Depresin de molibdenita por reactivos floculantes

1
Depresión de molibdenita por reactivos floculantes
C. Jara a S. Castro b a Estudiante Ingeniería
Metalúrgica b Académico Ingeniería
Metalúrgica Departamento de Ingeniería
Metalúrgica - Universidad de Concepción-Chile emai
l carolinj_at_udec.cl scastro_at_udec.cl

• En las últimas décadas ha surgido gran interés en
  determinar el efecto depresor de ciertos
  polímeros y compuestos orgánicos sobre la
  flotación de minerales naturalmente hidrófobos,
  tales como, molibdenita, grafito, talco, etc.
• La Molibdenita (MoS2) es el principal
  sub-producto de los minerales de cobre en Chile.
  Por su carácter de especie con flotabilidad
  natural, es sensible a la acción de polímeros del
  tipo hidratos de carbono, entre ellos, almidón y
  dextrina, así como también a compuestos de origen
  natural, como urea y ácidos húmicos.
• En esta línea, resulta interesante estudiar la
  flotabilidad de la molibdenita, con reactivos
  floculantes usados en la industria del cobre. Es
  relevante además estudiar el efecto de su
  carácter iónico, en particular usando polímeros
  aniónicos y no-iónicos.
• El objetivo del presente trabajo es investigar a
  escala de laboratorio la depresión de molibdenita
  por floculantes aniónicos del tipo poliacrilamida
  (PAM) y no-iónicos del tipo óxido de
  polietileno (PEO), en un amplio rango de pH.

2
Poliacrilamidas (PAM)

• PAM son polímeros orgánicos hidrofílicos con alto
  peso molecular, donde algunos grupos amidas
  podrían ser sustituidos por grupos carboxílicos
  (1-45) 1. Industrialmente son empleados en
  espesadores y clarificadores. Comercialmente se
  clasifican en no iónicos y fuertemente aniónicos
  (20-30) 2 .

• Figura 2 Síntesis de poliacrilamidas

Figura 1 Estructura poliacrilamida
3
Polímeros naturales

• Guar es una legumbre que produce una goma de sus
  semillas.
• Aproximadamente el 85 de la goma guar es
  guaran, un polisacárido soluble en agua
  consistente en cadenas lineales de la D-manosa.
  3

ii) carboxi-metil-celulosa. En la molécula CMC,
algunos de los grupos hidroxilos son reemplazados
por grupos carboximetil (-CH2COOH).3
Figura 4 Estructura carboximetilcelulosa de
sodio, soluble en agua.
Figura 3 Guaran es el principal polisacárido en
la goma guar.
4
Estructura cristalina y flotabilidad
La molibdenita, el talco, el grafito y otras
especies inherentemente hidrofobas, deben su
flotabilidad natural a su estructura cristalina
laminar, con débiles uniones de Van der Waals
entre las láminas, que al romperse generan sitios
de baja energía libre superficial llamados
caras (sitios hidrófobos). Al interior de las
láminas hay fuertes uniones covalentes que al
romperse generan sitios de alta energía libre
superficial, denominados bordes (sitios
hidrofílicos). Por lo tanto, el grado de
hidrofobicidad natural de una partícula dada
depende de la razón sitios caras/bordes.4
a
b
c
d
Figura 5 Micrografías cristales de molibdenita,
imágenes a) y b) muestran cristales puros de
molibdenita c)y d) muestran
concentrados de molibdenita obtenidas de planta
Cu - Mo.
5
Estructura cristalina y flotabilidad natural
Según Morris 5, el talco presenta una
superficie heterogénea con sitios caras y bordes,
encontrando que los polímeros naturales, como
carboxi-metil-celulosa y goma guar, podrían
depresar al talco por alteración de la
hidrofobicidad de los sitios caras. Laskowski,
Rath and Subramanian 6 concluyen que la goma
guar exhibe un efecto depresor sobre la
flotabilidad de todos los minerales hidrófobos,
en el siguiente orden Talco gt Grafito gt
Mica Wie and Furestenau 7, Shirley 8
.Demostraron que la dextrina y el almidón
(polisacáridos) causan la depresión sobre la
flotabilidad de molibdenita, así como también
sobre carbón, clasificándose en el mismo grupo de
sólidos inherentemente hidrofóbicos. Estudios
realizados por Gong et al. 9 revelan que grupos
funcionales tipo polar, CO2H , OH
como el peso molecular juegan roles importantes
en la capacidad de las PAMs para depresar el
talco.
6
Materiales y Métodos

• Molibdenita Cristales puros de molibdenita
  natural reducidos en un mortero de porcelana con
  una fracción -65/200 Tyler, se emplearon para
  realizar los test de microflotación en una celda
  Partridge and Smith. 10
• Poliacrilamida Se empleó el floculante
  Superfloc A-110 suministrado por Cytec-Chile.
  Las soluciones se prepararon con agua destilada
  en dos etapas
• 1.- Solución Stock Concentración 0.1 w/v
  agitada levemente por 30 s antes de
• usar. Con el fin de no degradar
  el polímero por efecto de agitación se disolvió
  a 30ºC, para lograr la dilución
  completa después de la dispersión
• 2.- Solución de trabajo Concentración 0.01
  w/v diluida de la solución stock, antes
  de realizar las pruebas de microflotación.
• El tiempo de vida útil como floculante activo
  de la solución stock fue 1h después de estar
  preparada y antes de las 48 hrs siguientes .

7
Materiales y Métodos

• Óxido de Polietileno Polímero óxido de
  polietileno proporcionado por Polyscience Inc.
  Las soluciones se prepararon con agua destilada
  en dos etapas
• 1.- Solución Stock Concentración 0.1 w/v
  agitada levemente por 30 s antes de
  usar. Con el fin de no degradar el polímero por
  efecto de agitación se disolvió a
  temperatura ambiente, durante un día completo
  alcanzado la dilución completa después
  de la dispersión.
• 2.- Solución de trabajo Concentración 0.01
  w/v diluida de la solución stock antes
  de realizar las pruebas de microflotación.
• Test de Microflotación Las pruebas de
  microflotación se realizaron en una celda tipo
  Partridge and Smith de 150 ml.
• Muestras de 2 g de Mo fueron acondicionadas por
  3 min con espumante metil-isobutil carbinol
  (MIBC), con y sin la adición de los reactivos
  floculantes. Nitrógeno purificado fue el gas
  utilizado para flotar, a razón de flujo 386
  cm3/min.
• El pH fue ajustado con soluciones ácidas o
  alcalinas, tales como H2SO4, NaOH y CaO.

8
Celda Patridge-Smith
Figura 6 Prueba de Flotación de molibdenita en
Celda Patridge and Smith .
9
Resultados

• Se estudió la influencia de polímeros orgánicos
  tales como, poliacrilamidas (PAM, polyacrilamide)
  y óxidos de polietileno (PEO, polyetylene oxide)
  sobre la flotabilidad de cristales de molibdenita
  pura en función del pH.

Figura 7 .Recuperación de molibdenita en función
de la concentración de espumante (MIBC)
10
Resultados
Figura 8 Recuperación de molibdenita en
función de concentración PAM y PEO .
Acondicionada 3 min 70 ppm MIBC, 5 min PAM o
PEO, Flotación 4.5 min.
Figura 9 Recuperación de molibdenita en
función del pH regulado con H2SO4 y NaOH.
Acondicionada 3 min 70 ppm MIBC, 4 min PAM,
Flotación 4.5 min.
11
Resultados
Figura 10 Recuperación de molibdenita en
función del pH a dos concentraciones de PEO 0,2
(mg/L) y 0,4 (mg/L). Acondicionada 3 min 70
ppm MIBC, 4 min PEO, Flotación 4.5 min.
Figura 11 Recuperación de molibdenita en
función del pH ajustada con dos reguladores
alcalinos CaO y NaOH. Acondicionada 3 min 70
ppm MIBC, 4 min (0,2 mg/L) PEO, Flotación 4.5
min.
12
Discusión

• Para lograr en laboratorio una adecuada
  manifestación de la flotabilidad natural de la
  molibdenita, fue necesario usar una dosis de 70
  mg/L de MIBC y un pH natural.
• Bajo estas condiciones, se logró determinar que
  la flotabilidad de la molibdenita disminuyó
  significativamente bajo la acción de ambos
  reactivos floculantes.
• Sin embargo, la depresión por PAM resultó ser más
  fuerte. Estos resultados, están en buen acuerdo
  con otros trabajos previos, que demostraron que
  incluso, la poliacrilamida descompuesta por
  intensa agitación, conserva un fuerte efecto
  depresor. 11
• La acción depresora de la PAM, aparentemente es
  dependiente del pH, estando su mayor efecto
  alrededor de pH 7.5 y sobre pH 10.0.

13
Discusión

• Con el floculante PEO, la depresión es creciente
  a medida que aumenta el pH, especialmente en el
  rango alcalino.
• Se encontró que también influye el regulador de
  pH, siendo más fuerte la depresión en presencia
  de NaOH que con cal.
• La interpretación del carácter iónico del
  colector, nos permite concluir que la acción de
  un polímero aniónico es más fuerte que la de un
  polímero no-iónico. Sin embargo, el óxido de
  polietileno, que se emplea con éxito para
  flocular carbón debido a su carácter no-iónico,
  mostró un efecto depresor sobre molibdenita mayor
  al esperado.
• Los estudios realizados sobre talco, para
  sistemas similares, permiten sugerir que es la
  adsorción de estos floculantes sobre los sitios
  caras, lo que explicaría su acción depresora en
  molibdenita.

14
Conclusiones

• La flotabilidad natural de molibdenita se puede
  ver significativamente afectada por la acción de
  reactivos floculantes.
• Los floculantes del tipo poliacrilamida, por su
  carácter iónico, depresan en mayor medida a la
  molibdenita. Esto es importante, porque
  industrialmente son los floculantes más usados en
  los espesadores de la industria del cobre.
• Los floculantes del tipo óxido de polietileno,
  son depresantes de molibdenita más suaves que la
  PAM, por lo tanto, se recomienda que sean
  evaluados en los espesadores de cabeza a planta
  de molibdeno, para flocular el concentrado
  colectivo Cu-Mo, con lo cual se esperaría que
  afecten en menor medida la flotación selectiva de
  molibdenita.

15
Referencias

• 1 D.W. Rogers and G.W. Poling Compostions and
  performance characteristics of source commercial
  polyacrylamides floculantes CIM Bullenta, 1978
  ,152-158.
• 2 Y.Xu and G. Cymerman,Floculation of oil sand
  tails. POLYMERS IN MINERAL PROCESSING PROC.
  3rd UBC-McGill Int. Symp., Quebec City, Canada,
  J.S. Laskowsky,,Ed., CIM Met Soc., 1999, 591-
  604.
• 3 S.H. Castro Introducción a la Química
  orgánica para Ingenieros Metalúrgicos 2006,
  76-77.
• 4 S.H. Castro and A. Correa The effect of
  particle size on the surface energy and
  wettability of molybdenite PROCESSING OF
  HYDROPHOBIC MINERALS AND FINE COAL -PROC. 1st
  UBC-McGill Int. Symp., J.S. Laskowsky and
  G.W.Poling, Eds., CIM Met Soc., 1995, 77-93.
• 5 G.E. Morris, Ph . D. Thesis, University of
  South Australia, Adelaide, 1996.
• 6 R.K. Rath, S. Subramanian and J.S. Laskowski,
  Interaction of guar gum with hydrophobic solids
  , POLYMERS IN MINERAL PROCESSING 38th
  Conference of Metallurgists Quebec City, Canada.,
  J.S. Laskowsky Ed., CIM Met Soc., 1999, 185-202 .
• 7 J.M. Wie, D.W. Fuerstenau The effect of
  dextrin on surface properties and the flotation
  of molybdenite. International journal of Minral
  Processing , Vol. 1, 17-32.
• 8 J.F. Shirley. By -product molybdenum
  recovery. INTERNATIONAL MOLYBDENUM, A. Sutolov,
  Ed, Vol II, Intermet Publications, Santiago
  Chile, 1979, 37-56.
• 9 W. Gong. P. Jenkins, J. Ralston and R.
  Schumann, Polyacrylamides at the talc-aqueous
  solution interface , POLYMERS IN MINERAL
  PROCESSING 38th Conference of Metallurgists
  Quebec City, Canada., J.S. Laskowsky Ed., CIM Met
  Soc., 1999, 203-218.
• 10 A.C. Partridge and G.W. Smith, Small
  Sample Flotation testing a New Cell
  Transaction IMM, Section C, Vol. 80,
  1971,118-122.
• 11 S.H. Castro, J.S. Laskowski Molybdenite
  depression by shear degraded polyacrilamide
  solutions PARTICLE SIZE ENLARGEMENT IN MINERAL
  PROCESSING 15th UBC-MCgill Int. Symp Biennial
  International Symp, 43rd Annual Conference of
  Metallurgists. Hamilton, Ontario, Canada., J.S.
  Laskowsky Ed., CIM Met Soc., 2004, 169-178.
• 12 P.G. Shortridge, P.J. Harris and D.J.
  Bradshaw, The influence of ions on the
  effectiveness of polysaccharide depressants in
  the flotation of talc , POLYMERS IN MINERAL
  PROCESSING 38th Conference of Metallurgists
  Quebec City, Canada., J.S. Laskowsky Ed., CIM Met
  Soc., 1999, 155-170.
• 13 G.E. Morris, D. Formaseiro and J. Ralsston,
  Low molecular weight polyacrylamide depressant
  adsorption by silane modified talc , POLYMERS IN
  MINERAL PROCESSING 38th Conference of
  Metallurgists Quebec City, Canada., J.S.
  Laskowsky Ed., CIM Met Soc., 1999, 171-184.
• 14 R.K. Rath, S. Subramanian and J.S.
  Laskowski, Adsorption of guar gum onto talc ,
  PROCESSING OF HYDROPHOBIC MINERALS AND FINE COAL
  -PROC. 1st UBC-McGill Int. Symp., J.S. Laskowsky
  and G.W.Poling, Eds., CIM Met Soc., 1995,
  105-119.