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Revista Cubana de Química
ISSN: 0258-5995
revcubanaquimica@cnt.uo.edu.cu
Universidad de Oriente
Cuba
Varela Quiala, Niurka; Dupotey Ribas, Bayardo; Peláes Deulofeu, Lilian
FLOTACIÓN DE NÍQUEL Y COBALTO UTILIZANDO LÍQUIDOS PIROLÍTICOS
Revista Cubana de Química, vol. XVIII, núm. 1, 2006, pp. 214-223
Universidad de Oriente
Santiago de Cuba, Cuba
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FLOTACIÓN DE NÍQUEL Y COBALTO UTILIZANDO LÍQUIDOS PIROLÍTICOS 
Dra. Niurka Varela Quiala, Dr. Bayardo Dupotey Ribas, Ing. Lilian Peláes Deulofeu 
Dpto. Fundamentos Químicos y Biológicos 
 Fac. de Ingeniería Química 
 
Resumen 
En este trabajo se presenta el estudio realizado para determinar el efecto de soluciones alcalizadas de 
líquidos pirolíticos ligeros provenientes de bagazo de caña y de cáscara de café en la flotación de 
minerales de cobalto y níquel presentes en las colas residuales del proceso de lixiviación amoniacal 
que se realiza en la fábrica René Ramos Latour de Nicaro en la provincia de Holguín. 
Se comprobó que las soluciones alcalizadas preparadas a partir de las fracciones ligeras provenientes 
de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café pueden utilizarse como aditivo espumante en el 
proceso de flotación de las colas de lixiviación siendo la solución alcalizada de bagazo de caña con 
la que se obtienen los mejores porcentajes de cobalto y níquel en el concentrado. 
 
Introducción 
Planteamiento del problema 
El progreso técnico en el campo del enriquecimiento de minerales por flotación está determinado 
por el perfeccionamiento del régimen de reactivos, el mejoramiento de los modos de utilización de 
los reactivos para la flotación, la ampliación de la esfera de su uso, la elaboración y el empleo en la 
práctica de reactivos más eficaces, más selectivos, de bajo costo y atóxicos. 
En numerosos países del mundo como Estados Unidos (Ronald 1999), Alemania (Maier y Dobias 
1997), Canadá (Roy y col. 1992), Chile (Yianatos y col. 1998), Suiza (Forsling y col. 1997), Francia 
(Gourrambadri y col. 1997), Japón (Kubota y col. 1997), India (Pradip y Chaudhuri 1997, 
Deshpande y col. 1997), Rusia (Dudenkov y col. 1980), Australia (Shen y col. 1998), entre otros, se 
han encontrado una gran cantidad de reactivos de flotación investigando compuestos puros, 
combinados y residuos o subproductos obtenidos de diversas industrias químicas. 
En la Facultad de Ingeniería Química desde hace varios años, se vienen realizando diversos trabajos 
dentro del tema de investigación “Aprovechamiento Integral de la Biomasa”, en dos direcciones 
fundamentales: el desarrollo de tecnologías de pirólisis de materiales lignocelulósicos (bagazo de 
caña, cáscara de arroz, cáscara de café y aserrín) y el aprovechamiento de los productos obtenidos, 
para diferentes aplicaciones. 
El presente trabajo se realiza con el propósito esencial de determinar el efecto que ejercen las 
soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos provenientes de la pirólisis 
de bagazo de caña y cáscara de café en la flotación a escala de banco de las colas de lixiviación, para 
el enriquecimiento de Ni y Co; haciendo uso de un diseño experimental factorial a dos niveles. 
Por todo lo anteriormente planteado el problema científico del presente trabajo radica en determinar 
el efecto que ejercen las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos de 
bagazo de caña y cáscara de café en el enriquecimiento de minerales de las colas de lixiviación, 
mediante el proceso de flotación a escala de banco. 
Objetivo general 
Determinar el efecto que ejercen las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos 
pirolíticos provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café en el enriquecimiento de 
minerales de las colas de lixiviación mediante la flotación, a escala de banco, haciendo uso de un 
diseño experimental factorial a dos niveles. 
 Vol. XVIII, No 1, 2006 214 
 
Objetivos específicos 
1. Realizar el diseño y montaje de una instalación a escala de banco para la flotación de las colas 
de lixiviación. 
2. Determinar el efecto de las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos 
pirolíticos provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café en el enriquecimiento 
de minerales de las colas de lixiviación. 
3. Determinar las condiciones para la flotación de las colas de lixiviación a escala de banco. 
4. Determinar las características del concentrado que se obtiene como producto de la flotación. 
Hipótesis 
Las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos provenientes de la 
pirólisis del bagazo de caña y de la cáscara de café pueden comportarse como espumantes en la 
flotación de las colas de lixiviación del proceso de obtención de sínter de níquel. 
Tareas de investigación 
1. Análisis bibliográfico sobre la pirólisis y la flotación de minerales. 
2. Diseño y montaje de una instalación a escala de banco para la flotación de las colas de 
lixiviación. 
3. Preparación de las diferentes soluciones alcalizadas utilizadas en la investigación. 
4. Planeamiento y desarrollo de las pruebas experimentales para dar cumplimiento a los objetivos 
propuestos. 
5. Aplicación de las técnicas analíticas para la caracterización de las sustancias utilizadas y del 
concentrado que se obtiene como producto de la flotación. 
6. Aplicación de las técnicas estadísticas para el análisis e interpretación de los resultados 
obtenidos. 
 
Materiales y métodos 
Caracterización de la cola de lixiviación. 
La cola de lixiviación utilizada en la flotación fue caracterizada utilizando el espectrofotómetro de 
absorción atómica SP-9 de la Fábrica Rene Ramos Latour de Nicaro. 
Preparación de las soluciones alcalizadas 
Las soluciones alcalizadas se prepararon utilizando las fracciones líquidas ligeras, provenientes de 
la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café, utilizando la relación másica NaOH/líquido 
pirolítico, igual a 0.3 y 25% en peso de sólidos, con la que se logra las mejores características 
tensoactivas de la solución (Brossard, 1995) 
Caracterización de las soluciones alcalizadas 
Para caracterizar las soluciones alcalizadas de los líquidos pirolíticos se les determinó: 
Acidez, mediante el pHmetro del tipo GLP 22 CRISON. 
Densidad, usando un picnómetro de 25 mL. 
Tensión superficial, utilizando la técnica descrita en el manual del Tensiómetro Mod. K-6 CRISON, 
(1998) 
Instalación experimental 
Con el propósito de determinar el comportamiento de las soluciones alcalizadas de las fracciones 
ligeras provenientes de la pirólisis del bagazo de caña y cáscara de café en el proceso de flotación de 
la cola de lixiviación del proceso de obtención de sínter de níquel, se diseñó una instalación para 
realizar las experiencias a escala de banco. En la figura 1, se presenta la instalación utilizada, la cual 
está formada por un motor de agitación el que contiene un agitador de paleta acrílico, un kitazato 
 Vol. XVIII, No 1, 2006 215 
 
como celda de flotación, que durante el proceso permite que el concentrado que flota se recoja en el 
beaker que se coloca cercano a la boca lateraldel kitazato. 
. 
Fig. 1 Instalación experimental para la flotación 
Procedimiento 
A continuación se describe el procedimiento utilizado para la flotación: 
 Preparar la pulpa de mineral a flotar en un kitazato de 500 mL 
 Agitar la pulpa por el tiempo previsto para lograr la homogeneización de la misma manteniendo 
la velocidad de agitación. 
 Durante la flotación se utiliza un frasco lavador de 250 mL de solución para provocar el arrastre 
de las partículas que flotan en la superficie, hasta que concluya el tiempo establecido de 
flotación. 
 Una vez concluido el tiempo de flotación, se recoge el sólido que ha flotado (concentrado), se 
separa por decantación, se seca en estufa a 100 ˚C, para su posterior caracterización. 
Técnicas estadísticas utilizadas 
Los experimentos se planificaron haciendo uso de un diseño experimental factorial a dos niveles (23) 
con réplicas en el punto central, y utilizando como variables: la dosis de colector (mL), la dosis de 
espumantes (mL), tiempo de flotación (min) y considerando constantes el pH = 12, la 
granulometría (20% de las partículas con tamaño menor que 0,119 mm) y la relación líquido sólido 
de 6. El análisis de varianza (ANOVA) correspondiente, se realizó utilizando el paquete estadístico 
profesional STATGRAPHICS Plus V2.1 para Windows. 
En las Tablas 1 y 2 se presentan los niveles de las variables para la prueba realizada y la matriz del 
diseño experimental utilizado y sus respuestas ( % Ni y % Co en el concentrado). 
 
 
 
 
 
 
 Vol. XVIII, No 1, 2006 216 
 
Tabla 1. Niveles de las variables para la prueba realizada 
Variables Niveles 
 
Variables Codificadas 
-1 0 +1 
Dosis de Colector(mL) X1 0.4 0.7 1 
Dosis de espumantes (mL) X2 0.6 0.9 1.2 
Tiempo de flotación (min) X3 15 22.5 30 
 
Tabla 2. Matriz del diseño 23 con 4 réplicas en el nivel central y sus respuestas 
Espumante 
(SAB) 
Espumante 
(SAC) No. Exp. X1 X2 X3 
%Ni %Co %Ni %Co 
1 -1 -1 -1 0.46 0.106 0.47 0.103 
2 +1 -1 -1 0.46 0.107 0.47 0.105 
3 -1 +1 -1 0.46 0.105 0.47 0.106 
4 +1 +1 -1 0.46 0.106 0.47 0.106 
5 -1 -1 +1 0.46 0.106 0..47 0.106 
6 +1 -1 +1 0.46 0.104 0.48 0.105 
7 -1 +1 +1 0.47 0.105 0.46 0.103 
8 +1 +1 +1 0.46 0.107 0.47 0.099 
9 0 0 0 0.47 0.107 0.47 0.103 
10 0 0 0 0.46 0.105 0.47 0.103 
11 0 0 0 0.46 0.103 0.46 0.104 
12 0 0 0 0.48 0.110 0.46 0.104 
 
Resultados 
Caracterización de la cola de lixiviación 
Tabla 3. Composición de la cola de lixiviación 
Granulometría Composición 
mesh mm % Ni Co Fe 
+ 100 0,150 0,7 - - - 
+ 200 0,074 8,9 0,43 0,094 42,9 
+ 325 0,045 10,8 0,41 0,091 45,7 
- 325 79,6 0,46 0,100 51,2 
Caracterización de las soluciones alcalizadas 
En la Tabla 4se presentan las principales propiedades físicas de las soluciones alcalizadas de bagazo 
de caña y cáscara de café de las fracciones líquidas utilizadas en la experimentación. 
 
 
 
 
 
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Tabla 4. Principales propiedades físicas de las soluciones alcalizadas de bagazo de caña y 
cáscara de café 
Característica-Valores No
. Propiedad 
SAB SAC 
1 Estado físico Líquido de color pardo claro que forma 
espumas densas y estables 
2 Densidad (ρ, g/mL) 1,0588 1.0565 
3 pH a 28,9°C 12,72 12.72 
4 Tensión superficial (σ, mN/m) 37,30 35.03 
 * SAB: Solución alcalizada de la fracción ligera del líquido pirolítico de bagazo 
 * SAC: Solución alcalizada de la fracción ligera del líquido pirolítico de cáscara de café 
Análisis de Varianza con todos los factores para las respuestas % Ni y %Co utilizando la SAB 
Para determinar el efecto de las variables sobre el % Ni y % Co en el concentrado, se aplicó un 
Análisis de Varianza (ANOVA) cuyos resultados se muestran la Tabla 5 y 6. 
Tabla 5. Análisis de varianza para la respuesta del %Ni utilizando la SAB. 
Fuente de 
variación 
Suma de 
cuadrado 
G. L Cuadrado 
medio 
F P 
A( X1 ) 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060 
B( X2 ) 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060 
C( X3 ) 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060 
AB 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060 
AC 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060 
BC 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060 
Error Total 0,000391667 5 0,000898333 
Total 0,000466667 11 
Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05. 
Donde: R2=16,.0714 % 
 R2(Ajustado para G.L)= 0 
 Error estandar= 0,00885061 
 Error medio absoluto= 0,00388889 
 Estadígrafo Durbin-Watson = 1,6117 
Tabla 6. Análisis de varianza para la respuesta del %Co utilizando la SAB 
Fuente de 
variación 
Suma de 
cuadrado 
G. L Cuadrado 
medio 
F P 
A( X1 ) 5e-7 1 5e-7 0.08 0.7824 
B( X2 ) 0,0 1 0,0 0.0 1.0000 
C( X3 ) 5e-7 1 5e-7 0.08 0.7824 
AB 0.000002 1 0.000002 0.34 0.5852 
AC 5e-7 1 5e-7 0.08 0.7824 
BC 0.000002 1 0.000002 0.34 0.5852 
Error Total 0.000029417 5 0.0000058833
Total 0.000034917 11 
 
 Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05. 
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 Donde: R2=15.7518 % 
 R2(Ajustado para G.L)= 0 
 Error estandar= 0.00242556 
 Error medio absoluto= 0.00108333 
 Estadígrafo Durbin-Watson = 2.12677 
Las variables utilizadas no ejercen ningún efecto significativo sobre %Ni y %Co en el concentrado 
para un nivel de significación del 95% utilizando la solución alcalizada de bagazo. 
 Análisis de Varianza con todos los factores % Ni y %Co utilizando la SAC. 
Para determinar el efecto de las variables en el % Ni y % Co en el concentrado, se aplicó un análisis 
de varianza (ANOVA) cuyos resultados se muestran la Tabla 7 y 8 
Tabla 7. Análisis de varianza para la respuesta del %Ni utilizando la SAC. 
Fuente de 
variación 
Suma de 
cuadrado 
G. L Cuadrado 
medio 
F P 
A( X1 ) 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752 
B( X2 ) 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752 
AC 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752 
BC 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752 
Error Total 0.00016667 5 0.0000333333 
Total 0.00036667 11 
 Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05. 
 Donde: R2=54.5455% 
 R2(Ajustado para G.L)= 0 % 
 Error estándar = 0.0057735 
 Error medio absoluto = 0.00277772 
 Estadígrafo Durbin-Watson = 0.6 
Tabla 8. Análisis de varianza para la respuesta del %Co utilizando la SAC. 
Fuente de 
variación 
Suma de 
cuadrado 
G. L Cuadrado 
medio 
F P 
A( X1 ) 0.000001125 1 0.00000125 2.60 0.1680 
B( X2 ) 0.000003125 1 0.000003125 7.21 *0.0435 
C( X3 ) 0.000006125 1 0.000006125 14.13 *0.0132 
AB 0.000003125 1 0.000003125 7.21 *0.0435 
AC 0.000006125 1 0.000006125 14.13 *0.0132 
BC 0.000021125 1 0.000021125 48.75 *0.0009 
Error Total 0.000002167 5 4.33333E-7 
Total 0.000042917 11 
 
 Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05. 
 Donde: R2=94.9515 % 
 R2(Ajustado para G.L)= 88.8932 % 
 Error estandar= 0.000658281 
 Error medio absoluto= 0.000305556 
 Estadígrafo Durbin-Watson = 1.06731 
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Como puede observarse en las tablas de la 5 a la 8, sólo existe diferencia significativa para la 
respuesta porcentaje de cobalto, cuando se trabaja con la solución alcalizada de café, en las 
condiciones de trabajo utilizadas. 
El modelo matemático que describe el efecto de las variables sobre el porcentaje de Co utilizando la 
SAC, para un nivel de significación de 95% es el siguiente: 
% Co = 0.103917 - 0.000375* X1 - 0.000625* X2 - 0.000875* X3 – 0.000625* X1X2 – 0.000875* 
X1X3 – 0.001625* X2X3 
En la figura 2 se presenta el Diagrama de Pareto para % de Co utilizando SAC. 
Como 3 > X3 ≅ X1 X3 > 
X1 X2 ≅ X2 > X1 de cobaltola 
interacción entre las va po de flotación), luego en orden 
de importancia la variable X (dosis de colector y tiempo 
de flotación). 
En la figura 3 puede observarse que lto se obtienen trabajando en el 
nivel inferior de las variables 
resultados trabajando con las dosis m po de 
flotación, lo que sin dudas redunda ayores. 
Los bajos valores de porcentaje 
durante la flotación por lo que consideram ido del mineral de 
hierro para garantizar una mejor actuación de las soluciones alcalizadas en el proceso de flotación. 
Fig.2. Diagrama de Pareto para el % de Co utilizando SAC 
 puede observarse el efecto de las variables varía en el siguiente orden, X2 X
, teniendo la mayor significación sobre la respuesta porcentaje
riables X2 y X3 (dosis de espumante y tiem
3 y la interacción entre las variables X1 y X3
los valores de porcentaje de coba
utilizadas, de lo que puede inferirse que se pueden lograr buenos
ás bajas de colector y espumante, y con el menor tiem
ría en mayores beneficios al trabajar a escalas m
de níquel y cobalto en el concentrado pudiera estar dado por el 
elevado porcentaje de hierro en la cola que limita la actuación efectiva del colector y espumante 
os que es necesario disminuir el conten
0 2 4 6 8
A:X1
B:X2
AB
AC
C:X3
BC
 
_
Fig.3. Efectos de las variables sobre el porcentaje de cobalto utilizando la SAC 
Resultados de la comparación de las medias del porcentaje Ni y Co utilizando la SAB y SAC. 
Para comprobar si los valores obtenidos del porcentaje Ni y Co utilizando las soluciones alcalizadas 
tienen diferencias significativas, se realizó el análisis estadístico para comparar sus valores medios, 
y los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 9. 
Tabla 9. Comparación de medias de los valores del porcentaje Ni y Co 
Comparación de medias 
C
o_
ca
fe
X1
-1,0 1,0
X2
-1,0 1,0
X3
-1,0 1,0
103
103,3
103,6
103,9
104,2
104,5
104,8
(X 0,001)
 
Criterio evaluado % Ni %Co 
Intervalo de confianza de 95% para 
la media con SAB : 
0.46333 +/- 0.00416842 0.105917+/- 0.001132 
Intervalo de confianza de 95% para 
la media con SAC: 
0.46833 +/- 0.00366832 0.103917 +/- 0.001255 
Intervalo de confianza de 95% para 
la diferencia entre las medias: 
 suponiendo igualdad de varianza
 sin suponer igualdad de varianza
 
 
-0.005 +/- 0.0521081 
- 0.005 +/- 0.05211517 
 
 
0.002 +/- 0.0015925 
0.002 +/- 0.0159347 
Prueba t para comparar las medias 
 Hipótesis nula: Media con SAB = Media con SACFII 
 Hipótesis alternativa: Media con SAB ≠ Media con SACFII 
 suponiendo igualdad de varianza
 
 sin suponer igualdad de varianza
t = -1.98997 
P = 0.0591642 
t = - 1.98997 
P = 0.0593481 
t = 2.60456 
P = 0.0161813 
t = 2.60456 
P = 0.0162634 
Al comparar las medias de los valores de porcentaje de níquel y porcentaje de cobalto obtenidos 
para solución alcalizada, se determinó que no existe diferencia estadística significativa entre ellos, lo 
que indica que el comportamiento de las soluciones utilizadas como espumantes en el proceso de 
flotación de las colas de lixiviación es similar, en las condiciones en que se desarrollaron las 
experiencias 
Aunque no existe diferencia estadística significativa entre las medias de los valores de porcentaje de 
cobalto, en el gráfico que se muestra en la figura 4, se puede observar que los valores más altos se 
obtienen utilizando la solución alcalizada de bagazo, lo que corrobora los resultados obtenidos en 
experiencias anteriores a escala de laboratorio. (Matos y Morales 2004 ) 
 
 Vol. XVIII, No 1, 2006 221 
 
 
Variables
Co_bagazo
Co_cafe
Density Traces
de
ns
ity
99 101 103 105 107 109 111
(X 0,001)
0
40
80
120
160
200
 
Fig. 4 Distribución de los valores de porcentaje de cobalto utilizando las soluciones SAB y la 
SAC 
 
Conclusiones 
1. Se demostró a través de las pruebas experimentales realizadas que las soluciones alcalizadas de 
bagazo de caña y cáscara de café preparadas a partir de las fracciones ligeras pueden utilizarse 
como reactivos espumantes en el proceso de flotación de las colas de lixiviación. 
2. Se comprobó mediante el análisis estadístico realizado que en el intervalo de las variables 
establecido para un nivel de significación del 95% sólo existe diferencia significativa para la 
respuesta porcentaje cobalto cuando se trabaja con la SAC, teniendo mayor significación la 
interacción de las variables (dosis de espumante y tiempo de flotación) y (dosis de colector y 
tiempo de flotación). 
3. Se pudo constatar que utilizando SAC pudieran lograrse mejores valores de porcentaje de 
cobalto, trabajando con las dosis más bajas de colector y espumantes y con el menor tiempo de 
flotación, lo que desde el punto de vista práctico resulta conveniente. 
4. Se corroboró que al comparar los valores medios de porcentaje de cobalto utilizando las 
soluciones SABI y SAC, los valores más altos de porcentaje de cobalto se obtienen utilizando 
la solución alcalizada de las fracciones ligeras de bagazo. 
 
Recomendaciones 
1. Realizar un estudio para determinar la posibilidad de disminuir el contenido de mineral de 
hierro en las colas de lixiviación antes de someterla a la flotación. 
2. Determinar las condiciones más favorables de la flotación de las colas de lixiviación a escala 
de banco que permitan obtener mayores porcentajes de Ni y Co en el concentrado. 
3. Realizar la caracterización por cromatografía gaseosa de los líquidos pirolíticos provenientes 
de las diferentes biomasas, para determinar y cuantificar la abundancia relativa de los 
compuestos químicos presentes. 
 
Bibliografía 
1. Brossard LE (1995). “Desarrollo de un aditivo a partir de la pirólisis de materiales 
lignocelulósicos“, Tesis de Doctorado, U.O., Santiago de Cuba. 
 Vol. XVIII, No 1, 2006 222 
 
2. Deshpande RJ, Natarajan KA, Kittur SG, Rao TRR (1997). “Reverse flotation of silica from 
Kudremukh iron ore 1. Selection of cationic reagents”, Transactions of the Indian Institute of 
Metals, Vol. 50, No. 5,pág. 391-396, Karnataka, India. 
3. Dudenkov SV, Shubov LY, Glazunov LA y col. (1980). Fundamento de la teoría y la práctica 
de empleo de reactivos de flotación, Ed. Mir., Moscú. 
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