desiño experimental de sulfuros

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M,OPTIMIZACIN DE LA RECUPERACIN-GRADO DE MINERALES SULFUROS MEDIANTE UN TRATAMIENTO ESTADISTICOCristbal Alberto Prez Alonso, Juan Luis Reyes Bahena, Mara del Carmen OjedaEscamillaFacultad de Ingeniera / Instituto de Metalurgia, Universidad Autnoma de San Luis Potos, Av. Sierra leona 550, Lomas 2 Seccin, 78210 San Luis Potos, S.L.P., Mxico.Tel/Fax (52-444) 825-43-26; 8254584 Ext. 124, e-mail: jlreyes@uaslp.mx, tobalito1@hotamil.com, ojedaesc@uaslp.mxRESUMENSe realiz una investigacin sobre la respuesta del mineral sulfuro de zinc a travs de pruebas de flotacin a nivel laboratorio con la finalidad de maximizar la recuperacin y grado de zinc. Las pruebas de flotacin se realizaron en base a un diseo factorial del tipo 23 en el cual la variable de respuesta fue el grado y recuperacin de zinc; mientras que los factores estudiados fueron: adicin de colector, activador y espumante. Los resultados de este estudio permitieron concluir que el colector y espumante ejercen un efecto altamente significativo en la recuperacin de zinc, mientras que el espumante es altamente significativo sobre el grado de zinc.Modelos matemticos fueron desarrollados a travs del anlisis estadstico para predecir la recuperacin y el grado de zinc, as como de otros metales de inters. Las dosificaciones optimas de los reactivos (X-Flex31, CuSO4, y Teuton-100) usados en la flotacin de zinc permitieron un ahorro en el costo de reactivos de 0.2% en el caso de un incremento en recuperacin y de 2.6% en elincremento del grado de zinc debido a un menor consumo de reactivos. Las variables ptimas en la recuperacin de zinc son el 40 g/ton de colector (X- Flex31), 453 g/ton de activador (CuSO4) y 49.7 g/ton de espumante (Teuton-100); mientras que para maximizar el grado de zinc, las condiciones ptimas son: 45 g/ton de X-Flex31, 453 g/ton de CuSO4 y 35.3 g/ton de Teuton-100. Conestas condiciones ptimas de reactivos, el grado de zinc se logr incrementar de49.1% a 51.1% manteniendo constante la recuperacin de zinc en 84.8%; o bien, incrementar la recuperacin de zinc de 84.8% a 86.8% manteniendoconstante el grado de zinc de 49.1%.1.INTRODUCCIONLa complejidad de los minerales provoca que el rendimiento metalrgico sea investigado constantemente para lograr optimizar los parmetros de operacin y que se reflejen en un mayor rendimiento metalrgico y econmico. Una de las herramientas para la optimizacin e investigacin metalrgica del proceso de flotacin es el diseo de experimentos, el cual no es otra cosa que la planificacin racional de las pruebas metalrgicas.

El presente trabajo de investigacin se realiz con mineral de zinc de la Unidad Charcas, y tiene como objetivo la evaluacin metalrgica de los parmetros que intervienen en el proceso de flotacin de minerales en el circuito de zinc y poder as solucionar los problemas de alto hierro contenido en el concentrado y minimizar los contenidos de zinc que se van en las colas. Para ello, se llev a cabo un diseo de experimentos para evaluar los factores que afectan el proceso de flotacin de zinc y determinar las variables ms significativas para optimizar la dosificacin de reactivos y por as mejorar la recuperacin.

2.MUESTRA DE ESTUDIOLa muestra de mineral de estudio proviene de la Unidad Charcas de Industrial Minera Mxico, S.A., la cual se ubica a 110 km al noroeste de la ciudad de San Luis Potos a una elevacin

sobre el nivel del mar de 2175 metros (Figura 1).

Figura 1: Ubicacin geogrfica de la Unidad Charcas

Actualmente la planta procesa 4500 toneladas mtricas de mineral al da con un grado promedio de metales de valor de 100 a 150 g/ton de plata, 1.0% de plomo, 5.5 a 7.0% de zinc,

0.4% de cobre. La unidad produce concentrados de plomo, cobre y zinc con cantidades importantes de plata y esta considerada como la ms grande produccin de zinc en Minera Mxico, S.A. de C.V.

Aproximadamente 300 kg de pulpa fueron colectados de las colas el circuito de flotacin bulk Pb-Cu tal y como se muestra en la Figura 2. La muestra fue filtrada y secada a 40C en un horno, y posteriormente desgrumada, homogeneizada y separada en bolsas de plstico en porciones de 2 kg para evitar su contaminacin y llevar a cabo las pruebas de flotacin

relacionadas al estudio de optimizacin de reactivos.

ALIMENTACION

FLOTACION PLOMO-COBRE

PUNTO DE MUESTREO

FLOTACION ZINC

COLAS FINALESFLOTACION COBRE

CONCENTRADO ZINCCONCENTRADO PLOMOCONCENTRADO COBREFigura 2: Coleccin de muestra en el circuito de flotacin de la Unidad Charcas

2.1Caracterizacin de la muestra mineralLa Figura 3 muestra la curva de porcentaje acumulado contra tamao de partcula del mineral investigado en este estudio. Los resultados muestran que la distribucin de tamaos presenta las siguientes caractersticas:

Tamao que pasa al 80% (P80), 139.1mTamao que pasa al 50% (P50), 51.6m100.080.060.040.020.00.0

10 100 1000TAMAO DE PARTCULA (m)Figura 3: Distribucin granulomtrica de la muestra de alimentacinLa caracterizacin qumica de la muestra se realiz en el Instituto de Metalurgia de la Universidad Autnoma de San Luis Potos. Las muestras fueron ensayadas tamao por tamao considerando los elementos de los minerales metlicos ms abundantes de la planta (Pb, Cu, Zn, y Fe). La caracterizacin mineralgica muestra que las principales especies minerales son (Tabla 1):

Tabla 1: Especies minerales encontradas en el mineral de estudioMineralProporcin

NombreFormula Qumica

GalenaPbSEscasa

CalcopiritaCuFeS2Escasa

EsfaleritaZnSAbundante

PiritaFeS2Abundante

CuarzoSiO2Abundante

El anlisis de liberacin muestra que el mineral de esfalerita se libera en aproximadamente un

90% a tamaos de 20 m, la pirita esta liberada un 76% y las asociaciones de esfalerita se

encuentran principalmente con mineral de ganga. La Figura 4 muestra el flujo msico de las

partculas liberadas y asociadas en cada fraccin de tamao.

1.21.00.80.60.40.20.0Ternaria Binaria/FeS2 Binaria/GNS LiberadaFigura 4: Flujo de partculas de ZnS liberadas y asociadas en funcin del tamao de partcula3.PRUEBAS DE FLOTACIN3.1Tcnica de flotacinLas pruebas de flotacin fueron llevadas a cabo bajo la siguiente metodologa:

Se utiliz agua destilada para evitar efectos desconocidos derivados de impurezas o sales.

El agua de recuperacin fue acondicionada con espumante y con cal para mantener un pH de 10.5

2 kg de muestra fueron usados en la prueba de flotacin.

Una muestra testigo de alimentacin fue tomada de la pulpa antes de iniciar el procedimiento de la prueba.

Se ajustan las revoluciones del rotor a 1100 y una adicin de aire de 11 litros/min.

La qumica de pulpa fue ajustada aadiendo los tipos de reactivos siguientes y en el orden mostrado:

-Adicin de cal para ajustar el pH de la pulpa a 10.5,-Sulfato de cobre (CuSO4) al 5.0% con un tiempo de acondicionamiento de 5 minutos,

-ColectorFlex-31(xantatoisoproplico)al1.0%conuntiempode acondicionamiento de 5 minutos,

-EspumanteTeuton-100(MIBC)al100.0%conuntiempode acondicionamiento de 2 minutos,

-Adicin de cal para ajustar el pH de la pulpa a 10.5El tiempo de flotacin inicia en el momento que la vlvula del aire es abierta.

La cama de espuma es barrida cada 10 segundos usando una paleta.

El concentrado de la prueba de flotacin fue colectado a 8 min en charola de plstico.

El nivel de pulpa se mantuvo constante durante toda la prueba a un centmetro abajo del labio de rebose mediante la adicin de agua de recuperacin.

Las muestra de alimentacin, concentrados y colas de la prueba de flotacin fueron pesadas en hmedo, secadas a 40 C, pesadas en seco, homogeneizadas, preparadas para ensayes qumicos y ensayadas por los principales elementos de inters (Pb, Cu, Zn y Fe).

3.2Diseo experimentalSe selecciono un diseo experimental de dos niveles con tres factores y dos puntos de replica en el centro para estudiar las variables de colector X-Flex31 (xantato isoproplico), activador de zinc (CuSO4) y espumante Teuton-100 (MIBC). El anlisis de resultados fue llevado a cabo mediante el paquete estadstico Design-Expert (v6.0).

La Tabla 2 muestra las variables y los valores altos, bajos y centrales usados en el diseo experimental 23.

Tabla 2: Valores altos y bajos usados en el diseo experimental 23ReactivosVariableNivel BajoCentralNivel Alto

Colector (gr/ton)X1406080

Activador (gr/ton)X2300400500

Espumante (gr/ton)X3203550

Las variables respuesta del diseo experimental son:

Y1 : recuperacin de zinc, %

Y2 : grado de zinc, %

Las variables controladas en las pruebas de flotacin fueron:

Densidad de pulpa,

Granulometra de alimentacin,

Tiempo de acondicionamiento,

Tiempo de flotacin,

pH,

Altura de cama de espuma.

El diseo experimental 23 tiene un total de ocho pruebas experimentales y dos puntos replicados en el centro. As, la matriz del diseo a escala codificada y natural para el diseo factorial simple es mostrada en la Tabla 3.

Tabla 3: Relacin de pruebas del diseo experimental 23 para le mineral de zinc

NUMEROESCALA CODIFICADAESCALA NATURAL% Rec Zn% Grado Zn

DE PRUEBAX1X2X3X1X2X3Y1 (Obs)Y2 (Obs)

1111805005089.8945.48

211-1805002084.7451.87

31-11803005089.2643.53

41-1-1803002083.7149.31

5-111405005087.4250.46

6-11-1405002083.2752.13

7-1-11403005085.2350.04

8-1-1-1403002074.5853.99

91000604003579.6652.93

101000604003579.9252.65

1 Las pruebas 9 y 10, son replicas en el punto central.4.ANALISIS DE RESULTADOS4.1Recuperacin de zincLos efectos para la variab