

Fig. 1 Representación de la creación de dominios anódicos y catódicos (Adaptado de [1])

Las interacciones entre la superficie de los conductores son llamadas galvánicas. Ellas se deben a la diferente actividad electroquímica que hay entre los sólidos presentes. La combinación de una superficie catódica (aceptor de electrones) y una anódica (donante de electrones) resulta en la creación de una celda galvánica. La existencia de un conveniente oxidante, tal como oxígeno disuelto, favorece la creación de la corriente galvánica sirviendo como último aceptor de electrones [2]. Tales reacciones pueden limitarse u ocultarse bajando la actividad del oxígeno en el agua o incrementando el pH de una solución. La actividad electroquímica de los minerales esta caracterizada por su potencial en reposo (potencial alcanzado espontáneamente por el mineral en una solución acuosa). El mineral con el mayor potencial en reposo actúa como cátodo, mientras que otro con más bajo potencial en reposo es el ánodo.

Durante el proceso de flotación las interacciones galvánicas tienen una influencia significante puesto que existe una mezcla de sólidos con diferente actividad electroquímica, tales como los sulfuros, y los metales originados por la corrosión de los medios de molienda (aleaciones de acero). Los últimos son más anódicos que los sulfuros, consecuentemente afectan la selectividad del proceso.

La siguiente figura representa el mecanismo de las interacciones galvánicas y las posibles reacciones durante el contacto de dos sulfuros o con medios de molienda (barras, bolas). Los iones OH- son producidos sobre la superficie del mineral catódico, obteniéndose su depresión durante la flotación, mientras que el azufre elemental que se forma en el sulfuro anódico puede incrementar su hidrofobicidad y en algunos casos promover la flotación sin colector. El ambiente de la molienda favorece las anteriores reacciones [3,4].

Fig. 2 Modelo electroquímico para las interacciones

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