UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

E.A.P. INGENIERIA METALURGICA

PROFESOR: ANGEL AZAÑERO ORTIZ

CURSO: CONCENTRACIÓN Y FLOTACIÓN DE MINERALES

15.-CELDAS DE FLOTACION

a). CELDAS CONVENCIONALES

A principios del Siglo XIX, las operaciones de concentración de minerales

se realizaban en celdas cuyos volúmenes unitarios fluctúan entre los 10 y

100 pies cúbicos. Es la marca Denver con la celda Sub-A (Sub-aireadas)

hoy llamadas celda a celda (cell to cell), evolucionó la flotación, no

obstante la aparición posterior de celdas de mayor volumen y modelos,

aún hoy siguen vigentes en plantas donde las capacidades de operación

no permiten el uso de celdas grandes.

Otras marcas como agitair (Galigher) y Wenco (Enviroteck) también

fabricaron celdas de volúmenes menores, actualmente discontinuadas.

A continuación presentamos las celdas Denver Sub-A:

Celda número 8 12 15 18 18 * 21 24 30Volumen (pies3) x cell 2.75 10 12 18 24 40 50 100(m3) x cell 0.07

8 0.283 0.340 0.173 0.68 1.133 1.416 2.832

* special

Cálculo del número de celdas convencionales de flotación

Se emplea la siguiente ecuación:

:donde ;Vm

KVk x n x

Vc

KVk x x 1440n x ==t

n = número de celdas necesarias

Vm = es el volumen entrante de pulpa a una operación de flotación

(m3/min)

t = tiempo de flotación (minutos)

Vk = capacidad de la celda (m3)

K = es 70% de su capacidad nominal se descuenta el volumen

ocupado por las

espumas, partes mecánicas.

1

Vc = volumen de pulpa entrante al circuito de flotación (m3/día)

Ejemplo: se desea flotar 2,400 TMSPD de un mineral cuyo Pe = 3.00, la

pulpa alimentada al circuito de flotación tiene 25% de sólidos, se ha

determinado que se requiere 10 minutos de flotación, calcular el número

de celdas Denver Sub-A N°18 special 32” x 32”, cuyo volumen nominal

es de 24 ft3/celda (0.68 m3).

Cálculo del volumen de pulpa que se alimenta al circuito (Vc)

Rp = ( 100- 25) 25 = 3.0

TMPD Agua = 3 x 2400 = 7200 TM/día

Vagua = (7200 TM/día) / (TM/m3) = 7200 m3/día

Vsólidos = (2400 TM/día) / (3TM/m3) = 800 m3/día

Vc = 8000 m3/día

Cálculo del número de celdas:

KVk x x 1440

x tVc n =

== 0.70 x celda/m 0.68 x min/día 1440

min 10 x día/M 8000 n

3

3

18N celdas 117 116.7 n °≅=

En este caso se debe usar celdas de mayor volumen, por ejemplo celdas

No. 30.

30 280.7 x /celdaM 2.832 x min/día 1440

min. 10 x /díaM 8000 n

3

3

°== Nceldas = 2 circuitos de

flotación

b). CELDAS DE GRAN VOLUMEN

A partir de los años 60, empieza a salir al mercado celdas de volúmenes

mayores a los 100 pies cúbicos, ya se habla de celdas de 180, 200, 300 y

500 pies cúbicos, Denver y Agitair son líderes en la fabricación de estas

celdas.

Las celdas de gran volumen son aquellas que están sobre los 1000 pies

cúbicos por unidad y entran al mercado por el año 1975, en los proyectos

de Cobriza y Tintaya se instalan celdas de 500 pies cúbicos autoaireadas y

1350 pies cúbicos con aire forzado respectivamente, lo cual incentiva a

otras minas a instalar celdas de volúmenes mayores, logran imponerse en

las etapas de limpieza de cobre y zinc, por los años 90 se instalan celdas

gigantes de 3500 pies3, las cuales tienen un nuevo diseño, son de forma

2

rectangular con fondo en U, se ha llegado hasta 1550 pies3 y en forma

circular hasta 4,500 pies3 , diseñadas hasta 7,000 pies3 (200m3), trabajan

con control automático de nivel de espumas.

Algunas ventajas de usar celda de gran volumen

1. Menor consumo de energía por pie3

Tamaño de celda Hp consumido100 pie3 100 % (base)300 pie3 67%500 pie3 53%1275 pie3 39%

2. Menor área de edificio

Estas celdas tienen mayores profundidades en consecuencia ocupan

menores áreas, significa un menor costo del edificio, iluminación y

supervisión.

Tamaño celda Area requeridaPara montaje

Costo deConstrucción

10 celdas 500 pies3 893 pie2 100.00 (base)17 celdas 300 pies3 1050 pie2 1.1825 celdas 200 pies3 1150 pie2 1.2950 celdas 100 pies3 1800 pie2 2.01

3. Menor costo por pie3 de celda

Es más fácil fabricar un motor, un tanque, que dos ó más Volumen deCada Celda Precio $/pie3

40 pie3 100 % (base) 50 pie3 91 100 pie3 61 300 pie3 52 500 pie3 37 1500 pie3 31

PRINCIPALES CELDAS DE GRAN VOLUMEN

AGITAIR

Celdas de flotación, de la Galigher Co. tiene una gran cantidad de

lengüetas estabilizadoras alrededor del impulsor.

CELDA JAMESON

Su característica principal es que suprime la parte central de la columna

de flotación, el aire y la pulpa se ponen en contacto en un tubo vertical

3

central que ingresa a la celda por la superficie, su aplicación es para

flotación de carbón, plomo y zinc.

CELDA LEEDS

Se aplica preferentemente en circuitos de limpieza, las celdas disponibles

en el mercado tiene volúmenes entre 3 y 17 m3.

CELDA EKOF

La flotación se realiza en varias unidades conectadas en línea, parecidas a

la flotación convencional, los costos de maquinaria y equipo son 30 a 60

por ciento menores, se aplica en flotación de carbón y flotación inversa de

minerales de hierro.

BOOTH

Estas celdas son fabricadas por la Booth Co. y son probablemente las más

pequeñas, usada principalmente en la flotación rougher.

WEMCO

En 1930 fueron conocidas como las celdas Fagergren, Wemco ha sido líder

en la fabricación de grandes celdas de flotación, en 1978 introdujo la

primera celda de 28m3 , en 1983 la de 43 m3 y en 1986 la de 86m3, se

usan en la flotación de fosfatos, cobre, plomo, zinc y oro. Las celdas de

última generación de Wemco se denominan SmartCell, en tamaños hasta

de 142 m3.

MAXWELL

Son celdas cilíndricas, se caracterizan por presentar un bajo nivel de

aireación , menor área de piso y de espumas por unidad de volumen

NAGAHM

Fabricadas por Mitsui del Japón, son celdas cilíndricas desarrolladas para

flotación de partículas ultrafinas y precipitados de efluentes contaminados

de una concentradora de minerales de plomo y zinc.

OUTOKUMPU

Al inicio de los 90, Outokumpu ya era líder en el suministro de celdas de

flotación, las de mayor volumen alcanzaban los 100m3 y sus bondades

descansan en una buena dispersión de aire y el mantenimiento de sólidos

en suspensión en todo el tanque, una ventaja adicional era que la

máquina podía arrancarse aún arenada debido a su impulsor de diámetro

pequeño. Actualmente producen la celda denominada Tankcell, se

considera cada celda de flotación como un reactor unitario , alcanzan

volúmenes de 130 m3 (OK-130 TC).

4

DENVER

Denver Equipment desarrollo dos tipos de celdas, las Cell-to Cell y las DR,

las celdas Cell-to-Cell fueron la evolución de las Sub A , las máquinas DR

se aplican en rougher, y en cleaner, se caracteriza por el uso de

recirculación homogénea de la pulpa a través del impulsor, lo que permite

la mezcla de la pulpa con aire a baja presión, elimina los problemas de

“arenamiento” y “zonas muertas”, así se logra obtener un mayor volumen

de flotación, alcanzan volúmenes de 130, 160 y 200 m3.

CELDAS DORR OLIVER

La compañía Dorr Oliver puso en el mercado las celdas DO-1550 (44 m3)

actualmente fabrican la DO-3500RT de 100m3, se aplican en la flotación de

minerales de Cu, Pb.

DAVCRA

Estas celdas son neumáticas, se aplica en menas de plomo y zinc.

FLOTAIRE

Operan hidráulicamente el agua aspira suficiente aire hasta el fondo de

la columna, el alimento a las celdas se hace por la parte superior, de tal

forma que las partículas y las burbujas fluyen en contracorriente,

partículas gruesas como 14 mallas, pueden ser flotadas.

AKER

Con volúmenes de más de 40 m3, son usadas para tratar una variedad de sulfuros, de tanque

rectangular con una pequeña inclinación para la zona de las espumas.

c). CELDA COLUMNA

Los canadienses: Pierre Boutin, Remy Tremblay y Don Wheeler,

introdujeron la celda columna, por la década del 60 con el objeto de

procesar minerales finos y aplicarlos en las etapas de limpieza de los

circuitos de flotación, varias Compañías Mineras productoras de cobre y

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molibdeno lo adoptaron para la etapa de separación y limpieza con

resultados muy alentadores, probándose posteriormente en las etapas de

relimpieza y rougher, en algunos casos con éxito: Plomo, Zinc, Oro y

Carbón.

Figura N°1 CELDA COLUMNA

Operación

La pulpa entra a unas 2/3 partes de la zona inferior de la celda y

encuentra una corriente de aire ascendente, el concentrado rebosa por la

parte superior, simultáneamente un spray de agua colocado en la parte

alta de la celda lava las espumas removiendo la ganga o estéril que se

descarga por la parte inferior.

El aire a presión es introducido mediante generadores internos o externos

de burbujas y son los inyectores de aire lo que reciben mayor atención, se

puede afirmar que los generadores de burbujas son el "corazón" de la

celda columna.

Conceptos básicos

1. Holdup.- Se define como el % de volumen en la columna usada por el

aire en cualquier momento, el límite del holdup es 16%. Se determina

por la ecuación:

Holdup = ( H espuma/ H columna) x 100

2. Impending holdup.- Deficiencia para trasladar el concentrado al

overflow.

3. Bías.- Es la relación entre el flujo del relave y el flujo de alimentación,

este valor es igual o mayor que la unidad por adición de agua de

lavado.

4. Spargers.- Son generadores de burbujas en forma tubular con pequeños

agujeros a través de los cuales se inyecta aire.

Variables

1. Flujo de alimentación

2. Flujo de aire y agua de lavado

3. Nivel de pulpa y espuma

4. % de sólidos

5. Dosificación de reactivos

Ventajas

♦ Menor costo de instalación, operación y mantenimiento.

♦ Fácil automatización y control por computadora.

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♦ Consumo de energía y reactivos de flotación menores.

♦ Trabaja con bias positivo y menor tiempo de retensión.

♦ Mejores resultados en grado (2 a 4%) y mayor recuperación: 2 a

3% adicional con respecto a las celdas convencionales.

Zonas

Se distinguen dos zonas básicas en la celda, Figura N° 1 zona de

recuperación ó colección y zona de limpieza.

Figura N° 2.Medida de la presión del gas y dirección de flujo en celda columna

Forma

Se caracterizan por su forma rectangular, cuadrada o redonda con poco

diámetro una gran altura prevalece la forma redonda.

Aireación

El sistema de inyección de aire es la parte fundamental y se realiza

mediante inyectores internos o externos, que buscan mejorar la

producción de burbujas y el tamaño de las mismas, se han usado

inyectores cerámicos, tubos perforados, cubiertos con lonas de filtro y

últimamente el generador de burbujas desarrollado por el Bureau de Minas

de Estados Unidos; el sistema consiste en la disolución de aire en agua

alimentados a una cámara pequeña conteniendo canto rodado a

presiones que fluctúan entre 60 a 70 PSI, también el burbujeador microcel

de Process Engineering Resources, Inc. que son mezcladores estáticos

para disponerse fuera de la columna formando microburbujas que van

7

desde 600 a 1000 micras, finalmente podemos mencionar los slam jet

sparger de Canadian Process Technologies de regulación automática de

gas, trabajan fuera de la columna y son diseñadas para fácil instalación y

mantenimiento en línea.

Agua de Lavado

Tiene funciones muy importantes:

1. Formar el bías.

2. Mantener el nivel de pulpa y espuma

3. Limpiar el concentrado.

4. Lubricante de las partículas minerales.

Instrumentación y Control

La celda columna es muy versátil su control se puede hacer en forma

manual, mediante instrumentación básica, ó automatizada y conectada a

un computador desde donde se puede efectuar el control del proceso.

Instalación

La instalación de la celda columna se puede realizar para trabajar en serie,

Figura N°3 ó en paralelo, Figura N°4 en el primer caso se hace con el

objeto de realizar todo el proceso en celdas columnas y la instalación en

paralelo generalmente trabajará con un circuito adicional de celdas

convencionales donde se flotará un scavenger para lograr mejores

resultados en grado y recuperación.

8

Figura N° 3 INSTALACIÓN EN SERIE

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Figura N° 4 INSTALACIÓN EN PARALELO

Diagrama de Flujo

La ubicación de la celda columna dentro del circuito de flotación

convencional, Figura N° 5 puede ser en forma parcial dentro del circuito,

Figura N°6 ó reemplazar todas las celdas convencionales, Figura N° 7 por

celdas columna.

Figura N°5 CIRCUITO CONVENCIONAL

10

Figura N°6 CIRCUITO CONVENCIONAL CON CELDA COLUMNA

Figura N°7 CELDAS COLUMNA EN TODO EL CIRCUITO DE FLOTACIÓN

11

d). CELDA DE CONTACTO

En los últimos años se ha concluido que la retención del aire es un factor

importante en el rendimiento de una celda de flotación, la característica

importante de las Celdas de Flotación Neumática es el tiempo de flotación,

la mayoría de estas celdas requieren poco tiempo para flotar.

Para mejorar el tiempo de flotación se inicio trabajos de investigación

auspiciado por el Gobierno Canadiense e Inversionistas Privados para dar

inicio a lo que llamaron la celda de contacto, cuyas características

combinan lo mejor de celdas neumáticas, celdas columnas y sistema de

inyección de aire, las características principales de la celdas contacto son:

1. Sistema de Inyección de aire USBM, para controlar el tamaño de las

burbujas

2. Sistema de contacto presurizado para mejor control sobre la

retención de aire dentro del contactador.

3. Sistema de separación y desenganche en un equipo similar a una

columna de flotación

Partes de la celda contacto.

I Contactador.- donde se lleva a cabo la mezcla de aire y pulpa.

II El Separador.- donde la mezcla se separa en dos productos:

Concentrado y relave, funciona muy parecido a una celda

columna, sin embargo su altura solamente es una tercera

parte y no tiene esparsores de aire; la mezcla aire-pulpa entra

a un metro arriba del fondo, el concentrado recibe agua de

lavado.

Los resultados de estas investigaciones han reportado mejoras en:

a. Partículas gruesas y finas,

b. Flotación rougher y limpieza.

Tipos de Celdas y Tiempo de Flotación

Celdas Retensión de aire

Tiempo de Flotación

% SegundosConvencionales 5 –10 15 – 25Columna 10 – 25 10 – 25Neumática EKOF > 65 < 1JAMESON > 55 < 1CONTACTO 45 –95

(controlable)< 1

12

Figura N°8 DIAGRAMA DE FLUJO CON CELDAS DE CONTACTO EN

ROUGHER Y SCAVENGER

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