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Proceso de flotación de zinc plomo es el más utilizado para separar minerales de sulfuro, para separar zinc y plomo y, a veces, para separar sulfuro de hierro y otros minerales.
La separación eficiente del plomo y el zinc se logra conociendo el mineral, controlando la molienda y utilizando etapas de flotación precisas. Se requiere la fórmula química y las condiciones adecuadas para flotar primero el plomo y luego el zinc.
Comprender el tipo específico de mineral es el primer paso. Guía todo lo que viene después.
El tipo de mineral (como galena, esfalrita y pirita) y su unión (textura y tamaño de grano) determinan todo el proceso de procesamiento. Esto incluye la finura de molienda y la flotación de los minerales.
Es necesario examinar detenidamente el mineral antes de que ZONEDING diseñe la planta. La mineralogía de proceso indica qué minerales están presentes y cómo coexisten. Esto es más importante que simplemente conocer la ley de cabeza. Muchos proyectos fracasan porque no se estudia esto lo suficiente desde el principio.
El principal mineral de plomo suele ser la galena (PbS). El principal mineral de zinc es la esfalrita (ZnS). Es necesario conocer la presencia de otros minerales. La pirita (FeS₂) es muy común y puede interferir con la flotación. Los minerales de ganga, como el cuarzo, la calcita o la dolomita, componen el resto de la roca. Conocer los tipos y las cantidades de todos los minerales ayuda a elegir los pasos de procesamiento adecuados. Por ejemplo, la esfalrita puede contener diferentes cantidades de hierro. La esfalrita con alto contenido de hierro (marmatita) flota de forma diferente a la esfalrita con bajo contenido de hierro.
Los minerales suelen estar unidos. Es necesario moler el mineral lo suficientemente fino para liberar los valiosos minerales de plomo y zinc de los minerales de desecho y entre sí. Esto se denomina liberación. Los estudios de mineralogía de procesos nos indican el tamaño al que se liberan la mayoría de las partículas de galena y esfalrita. Este tamaño se convierte en el objetivo del circuito de molienda. Una molienda demasiado gruesa implica una liberación deficiente y una recuperación deficiente. Una molienda demasiado fina (sobremolienda) crea lodos, desperdicia energía y dificulta la flotación. Encontrar el tamaño de molienda óptimo es un proceso de equilibrio.
Los minerales no valiosos (ganga) también afectan el procesamiento. Algunos minerales de ganga, como ciertas arcillas o talco, pueden flotar involuntariamente, lo que reduce la ley del concentrado. Otros, como los carbonatos (calcita), consumen ácido si se considera la lixiviación. La pirita suele ser el sulfuro de ganga más problemático. Tiende a flotar fácilmente y debe suprimirse. Un análisis minerológico detallado por adelantado ahorra mucho dinero y dolores de cabeza posteriores.
La mejor manera suele ser por etapas. Aplastante. Luego use molinos de molienda como un Molino de bolas or Rod MillEl objetivo es alcanzar el tamaño de liberación encontrado en el estudio del mineral. Evite moler en exceso, ya que crea lodos que perjudican la flotación.
La trituración y la molienda son los primeros pasos para preparar el mineral para su separación. El objetivo principal es la liberación: separar los valiosos minerales de plomo y zinc de la ganga y entre sí. Sin embargo, esto debe hacerse con cuidado.
Como se explicó anteriormente, el tamaño de molienda objetivo se obtiene estudiando la mineralogía y la textura del mineral. Rompa la roca lo justo para liberar los minerales. Evite la formación de partículas finas excesivas (lamas). Las lamas tienen una gran superficie y consumen muchos reactivos costosos. Además, dificultan el control de la flotación. Encontrar el tamaño de molienda óptimo desde el punto de vista económico es crucial. Equilibra la recuperación obtenida gracias a una mejor liberación con el aumento de costos y los problemas causados por la molienda excesiva.
Triturar el mineral por etapas. El mineral grande de mina pasa primero a una trituradora primaria. trituradora de mandíbulaEl producto de la trituradora de mandíbulas pasa luego a la planta secundaria y, a veces, a la terciaria. Trituradoras de conoEl uso de etapas es más eficiente energéticamente que intentar lograr una gran reducción de tamaño en una sola máquina. El tamaño final del producto triturado suele rondar los 10-20 mm. Este tamaño es adecuado para alimentar los molinos. ZONEDING ofrece una gama de Equipo de trituración para estas etapas.
Después de triturarlo, el mineral pasa a los molinos de molienda. Molinos de bolas Son muy comunes. Utilizan bolas de acero para moler el mineral en suspensión. Molinos de varilla Utilizan varillas de acero. A veces se emplean para la molienda primaria porque producen menos partículas ultrafinas en comparación con los molinos de bolas. Esto puede ser beneficioso para minerales donde la generación de lodos es una preocupación importante. El circuito de molienda suele funcionar en circuito cerrado con clasificadores como... Hidrociclones or Clasificadores espiralesEstos separan las partículas por tamaño. Envían las partículas gruesas de vuelta al molino para su posterior molienda. Envían las partículas finas a la siguiente etapa (flotación).
Primero, recupere la galena. Use colectores específicos como los xantatos. Mantenga el pH neutro o ligeramente alcalino (7.5-8.5). Añada productos químicos como sulfato de zinc y sulfitos para evitar que el zinc y la pirita floten.
La flotación diferencial es el método más común para minerales de plomo y zinc. Esto implica que primero se debe flotar un tipo de mineral y luego el otro. Generalmente, primero se flota el mineral de plomo (galena). Esta etapa se denomina flotación rougher de plomo.
La galena suele flotar bien en condiciones neutras o ligeramente alcalinas. Es necesario ajustar el pH a entre 7.5 y 8.5. Se puede usar carbonato sódico (carbonato de sodio) o, en ocasiones, una pequeña cantidad de cal para controlar el pH. Los principales productos químicos que se añaden son colectores y espumantes. Los colectores hacen que la superficie de la galena sea hidrófoba (repelente al agua), de modo que se adhiere a las burbujas de aire. Los xantatos (como el isobutil xantato de sodio [SIBX] o el amilo xantato de potasio [PAX]) son colectores comunes para la galena. Los espumantes (como el MIBC o el aceite de pino) crean burbujas estables que transportan las partículas minerales a la superficie.
Si bien se desea que la galena flote, es necesario evitar que la esfalrita (mineral de zinc) y la pirita (sulfuro de hierro) floten al mismo tiempo. Agregue depresores (o supresores) para que estos minerales sean hidrófilos (amantes del agua). El sulfato de zinc (ZnSO₄) se usa comúnmente para deprimir la esfalrita. Los sulfitos (como el sulfito de sodio Na₂SO₃ o el metabisulfito de sodio SMBS) pueden ayudar a deprimir tanto la esfalrita como la pirita. En el pasado, se usaba a menudo cianuro de sodio (NaCN), especialmente para la depresión de la pirita. Pero debido a su toxicidad, las minas intentan evitarlo o ahora usan alternativas. Obtener el tipo y la cantidad correctos de depresores es clave para un concentrado de plomo limpio.
Por lo tanto, una combinación típica de reactivos para la flotación de plomo podría incluir:
Generalmente se utilizan equipos como Tanques mezcladores para asegurar que los reactivos se mezclen bien antes de la flotación en Máquinas de flotación Se necesita un control preciso.
Tras la flotación del plomo, se añade sulfato de cobre (CuSO₄). Esto activa la superficie de la esfalrita. A continuación, se eleva el pH a 10-11.5 con cal. Esto mantiene la pirita restante bajo control. Finalmente, se añaden colectores como xantatos para flotar el zinc.
Una vez que los minerales de plomo se han separado por flotación, la pulpa (relaves del circuito de plomo) se dirige al circuito de flotación de zinc. El objetivo principal es recuperar la esfalrita (ZnS). La esfalrita generalmente requiere ayuda para flotar tras su descompresión en el circuito de plomo.
El paso clave es la activación. Añada sulfato de cobre (CuSO₄). Los iones de cobre reemplazan a los iones de zinc en la superficie de la esfalrita. Esto crea una superficie similar a la de los minerales de sulfuro de cobre, que flotan fácilmente en los colectores de xantato. La cantidad de sulfato de cobre necesaria depende de la cantidad de esfalrita y otros factores. Añadir muy poco resulta en una recuperación deficiente de zinc. Añadir demasiado es un desperdicio y, en ocasiones, puede activar otros minerales no deseados, como la pirita. Es esencial un control minucioso. El proceso de activación requiere tiempo, por lo que el sulfato de cobre suele añadirse a un tanque de acondicionamiento.Tanques mezcladores) antes de las celdas de flotación de zinc.
Ajuste el pH en el circuito de zinc. Normalmente, elévelo significativamente, a menudo entre 10 y 11.5. Para ello, casi siempre se utiliza cal (hidróxido de calcio, Ca(OH)₂). Un pH alto cumple dos funciones principales. En primer lugar, ayuda a mantener la pirita remanente deprimida. La flotación de pirita se ve fuertemente suprimida a un pH alto. En segundo lugar, este rango de pH suele ser favorable para la flotación de esfalrita activada con cobre mediante colectores de xantato. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, un exceso de cal (pH muy alto) puede empezar a deprimir la esfalrita, incluso después de la activación. Encontrar el pH óptimo es crucial.
Con la esfalrita activada y la pirita deprimida, es necesario añadir un colector, generalmente un xantato (como SIBX o uno más potente como PAX), y un espumador. Las partículas de esfalrita activada se adhieren a las burbujas de aire generadas en el... Máquinas de flotación y se recolectan como concentrado de zinc. Al igual que el circuito de plomo, el circuito de zinc suele incluir etapas de desbaste, depuración y limpieza para maximizar la recuperación y la ley.
Un control preciso implica añadir la cantidad exacta de colectores, espumantes, depresores, activadores y reguladores de pH. Deben añadirse en los puntos adecuados y dejarse actuar durante el tiempo suficiente. Esto garantiza que solo el mineral objetivo se adhiera a las burbujas.
La flotación diferencial de plomo y zinc se describe a menudo como un arte, no solo como una ciencia. Obtener una separación limpia depende en gran medida del manejo de la compleja química de la pulpa de flotación. El control preciso de los reactivos es fundamental.
No se trata solo de qué productos químicos se añaden, sino de cuánto, dónde y cuándo. Cada reactivo necesita una concentración específica para funcionar eficazmente. Una dosificación insuficiente provoca una recuperación deficiente o una depresión deficiente. Una dosificación excesiva desperdicia productos químicos costosos y puede causar efectos no deseados, como la depresión del valioso mineral o la flotación de ganga no deseada. Los reactivos también necesitan tiempo para actuar. Los depresores necesitan tiempo para adsorberse en los minerales que deben suprimir antes de añadir el colector. Los activadores necesitan tiempo para modificar las propiedades de la superficie. Los reactivos se suelen añadir en puntos específicos: al molino de molienda o a los tanques de acondicionamiento.Mezclador) antes de la flotación, o a veces directamente en las celdas de flotación. El caudal de la pulpa a través del circuito debe permitir un tiempo de acondicionamiento suficiente.
La calidad del agua de proceso es fundamental. Los iones disueltos en el agua pueden reaccionar con los reactivos de flotación o las superficies minerales. Por ejemplo, los iones de calcio y magnesio (dureza del agua) pueden precipitar algunos colectores, reduciendo su eficacia. Ciertos iones metálicos pueden activar o deprimir accidentalmente los minerales. En las plantas que reciclan agua de proceso, estos iones pueden acumularse con el tiempo, lo que dificulta el control de la flotación. Es necesario monitorear regularmente la calidad del agua. En ocasiones, es necesario el tratamiento del agua.
Si bien la automatización ayuda a mantener la estabilidad, los operadores experimentados son invaluables. Monitorean la apariencia de la espuma en las celdas de flotación. El color, el tamaño de las burbujas y la textura de la espuma brindan indicios sobre el rendimiento de la flotación. Los operadores expertos pueden realizar pequeños ajustes en las dosis de reactivos o el pH en tiempo real basándose en estas observaciones y los resultados de muestreos regulares. Se adaptan a cambios menores en la alimentación de mineral, con los que los sistemas automatizados podrían tener dificultades. Esta capacidad para ajustar con precisión el delicado equilibrio químico es a menudo lo que distingue una operación altamente eficiente de una promedio.
La pirita se suprime principalmente controlando el pH. Un pH alto (superior a 10 con cal) en el circuito de zinc es muy beneficioso. También se utilizan depresores químicos como sulfitos o alternativas al cianuro durante la flotación de plomo para evitar que la pirita flote.
La pirita (FeS₂) suele ser el mineral de sulfuro más común, junto con la galena y la esfalrita. Desafortunadamente, tiende a flotar con relativa facilidad en colectores de sulfuro comunes como los xantatos. Si demasiada pirita flota en el concentrado de plomo o zinc, diluye la ley (disminuye el porcentaje de Pb o Zn). Esto reduce el valor del concentrado. Las fundiciones también tienen límites en el contenido de hierro (Fe) derivado de la pirita. Por lo tanto, una supresión eficaz de la pirita es esencial para producir concentrados comercializables.
Además de diluir el concentrado, la pirita puede consumir reactivos para plomo y zinc. Esto aumenta la cantidad total de material que debe manipularse y procesarse. En algunos casos, si los relaves que contienen pirita se exponen al aire y al agua, pueden causar drenaje ácido de roca (DAR), lo cual constituye un grave problema ambiental. Por lo tanto, mantener la pirita fuera de los concentrados y gestionarla en los relaves es importante tanto por razones económicas como ambientales.
Una de las principales herramientas para la supresión de pirita, especialmente en el circuito de zinc, es el pH alto. Como se mencionó anteriormente, se añade cal al circuito de zinc para elevar el pH, a menudo por encima de 10 u 11. En este entorno altamente alcalino, las superficies de pirita tienden a volverse hidrófilas (amantes del agua), lo que dificulta considerablemente la fijación de los colectores y la flotación de la pirita. Esta es una forma muy eficaz de suprimir la pirita durante la flotación de zinc. En el circuito de plomo, el pH suele ser más bajo (alrededor de 8), lo cual no es suficiente para suprimir completamente la pirita por sí solo, por lo que los depresores químicos son más críticos en este caso.
En el circuito de plomo (y a veces para complementar el circuito de zinc), se utilizan depresores químicos. Como se mencionó, el cianuro de sodio fue históricamente eficaz, pero ahora se suele evitar. Las alternativas incluyen diversos productos químicos a base de sulfito (como Na₂SO₃, NaHSO₃ o SMBS) o depresores orgánicos específicos. Estos productos químicos se adsorben en la superficie de la pirita, impidiendo que el colector se adhiera. La elección del depresor y su dosificación requiere un control y pruebas minuciosos, ya que algunos depresores también pueden afectar a la galena o la esfalrita si no se usan correctamente. Algunos tipos de pirita son naturalmente más flotantes o más difíciles de deprimir que otros, lo que aumenta el desafío.
Para minerales finos, utilice molienda/flotación por etapas, deslamando con un Hidrociclón, reactivos especiales o flotación con portadores. Para minerales oxidados, pruebe la sulfuración y luego la flotación, la lixiviación ácida o los métodos gravimétricos. Los minerales complejos suelen requerir una combinación de técnicas.
Si bien la flotación diferencial estándar funciona bien con muchos minerales de sulfuro de plomo y zinc, algunos presentan desafíos significativos. Entre ellos se incluyen aquellos en los que los minerales están unidos a un tamaño muy fino, aquellos que han estado expuestos a la intemperie y se han oxidado, o aquellos que contienen una mezcla compleja de minerales.
Cuando la galena y la esfalrita se diseminan muy finamente, el mineral debe molerse extremadamente fino (por ejemplo, por debajo de 20 micras) para su liberación. Esto genera una gran cantidad de partículas de lodo. Las partículas de lodo causan problemas: alto consumo de reactivos, baja selectividad de flotación y arrastre mecánico de ganga al concentrado. Las estrategias incluyen:
Los minerales de plomo oxidados (como la cerusita (PbCO₃) y la anglesita (PbSO₄)) y los minerales de zinc (como la smithsonita (ZnCO₃) y la hemimorfita (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O)) no responden bien a los métodos estándar de flotación de sulfuros. Las opciones incluyen:
Los minerales que contienen sulfuros y óxidos (minerales mixtos) presentan un desafío especial. Pueden requerir circuitos separados para la flotación de sulfuros y óxidos, o esquemas complejos de reactivos para recuperar ambos tipos. Los minerales con muchos elementos valiosos o de penalización (por ejemplo, alto contenido de arsénico, antimonio y bismuto) también requieren un diseño de proceso y una selección de reactivos minuciosos para lograr una separación selectiva. Es fundamental realizar pruebas piloto y de laboratorio exhaustivas para estos minerales complejos.
La plata (Ag) suele incorporarse al concentrado de plomo junto con el plomo. Los minerales de cobre (Cu) pueden flotar con el plomo o requerir un paso aparte. El cadmio (Cd) se incorpora al concentrado de zinc tras el zinc. No se separa fácilmente y debe gestionarse.
Los minerales de plomo y zinc suelen contener otros metales que pueden ser importantes desde el punto de vista económico o ambiental. Los principales suelen ser la plata (Ag), el cobre (Cu) y el cadmio (Cd). El oro (Au) también puede estar presente ocasionalmente. La forma de recuperarlos (o gestionarlos) depende de cómo se encuentren en el mineral.
La plata se asocia con frecuencia a la galena (PbS). Puede sustituir al plomo en la estructura cristalina de la galena o presentarse como pequeñas inclusiones de minerales de plata separados (como argentita, Ag₂S) dentro o unidos a la galena. Debido a esta estrecha asociación, la mayor parte de la plata sigue al plomo durante la flotación. Por lo tanto, maximizar la recuperación de plomo en el circuito de plomo suele ser la mejor manera de maximizar la recuperación de plata. El contenido de plata aumenta significativamente el valor del concentrado de plomo. Las fundiciones pagan por la plata presente en el concentrado de plomo, generalmente por encima de una ley mínima determinada. Por lo tanto, gestionar la recuperación de plata es un factor económico importante.
El cadmio (Cd) se comporta de manera diferente. Es químicamente muy similar al zinc. El cadmio casi siempre sustituye al zinc dentro de la estructura cristalina de la esfalrita (ZnS). Debido a que forma parte del propio mineral de esfalrita, los métodos de separación física como la flotación no pueden separar el cadmio del zinc. Como resultado, casi todo el cadmio del mineral se incorpora al concentrado final de zinc. Esto es importante porque el cadmio es un metal pesado tóxico. Las fundiciones de zinc tienen límites muy estrictos sobre el contenido máximo permitido de cadmio en los concentrados de zinc que compran (a menudo por debajo del 0.2 % de Cd). Los altos niveles de cadmio conllevan sanciones o incluso el rechazo del concentrado. No existe una manera sencilla de eliminar el cadmio durante la concentración. Las minas deben conocer sus niveles de cadmio desde el principio y gestionar la ley del concentrado de zinc para intentar mantenerse dentro de los límites de fundición. El contenido de cadmio es un factor crítico en la comercialización y el valor del concentrado de zinc.
Si el mineral contiene cantidades significativas de minerales de cobre, como la calcopirita (CuFeS₂), podría ser necesario ajustar la ruta de procesamiento. La calcopirita a veces flota junto con la galena en el circuito de plomo. Si los niveles de cobre son suficientemente altos, se podría añadir una etapa de flotación de cobre independiente, a menudo antes de la flotación de plomo (como un concentrado a granel de cobre y plomo, seguido de una separación) o, en ocasiones, después de la flotación de zinc. La decisión depende de la cantidad y el tipo de minerales de cobre presentes. ZONEDING puede ayudar a diseñar circuitos que incorporen la recuperación de cobre, si es necesario.
Las fundiciones exigen niveles mínimos de plomo (Pb) en el concentrado de plomo y de zinc (Zn) en el de zinc. También establecen límites máximos para impurezas nocivas como cadmio (Cd), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y otras.
Los concentrados de plomo y zinc producidos por la planta de procesamiento son productos intermedios. Se venden a fundiciones, que extraen los metales puros finales. Las fundiciones tienen requisitos específicos para las materias primas que pueden procesar de forma eficiente y segura. Estos requisitos se establecen en los contratos de compra de concentrados. Cumplir con estas especificaciones es fundamental para los ingresos de la mina.
Las fundiciones necesitan un cierto porcentaje mínimo del metal principal para operar económicamente.
Tan importante como la calidad del metal principal son los niveles de impurezas. Ciertos elementos interfieren con el proceso de fundición, afectan la calidad del metal final o causan problemas ambientales. Las fundiciones establecen límites máximos estrictos para estos elementos. Los elementos de penalización comunes incluyen:
Exceder estos límites suele resultar en sanciones económicas impuestas por la fundición. Niveles muy altos pueden provocar el rechazo total del concentrado. Conocer estos límites orienta los objetivos del proceso de concentración.
Los concentrados suelen deshidratarse antes del envío, pero las fundiciones también tienen límites máximos de contenido de humedad (p. ej., 8-10%). Un exceso de humedad aumenta el peso (lo que incrementa los costos de transporte) y puede causar problemas de manipulación (como la congelación en climas fríos). En ocasiones, también se puede especificar la distribución del tamaño de partícula. La producción de concentrados que cumplan consistentemente con las especificaciones de la fundición requiere un buen control de procesos en la planta.
Una planta moderna necesita Equipo de trituración (como Trituradoras de mandíbula, Trituradoras de cono), molinos de molienda (Molino de bolas), clasificadores (Hidrociclón, Clasificador en espiral), Máquinas de flotación, espesantes (Concentrador de alta eficiencia), filtros y sistemas de manipulación de materiales (alimentador vibratorio, transportadores, bombas).
Una planta típica de flotación diferencial de plomo y zinc utiliza varios tipos de equipos que trabajan juntos en secuencia.
Como fabricante, ZONEDING suministra muchos de estos componentes básicos. Las principales etapas y equipos involucrados son:
Mejore el proceso mediante un mejor control de la molienda (evitando la molienda excesiva), ajustando las cantidades de reactivo mediante analizadores, ahorrando y reciclando agua, utilizando máquinas energéticamente eficientes y utilizando más automatización para un control estable.
La optimización de una planta de plomo-zinc busca reducir los costos operativos (OPEX) y maximizar los ingresos mediante la mejora de la recuperación del metal y la calidad del concentrado. Existen varias áreas donde es posible realizar mejoras.
La trituración, y especialmente la molienda, consumen una gran cantidad de electricidad, lo que a menudo supone el mayor coste operativo individual.
Los reactivos de flotación suponen otro coste importante.
Realizar mejoras en estas áreas puede generar importantes ahorros de costos y una mayor rentabilidad durante la vida útil de la mina.
Las cuestiones clave son la construcción y gestión de presas de relaves seguras, el tratamiento del agua de proceso para eliminar metales pesados (Pb, Zn, Cd) y productos químicos antes de su liberación o reutilización, y el control de las emisiones de polvo.
Las operaciones mineras modernas deben priorizar la protección del medio ambiente. El procesamiento de plomo y zinc genera flujos de residuos, principalmente relaves (la roca molida sobrante tras la extracción de minerales valiosos) y agua de proceso, que requieren una gestión cuidadosa.
Los relaves normalmente se bombean en forma de suspensión a una instalación de almacenamiento especialmente diseñada (presa de relaves).
El agua de proceso entra en contacto con minerales y reactivos. Antes de ser vertida al medio ambiente (si está permitido) o reciclada al proceso, suele requerir tratamiento.
La gestión ambiental responsable no es sólo un requisito legal sino también esencial para mantener la licencia social de una empresa para operar.
El éxito depende de la comprensión del mineral, el control químico preciso, la gestión de los subproductos y el manejo responsable de los residuos para obtener ganancias y cuidar el medio ambiente.
Máquina de zonificación
