Flotação de Minerais

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1. INTRODUCCIÓN
La flotación es hoy el método más importante de concentración mecánica. Patentado en 
1906, ha permitido la explotación de yacimientos complejos y de bajo contenido, los 
cuales habrían sido dejados como marginales sin la ayuda de la flotación.
En su forma más simple, es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral 
metálico finamente triturado se mezcla con un líquido. El metal o compuesto metálico 
suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. 
En la mayoría de los procesos de flotación modernos se emplean aceites u otros agentes 
tenso activos para ayudar a flotar al metal o a la ganga. Esto permite que floten en agua 
sustancias de cierto peso.
En uno de los procesos que utilizan este método se mezcla con agua un mineral 
finamente triturado que contiene sulfuro de cobre, al que se le añaden pequeñas 
cantidades de aceite, ácido y otros reactivos de flotación. Cuando se insufla aire en esta 
mezcla se forma una espuma en la superficie, que se mezcla con el sulfuro pero no con 
la ganga. Esta última se va al fondo, y el sulfuro se recoge de la espuma. El proceso de 
flotación ha permitido explotar muchos depósitos minerales de baja concentración, e 
incluso residuos de plantas de procesado que utilizan técnicas menos eficientes. En 
algunos casos, la llamada flotación diferencial permite concentrar mediante un único 
proceso diversos compuestos metálicos a partir de un mineral complejo.
2. PRINCIPIOS DE LA FLOTACIÓN
La flotación es un proceso físico-químico de separación de minerales o compuestos 
finamente molidos, basados en las propiedades superficiales de los minerales 
(mojabilidad), que hace que un mineral o varios se queden en una fase o pasen a otra. 
Las propiedades superficiales pueden ser modificadas a voluntad con ayuda de 
reactivos.
El proceso de flotación se basa en las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los 
minerales.
Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua
(Fig. 1).
Los metales nativos, sulfuros o especies como el grafito, carbón bituminoso, talco y 
otros son poco mojables por el agua y se llaman minerales hoidrofóbicos. Por otra parte, 
los sulfatos, carbonatos, fosfatos, etc. Son hidrofílicos o sea mojables por el agua.
Fig. Nº 1.Propiedad hidrfílica e hidrofóbica de los minerales
3. TIPOS DE FLOTACIÓN
Los tipos de flotación en orden cronológico son:
a) FLOTACIÓN NO SELECTIVA DE ACEITE (BULK OIL FLOTATION)
Esta técnica desarrollada en 1860, consistía en mezclar la mena molida con aceite y
posteriormente con agua, de tal manera que las partículas del mineral sulfuroso, por
sus propiedades superficiales hidrófobas, quedaban retenidas en la fase aceitosa y
aquellas partículas que se mojaban en el agua se quedaban en la fase acuosa, de modo
que al final del proceso, flotaba una capa de aceite sobre la pulpa, la cual contenía las
partículas de mineral sulfuroso que eran separados por decantación y se separaba del
aceite por filtración.
b) FLOTACIÓN DE PELÍCULA (FILM OR SKIN FLOTATION)
En esta técnica, el mineral finamente molido era esparcido cuidadosamente sobre la
superficie libre del agua, de modo que las partículas de sulfuro, que se caracterizan por
tener propiedades hidrófobas, sobrenadaban en la superficie del agua, formando una
delgada película que era removida por medio de algún mecanismo; en cambio la
ganga se mojaba y sedimentaba en el fondo del recipiente de agua.
Las dos técnicas anotadas anteriormente no tuvieron éxito en su aplicación en la 
industria por lo que en la actualidad ya no se las usa.
c) FLOTACIÓN DE ESPUMA
Con la flotación de espuma la separación se la realiza gracias a la adhesión selectiva de
partículas hidrófobas a pequeñas burbujas de gas (aire) que son inyectadas al interior
de la pulpa. El conjunto partícula-burbuja asciende a la superficie formando una
espuma mineralizada, la cual es removida por medio de paletas giratorias o
simplemente por rebalse. Las propiedades superficiales de las partículas y las
características del medio pueden ser reguladas con ayuda de reactivos.
d) FLOTACIÓN DE IONES
Con ayuda de reactivos de flotación se precipitan los iones y luego éstos son flotados
como en el caso de la flotación de espuma.
3.1 FLOTACIÓN DE ESPUMA
Este tipo de flotación es el que ha sobrevivido y es la técnica que más se emplea en la
concentración de minerales.
Como ya mencionamos la flotación de espuma se basa en la repelencia natural o 
inducida de
los minerales al agua (hidrofobicidad).
El principio de funcionamiento de un equipo de flotación podemos observar en la figura 
Nº 2
y esencialmente consta de mecanismos de inyección de burbujas de aire y de 
mantenimiento en suspensión de las partículas. El volumen de las celdas varía desde 2 a 
3000 pies cúbicos e incluso más grandes.
El tiempo de flotación es el tiempo promedio de retención de las partículas en la celda. 
Es el tiempo suficiente para que las partículas hidrófobas se adhieran a las burbujas de 
aire y floten a la superficie. Este tiempo puede variar desde algunos segundos hasta 
varios minutos.
El porcentaje de sólidos en peso es también muy importante y éste puede estar entre 15 y 
40 %.
El tamaño de las partículas depende del grado de liberación. En la práctica este tamaño 
fluctúa entre 65 mallas Tyler hasta aproximadamente 10 micrones. Sin embargo, en el 
caso de algunos minerales no metálicos, como el carbón, fosfatos, potasa, etc., la 
flotación se puede llevar a cabo desde -28 # Tyler.
Fig. Nº 2. Princ ipio de la flotación de espuma
3.1.1 PRINCIPALES REACTIVOS USADOS EN LA FLOTACIÓN DE ESPUMA
COLECTOR
Compuesto orgánico heteropolar que se absorbe selectivamente sobre la superficie de
las partículas, haciendo que estas se vuelvan hidrófobas (aerófilas). Ejemplo: xantatos
que se utilizan en la flotación de sulfuros.
Los colectores usados con mayor frecuencia son los xantatos y los aerofloats. Sin los 
colectores los sulfuros no podrían pegarse a las burbujas y éstas subirían a la superficie 
sin los minerales y los sulfuros valiosos se irían a las colas.
Una cantidad excesiva de colector haría que flotarán incluso los materiales no deseados
(piritas y rocas) o los sulfuros que deberían flotar en circuitos siguientes. Así por 
ejemplo, en el caso de la flotación de minerales de plomo-zinc-pirita, en el circuito de
plomo se mantiene deprimido el zinc, para flotarlo posteriormente en su respectivo 
circuito; pero un exceso de colector podría hacer flotar el zinc junto con el plomo. Una
cosa similar sucedería en el circuito de zinc con un exceso de colector, haciendo flotar 
la pirita que se encuentra deprimida por el efecto de la cal adicionada.
ACTIVADOR
Compuesto inorgánico que modifica selectivamente la superficie de las partículas para
permitir que el colector se absorba sobre éstas. Ejemplo: sulfato de cobre, que se utiliza
en la activación de algunos sulfuros, como la antimonita.
DEPRESOR
Generalmente es un compuesto inorgánico que modifica la superficie de las partículas
volviéndolas hidrófilas o inhibe la absorción del colector. Ejemplo: sulfato de zinc,
usado en la depresión de esfalerita.
REGULADOR DE pH
El pH indica el grado de acidez o de alcalinidad de la pulpa. El pH 7 es neutro (ni
alcalino ni ácido) y corresponde al agua pura. De 0 a 6 es ácido y de 8 a 14 es alcalino.
El pH se mide con un aparato llamado potenciómetro o con un papel tornasol.
Cada sulfuro tiene su propio pH de flotación, donde puede flotar mejor. Esta propiedad
varía según el mineral y su procedencia.
Los reguladores de pH tienen la misión de dar a cada pulpa el pH más adecuado para
una flotación óptima.
La cal es un reactivo apropiado para regular el pH, pues deprime las gangas y precipita
las sales disueltas en el agua. La cal se puede alimentar a la entrada del molino a bolas.
Es importante usar dosificadores automáticos para estar seguros de la cantidad de
reactivo dosificado a las pulpas (Fig. 3). Hay reactivos sólidos y líquidos.
Fig. Nº 3. Alimentador dereactivos
ESPUMANTE
Los espumantes son reactivos tenso activos, que modifican la tensión superficial del
agua y que producen una espuma estable. Ejemplo: Aceite de pino. Una espuma
consiste de un gas disperso en un líquido en una relación tal que la densidad aparente
de la mezcla se aproxima más a la densidad del gas que a la del líquido.
Al hacer pasar el aire a través de agua pura, no se produce espuma. Al agregar
pequeñas cantidades de ciertos compuestos orgánicos como por ejemplo aceites, al
soplar aire a través del líquido se formaran burbujas de aire en forma de pequeñas
esferas que, al subir hasta la superficie del líquido y antes de entregar su contenido de
aire a la atmósfera, tratarán de detenerse en forma de espuma. 
El tamaño de las burbujas y su estabilidad dependerán de la cantidad de espumante
agregado; con un aumento de la cantidad de espumante disminuirá el diámetro de las
burbujas pero aumentará la estabilidad de la espuma, debido al mayor espesor de su
película. Sin embargo, si se supera una cierta concentración la espuma desaparece
completamente.
Los productos más usados como espumante son: aceite de pino, ácido cresílico,
alcoholes sintéticos como el Dowfroth 250, etc.
Idealmente, el espumante actúa enteramente en la fase líquida y no tiene influencia
sobre la superficie del mineral. En la práctica, sin embargo, hay una interacción entre
el espumante, el mineral y otros reactivos, y la selección del espumante más apropiado
para un determinado mineral podrá ser hecho recién después de un extenso trabajo de
pruebas de laboratorio.
En la flotación de minerales sulfurosos, es una práctica común emplear por lo menos
dos espumantes y más de un colector. Espumantes específicos son elegidos para dar
propiedades físicas adecuadas a la espuma, mientras que el segundo espumante
interactúa con los colectores para controlar la dinámica del proceso de flotación.
En el cuadro Nº 1 podemos ver algunos reactivos aplicados a minerales específicos.
Tabla Nº 1. Reactivos empleados en la flotación de los principales
minerales metálicos.
En la figura Nº 4 podemos ver las etapas en las que se va adicionando los reactivos a la
pulpa en un circuito de molienda.
Fig. Nº 4. Flujograma de flotación simple.
3.2 TIPOS DE FLOTACIÓN DE ESPUMA
3.2.1 FLOTACIÓN DIRECTA
La flotación directa es aquella en la que el mineral valioso sale en la espuma y la ganga 
se queda en el non-float.
3.2.2 FLOTACIÓN INVERSA
En este tipo de flotación el mineral valioso se queda como non-float y la ganga es la que 
flota.
3.2.3 FLOTACIÓN COLECTIVA (Bulk flotation)
Se dice flotación colectiva en el caso de que todos los minerales valiosos y de un solo 
tipo mineralógico (por ejemplo: sulfuros) salen en la espuma.
3.2.3 FLOTACIÓN SELECTIVA O DIFERENCIAL
Como su nombre indica la flotación es selectiva, se flota un solo mineral a la vez en 
cada etapa.
El tamaño máximo de partícula a flotar depende de la naturaleza de la partícula y su 
peso específico. De modo que en la práctica el tamaño límite superior de las partículas 
para el caso de sulfuros está entre 0,15 – 0,25 mm, para carbón entre 1 – 2 mm y para 
azufre nativo entre 0,5 – 1 mm.
4. CIRCUITOS BÁSICOS DE FLOTACIÓN
Los circuitos de flotación son procesos continuos. Las celdas están instaladas en series
formando bancos (Fig. 5).
La pulpa ingresa a la primera celda del banco y entrega parte de su mineral valioso en 
forma de espuma; el overflow de esta celda pasa a la segunda celda, de donde es sacada 
más espuma mineralizada, y así sucesivamente hasta la última celda del banco. La altura 
de la columna de espuma es determinada por el ajuste de la altura de la salida de la cola; 
la diferencia de altura entre ésta y el labio del overflow de la celda determina la altura 
de la espuma. La alimentación ingresa a la primera celda del banco y la columna de 
espuma en las primeras celdas se mantiene alta, ya que hay abundante cantidad de 
partículas hidrofóficas de mineral que lo sustentan. El nivel de la pulpa sube de celda a 
celda, ya que la pulpa se hace más pobre en minerales flotables, por aumento 
progresivo, en la celda de colas. Las últimas celdas de un banco contienen espumas con 
bajos contenidos de mineral, conformados por partículas hidrofóbicas débiles. Estas son 
denominadas celdas scavenger, usualmente conformados por partículas mixtas, las 
cuales son recirculadas. Las celdas scavenger, tienen poco mineral para sustentar 
espuma alta, tienen su vertedero de colas crecido de tal manera que la pulpa sobrepasa 
siempre el labio de la celda. De esta manera se recupera el material flotante y se logra la 
máxima recuperación de las celdas. Debe evitarse las cargas circulantes excesivas, por
más que la alimentación se diluya, y el tiempo de flotación se reduzca. El flujograma 
para este sistema básico se muestra en la figura Nº 6, Este flujograma puede ser operado 
exitosamente solamente cuando la caja (ganga) sea relativamente no flotable, y requiera 
un especial y cuidadoso control para mantener uniforme la ley del concentrado si hay 
fluctuaciones en la ley de cabeza. Un sistema preferido, es diluir el concentrado de las 
primeras celdas de un banco, conocido como flotación rougher, y reflotarlos en celdas 
de limpieza (cleaners), donde los vertederos se los mantiene bajos para mantener una 
espuma alta y producir un concentrado de alta ley. En este sistema rougher-scavenger-
cleaner (Fig. 7), las celdas de limpieza reciben comparativamente una alimentación de 
alta ley, mientras que la sección scavenger puede trabajar con un exceso de aire para 
obtener una máxima recuperación. Las colas de las celdas de limpieza, normalmente 
contienen partículas de mineral aerófílas que son generalmente recirculadas a las celdas 
rougher, y posteriormente a las scavenger. Este tipo de circuitos, también son muy 
prácticos para minerales que necesitan una máxima cantidad de aireación al
final del banco para obtener una recuperación rentable, se emplea con frecuencia 
cuando la ganga tiene tendencia a flotar y es difícil de separar del mineral. En tales 
casos, puede ser necesario utilizar uno o más bancos de celdas de limpieza (Fig. 8).
Fig. Nº 5. Banco de celdas
Fig. Nº 6. Circuito de flotación simple
5. DISEÑO DE FLUJOGRAMAS
En el diseño de un flujograma apropiado para una planta de flotación, el tamaño de 
grano de la molienda primaria es la de mayor consideración. Se puede estimar en base a 
experiencias del pasado y de una evaluación mineralógica, pero tienen que hacerse 
pruebas de laboratorio, para determinar las condiciones óptimas. El propósito de la 
molienda primaria es el de promover una recuperación económica de los minerales 
valiosos. Deben realizarse pruebas con cargas de mineral, utilizando varias 
combinaciones de reactivos, en muestras de mineral con diferentes contenidos. Se deben 
pesar los concentrados y determinar sus leyes, y los resultados ploteados en curvas 
Recuperación vs. Tiempo y Recuperación vs. Ley del concentrado (Fig. 9).
Inicialmente se debe escoger la malla de molienda que da una ley y recuperación 
razonable con un tiempo de flotación rougher aceptable. Si la molienda es muy gruesa, 
algunos de los minerales valiosos, no flotaran. De cualquier manera, los tiempos de 
flotación excesivos pueden eventualmente permitir que algunas de estas partículas 
vayan a los concentrados, bajando su ley. Es aquí que el ingeniero debe usar su 
experiencia y decidir cual es la ley del concentrado y el tiempo de flotación más 
razonables.
Como el costo de la molienda es invariablemente el más alto, no se debe moler más de 
lo que realmente es justificable desde el punto de vista económico.
 Tiempo. Grado de concentración. 
Fig. Nº 9. (a) Recuperación versus Tiempo
(b) Recuperación versus Grado de concentración
6. FLEXIBILIDAD DE LOS CIRCUITOS DE FLOTACIÓN
Habiendo sido alcanzada la decisión de diseñar un circuito de flotación de acuerdo a un
esquema determinado, es necesarioprever variaciones en el flujo de alimentación a la 
planta, ya sean más bajos o más altos y también considerar fluctuaciones en las leyes de 
los minerales.
El camino más simple de mitigar las fluctuaciones de la ley y proporcionar un flujo 
uniforme a la planta, es colocando un tanque acondicionador de almacenamiento entre 
la sección de molienda y la planta de flotación: 
Cualquier variación en ley o tonelaje puede ser mitigada por el tanque acondicionador, 
de donde el material es bombeado en una proporción controlada a la planta de flotación. 
Es en el acondicionador donde los reactivos son adicionados. Es fundamental el pre-
acondicionamiento de la pulpa antes de ingresar a la planta de flotación.
Se tiene que tomar también una previsión para poder tratar mayor cantidad de pulpa, lo 
cual puede ocurrir por ejemplo cuando se tiene previsto hacer el mantenimiento de uno 
de los molinos del sistema. Esto se logra distribuyendo la alimentación en bancos de 
celdas paralelas (Fig. 10)
Fig. Nº 10. Banco de celdas de flotación paralelas
7. MÁQUINAS DE FLOTACIÓN
Aunque se fabrican una serie de máquinas en la actualidad, muchas otras han sido
desarrolladas y desechadas en el pasado. Es importante mencionar que en la actualidad 
hay dos grupos predominantes: neumáticas y mecánicas. El tipo de máquina es de gran
importancia en el diseño de una planta de flotación.
Las máquinas neumáticas que usan el aire arrastrado por la turbulencia de la pulpa 
(celdas en cascada), o el sistema más común de soplado o inducido. Generalmente las 
máquinas neumáticas dan un concentrado de baja ley y muy pocos problemas de 
operación. En vista de
que el aire no es usado solamente para producir la espuma y aireación, sino también 
para mantenerla en suspensión y en circulación, se tiende a usar una cantidad de aire 
excesiva, por esta y otras razones se usan ya muy poco.
La celda de flotación de columna, se usa para una mejor concentración que en las celdas
comunes, particularmente cuando se opera con material fino. En la figura Nº 11 
podemos apreciar un esquema de esta máquina. Esta conformada de dos secciones. En 
la sección por debajo del punto de alimentación (sección de recuperación), las partículas 
suspendidas en la fase de agua al descender se cruzan con un conglomerado ascendente 
de burbujas producidas por un dispersor en la base de la columna. Las partículas de 
mineral que flotan colisionan con las burbujas y se adhieren a ellas siendo arrastradas a 
la sección de lavado por encima del punto de alimentación. El material no flotante de la 
base de la columna es removido y considerado como cola. Estas columnas han sido 
instaladas en varios ingenios de COMSUR con buenos resultados.
Las máquinas de flotación mecánicas son las de más amplio uso en la actualidad, se
caracterizan por un impulsor (impeler) mecánicamente accionado el cual agita la pulpa 
y dispersa el aire que llega, en pequeñas burbujas. Las máquinas pueden ser auto 
aireadas, por la depresión creada por el impulsor que induce el aire, o superalimentadas 
en forma externa con ayuda de un compresor (Fig. 12). En un banco típico de flotación, 
hay un número determinado de estas máquinas en serie, y están separadas por 
vertederos entre cada impulsor, considerándose máquinas de“flujo abierto” (open-flow) 
o “flujo libre” (free-flow) que permiten virtualmente un flujo irrestricto de la pulpa al 
banco de celdas. 
A mediados de los 60, las celdas de flotación eran de 200 pies cúbicos de capacidad, o
menores (Fig. 13), en la actualidad es normal el uso de celdas de una capacidad de 8,5 a 
14,2 metros cúbicos. La más pronunciada tendencia en los últimos años, 
particularmente en la flotación de minerales metálicos, ha sido moverse hacia celdas de 
flotación de gran capacidad (Fig. 14), con la correspondiente reducción de los costos de 
capital y operación, particularmente donde existe un control automático del proceso.
Los principales fabricantes de celdas son: Denver Equipment (36,1 m3), Galigher (42,5 
m3), Wemco 42,5 m3), Outokumpu Oy (38 m3) y Sala (44 m3).
Fig. Nº 11. Columna de flotación
Fig. Nº 12. Celda sub – aireada
Fig. Nº 13. Celdas de flotación mecánicas
Fig. Nº 14. Celdas de flotación de 42.5 m3.