UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSE.A.P. INGENIERIA METALURGICA

PROFESOR: ANGEL AZAERO ORTIZ

CURSO: CONCENTRACIN Y FLOTACIN DE MINERALES

15.-CELDAS DE FLOTACION

a). CELDAS CONVENCIONALES

A principios del Siglo XIX, las operaciones de concentracin de minerales se realizaban en celdas cuyos volmenes unitarios fluctan entre los 10 y 100 pies cbicos. Es la marca Denver con la celda Sub-A (Sub-aireadas) hoy llamadas celda a celda (cell to cell), evolucion la flotacin, no obstante la aparicin posterior de celdas de mayor volumen y modelos, an hoy siguen vigentes en plantas donde las capacidades de operacin no permiten el uso de celdas grandes.Otras marcas como agitair (Galigher) y Wenco (Enviroteck) tambin fabricaron celdas de volmenes menores, actualmente discontinuadas.A continuacin presentamos las celdas Denver Sub-A:

Celda nmero 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

Clculo del nmero de celdas convencionales de flotacin Se emplea la siguiente ecuacin:

:donde ;Vm

KVk x n x Vc

KVk x x 1440n x ==t

n = nmero de celdas necesariasVm = es el volumen entrante de pulpa a una operacin de flotacin (m3/min) t = tiempo de flotacin (minutos)Vk = capacidad de la celda (m3)K = es 70% de su capacidad nominal se descuenta el volumen

ocupado por las espumas, partes mecnicas.

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Vc = volumen de pulpa entrante al circuito de flotacin (m3/da)

Ejemplo: se desea flotar 2,400 TMSPD de un mineral cuyo Pe = 3.00, la pulpa alimentada al circuito de flotacin tiene 25% de slidos, se ha determinado que se requiere 10 minutos de flotacin, calcular el nmero de celdas Denver Sub-A N18 special 32 x 32, cuyo volumen nominal es de 24 ft3/celda (0.68 m3).

Clculo del volumen de pulpa que se alimenta al circuito (Vc)Rp = ( 100- 25) 25 = 3.0TMPD Agua = 3 x 2400 = 7200 TM/daVagua = (7200 TM/da) / (TM/m3) = 7200 m3/daVslidos = (2400 TM/da) / (3TM/m3) = 800 m3/daVc = 8000 m3/daClculo del nmero de celdas:

KVk x x 1440 x tVc n =

== 0.70 x celda/m 0.68 x min/da 1440

min 10 x da/M 8000 n 33

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/da 1440

min. 10 x /daM 8000 n 33

== Nceldas = 2 circuitos de

flotacin

b). CELDAS DE GRAN VOLUMENA partir de los aos 60, empieza a salir al mercado celdas de volmenes mayores a los 100 pies cbicos, ya se habla de celdas de 180, 200, 300 y 500 pies cbicos, Denver y Agitair son lderes en la fabricacin de estas celdas.Las celdas de gran volumen son aquellas que estn sobre los 1000 pies cbicos por unidad y entran al mercado por el ao 1975, en los proyectos de Cobriza y Tintaya se instalan celdas de 500 pies cbicos autoaireadas y 1350 pies cbicos con aire forzado respectivamente, lo cual incentiva a otras minas a instalar celdas de volmenes mayores, logran imponerse en las etapas de limpieza de cobre y zinc, por los aos 90 se instalan celdas gigantes de 3500 pies3, las cuales tienen un nuevo diseo, son de forma

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rectangular con fondo en U, se ha llegado hasta 1550 pies3 y en forma circular hasta 4,500 pies3 , diseadas hasta 7,000 pies3 (200m3), trabajan con control automtico de nivel de espumas.

Algunas ventajas de usar celda de gran volumen

1. Menor consumo de energa por pie3

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

2. Menor rea de edificioEstas celdas tienen mayores profundidades en consecuencia ocupan menores reas, significa un menor costo del edificio, iluminacin y supervisin.

Tamao celda Area requeridaPara montajeCosto de

Construccin10 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 celdaEs ms fcil fabricar un motor, un tanque, que dos ms

Volumen deCada Celda Precio $/pie

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

PRINCIPALES CELDAS DE GRAN VOLUMENAGITAIR

Celdas de flotacin, de la Galigher Co. tiene una gran cantidad de lengetas estabilizadoras alrededor del impulsor.

CELDA JAMESONSu caracterstica principal es que suprime la parte central de la columna de flotacin, el aire y la pulpa se ponen en contacto en un tubo vertical

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central que ingresa a la celda por la superficie, su aplicacin es para flotacin de carbn, plomo y zinc.

CELDA LEEDSSe aplica preferentemente en circuitos de limpieza, las celdas disponibles en el mercado tiene volmenes entre 3 y 17 m3.

CELDA EKOFLa flotacin se realiza en varias unidades conectadas en lnea, parecidas a la flotacin convencional, los costos de maquinaria y equipo son 30 a 60 por ciento menores, se aplica en flotacin de carbn y flotacin inversa de minerales de hierro.

BOOTHEstas celdas son fabricadas por la Booth Co. y son probablemente las ms pequeas, usada principalmente en la flotacin rougher.

WEMCOEn 1930 fueron conocidas como las celdas Fagergren, Wemco ha sido lder en la fabricacin de grandes celdas de flotacin, en 1978 introdujo la primera celda de 28m3 , en 1983 la de 43 m3 y en 1986 la de 86m3, se usan en la flotacin de fosfatos, cobre, plomo, zinc y oro. Las celdas de ltima generacin de Wemco se denominan SmartCell, en tamaos hasta de 142 m3.

MAXWELLSon celdas cilndricas, se caracterizan por presentar un bajo nivel de aireacin , menor rea de piso y de espumas por unidad de volumen

NAGAHMFabricadas por Mitsui del Japn, son celdas cilndricas desarrolladas para flotacin de partculas ultrafinas y precipitados de efluentes contaminados de una concentradora de minerales de plomo y zinc.

OUTOKUMPUAl inicio de los 90, Outokumpu ya era lder en el suministro de celdas de flotacin, las de mayor volumen alcanzaban los 100m3 y sus bondades descansan en una buena dispersin de aire y el mantenimiento de slidos en suspensin en todo el tanque, una ventaja adicional era que la mquina poda arrancarse an arenada debido a su impulsor de dimetro pequeo. Actualmente producen la celda denominada Tankcell, se considera cada celda de flotacin como un reactor unitario , alcanzan volmenes de 130 m3 (OK-130 TC).

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DENVERDenver Equipment desarrollo dos tipos de celdas, las Cell-to Cell y las DR, las celdas Cell-to-Cell fueron la evolucin de las Sub A , las mquinas DR se aplican en rougher, y en cleaner, se caracteriza por el uso de recirculacin homognea de la pulpa a travs del impulsor, lo que permite la mezcla de la pulpa con aire a baja presin, elimina los problemas de arenamiento y zonas muertas, as se logra obtener un mayor volumen de flotacin, alcanzan volmenes de 130, 160 y 200 m3.

CELDAS DORR OLIVERLa compaa Dorr Oliver puso en el mercado las celdas DO-1550 (44 m3) actualmente fabrican la DO-3500RT de 100m3, se aplican en la flotacin de minerales de Cu, Pb.

DAVCRAEstas celdas son neumticas, se aplica en menas de plomo y zinc.

FLOTAIREOperan hidrulicamente 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 partculas y las burbujas fluyen en contracorriente, partculas gruesas como 14 mallas, pueden ser flotadas.

AKERCon volmenes de ms de 40 m3, son usadas para tratar una variedad de sulfuros, de tanque rectangular con una pequea inclinacin para la zona de las espumas.

c). CELDA COLUMNALos canadienses: Pierre Boutin, Remy Tremblay y Don Wheeler, introdujeron la celda columna, por la dcada del 60 con el objeto de procesar minerales finos y aplicarlos en las etapas de limpieza de los circuitos de flotacin, varias Compaas Mineras productoras de cobre y

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molibdeno lo adoptaron para la etapa de separacin y limpieza con resultados muy alentadores, probndose posteriormente en las etapas de relimpieza y rougher, en algunos casos con xito: Plomo, Zinc, Oro y Carbn.

Figura N1 CELDA COLUMNA

OperacinLa 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, simultneamente un spray de agua colocado en la parte alta de la celda lava las espumas removiendo la ganga o estril que se descarga por la parte inferior. El aire a presin es introducido mediante generadores internos o externos de burbujas y son los inyectores de aire lo que reciben mayor atencin, se puede afirmar que los generadores de burbujas son el "corazn" de la celda columna.Conceptos bsicos 1. Holdup.- Se define como el % de volumen en la columna usada por el

aire en cualquier momento, el lmite del holdup es 16%. Se determina por la ecuacin:Holdup = ( H espuma/ H columna) x 100

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

3. Bas.- Es la relacin entre el flujo del relave y el flujo de alimentacin, este valor es igual o mayor que la unidad por adicin de agua de lavado.

4. Spargers.- Son generadores de burbujas en forma tubular con pequeos agujeros a travs de los cuales se inyecta aire.

Variables 1. Flujo de alimentacin2. Flujo de aire y agua de lavado3. Nivel de pulpa y espuma4. % de slidos5. Dosificacin de reactivosVentajas

Menor costo de instalacin, operacin y mantenimiento. Fcil automatizacin y control por computadora.

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Consumo de energa y reactivos de flotacin menores. Trabaja con bias positivo y menor tiempo de retensin. Mejores resultados en grado (2 a 4%) y mayor recuperacin: 2 a

3% adicional con respecto a las celdas convencionales.ZonasSe distinguen dos zonas bsicas en la celda, Figura N 1 zona de

recuperacin coleccin y zona de limpieza.

Figura N 2.Medida de la presin del gas y direccin de flujo en celda columna

Forma Se caracterizan por su forma rectangular, cuadrada o redonda con poco dimetro una gran altura prevalece la forma redonda.

AireacinEl sistema de inyeccin de aire es la parte fundamental y se realiza mediante inyectores internos o externos, que buscan mejorar la produccin de burbujas y el tamao de las mismas, se han usado inyectores cermicos, tubos perforados, cubiertos con lonas de filtro y ltimamente el generador de burbujas desarrollado por el Bureau de Minas de Estados Unidos; el sistema consiste en la disolucin de aire en agua alimentados a una cmara pequea conteniendo canto rodado a presiones que fluctan entre 60 a 70 PSI, tambin el burbujeador microcel de Process Engineering Resources, Inc. que son mezcladores estticos para disponerse fuera de la columna formando microburbujas que van

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desde 600 a 1000 micras, finalmente podemos mencionar los slam jet sparger de Canadian Process Technologies de regulacin automtica de gas, trabajan fuera de la columna y son diseadas para fcil instalacin y mantenimiento en lnea.Agua de LavadoTiene funciones muy importantes:1. Formar el bas.2. Mantener el nivel de pulpa y espuma3. Limpiar el concentrado.4. Lubricante de las partculas minerales.

Instrumentacin y ControlLa celda columna es muy verstil su control se puede hacer en forma manual, mediante instrumentacin bsica, automatizada y conectada a un computador desde donde se puede efectuar el control del proceso.

InstalacinLa instalacin de la celda columna se puede realizar para trabajar en serie, Figura N3 en paralelo, Figura N4 en el primer caso se hace con el objeto de realizar todo el proceso en celdas columnas y la instalacin en paralelo generalmente trabajar con un circuito adicional de celdas convencionales donde se flotar un scavenger para lograr mejores resultados en grado y recuperacin.

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Figura N 3 INSTALACIN EN SERIE

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Figura N 4 INSTALACIN EN PARALELO

Diagrama de FlujoLa ubicacin de la celda columna dentro del circuito de flotacin convencional, Figura N 5 puede ser en forma parcial dentro del circuito, Figura N6 reemplazar todas las celdas convencionales, Figura N 7 por celdas columna.

Figura N5 CIRCUITO CONVENCIONAL

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Figura N6 CIRCUITO CONVENCIONAL CON CELDA COLUMNA

Figura N7 CELDAS COLUMNA EN TODO EL CIRCUITO DE FLOTACIN

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d). CELDA DE CONTACTOEn los ltimos aos se ha concluido que la retencin del aire es un factor importante en el rendimiento de una celda de flotacin, la caracterstica importante de las Celdas de Flotacin Neumtica es el tiempo de flotacin, la mayora de estas celdas requieren poco tiempo para flotar.Para mejorar el tiempo de flotacin se inicio trabajos de investigacin auspiciado por el Gobierno Canadiense e Inversionistas Privados para dar inicio a lo que llamaron la celda de contacto, cuyas caractersticas combinan lo mejor de celdas neumticas, celdas columnas y sistema de inyeccin de aire, las caractersticas principales de la celdas contacto son:

1. Sistema de Inyeccin de aire USBM, para controlar el tamao de las burbujas

2. Sistema de contacto presurizado para mejor control sobre la retencin de aire dentro del contactador.

3. Sistema de separacin y desenganche en un equipo similar a una columna de flotacin

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. Partculas gruesas y finas,b. Flotacin rougher y limpieza.

Tipos de Celdas y Tiempo de Flotacin

Celdas Retensin de aire

Tiempo de Flotacin

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

(controlable)< 1

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Figura N8 DIAGRAMA DE FLUJO CON CELDAS DE CONTACTO ENROUGHER Y SCAVENGER

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BIBLIOGRAFIA

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Ciudad Universitaria, Marzo del 2008

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PROFESOR: ANGEL AZAERO ORTIZ15.-CELDAS DE FLOTACION

a).CELDAS CONVENCIONALESb).CELDAS DE GRAN VOLUMENTamao celdaVolumen deAGITAIRCELDA LEEDSCELDA EKOF BOOTHWEMCOMAXWELLOUTOKUMPUDENVERCELDAS DORR OLIVERDAVCRAFLOTAIREAKERFigura N1 CELDA COLUMNA Figura N 4 INSTALACIN EN PARALELO Figura N5 CIRCUITO CONVENCIONALFigura N6 CIRCUITO CONVENCIONAL CON CELDA COLUMNA

Figura N7 CELDAS COLUMNA EN TODO EL CIRCUITO DE FLOTACIN

d).CELDA DE CONTACTOTipos de Celdas y Tiempo de Flotacin

BIBLIOGRAFIA