¿Cómo se diseña un proceso de tratamiento de minerales basado principalmente en la flotación de minerales de oro sulfurado? Análisis completo del proceso, el régimen de aditivos y la configuración de los equipos
¿Cómo se diseña un proceso de tratamiento de minerales en el que predomina la flotación de los minerales de oro sulfurado? Análisis completo del proceso, el régimen de productos químicos y la configuración de los equipos
Los yacimientos de oro sulfurado son los más comunes entre los yacimientos de oro en roca. El oro se encuentra en minerales sulfurados como la pirita, la arsenopirita y la calcopirita, y mantiene una estrecha relación con los sulfuros; por ello, la lógica de la separación de estos yacimientos es muy clara: el oro se adhiere a los sulfuros, por lo que al hacer flotar estos últimos, se concentra el oro.Por ello, la flotación es el método principal; no en vano, alrededor del 80 % de los yacimientos de oro en roca de China utilizan la flotación para la extracción de oro.
Sin embargo, «basarse principalmente en la flotación» no equivale a «limitarse a instalar una sola flotadora y dar por terminado el proceso». La configuración del proceso de flotación de los yacimientos de oro sulfurado implica la coordinación de cuatro aspectos: el grado de finura de la molienda, el régimen de agentes de flotación, el número de etapas de flotación y el destino del concentrado. En este artículo se explica detalladamente cómo configurar este proceso.
I. En primer lugar, hay que confirmar si su yacimiento de oro sulfurado es adecuado para un proceso basado principalmente en la flotación
El requisito previo para que la flotación sea el método principal es que exista una relación de sincronia clara entre el oro y los sulfuros, y que estos últimos sean flotables. Para determinarlo, hay que tener en cuenta tres aspectos:
En primer lugar, el tipo de mineral que contiene oro.
El oro contenido en pirita, arsenopirita y calcopirita son todos ellos objetos típicos de la flotación.El oro flota junto con los minerales portadores y el concentrado se envía a fundición o a cianuración. Si el oro se encuentra principalmente en estado libre, la ganga es sencilla y no contiene elementos interferentes, resulta más directo proceder directamente a la cianuración de la masa total; en este caso, la flotación no es una opción obligatoria.
En segundo lugar, el tamaño de las partículas de oro incrustadas.
En los yacimientos de oro con dispersión de grano fino y en los minerales en los que el oro está estrechamente asociado a los sulfuros, la flotación permite concentrar el oro en el concentrado de sulfuros, evitando así que, en el cianurado de la masa total, una gran cantidad de ganga ocupe los tanques de lixiviación y consuma reactivos. En el caso del oro libre con una dispersión de grano demasiado grueso, hay que considerar su recuperación previa mediante reclassificación en el circuito de molienda.
En tercer lugar, la presencia de elementos interferentes.
En los minerales que contienen arsénico, es necesario inhibir el arsénico trióxido o realizar una flotación separada del concentrado de oro-arsénico; en los minerales que contienen carbono, hay que inhibir el efecto de «secuestro de oro» de las sustancias carbonosas; en los minerales polimetálicos sinérgicos, hay que valorar si es preferible la flotación prioritaria o la flotación mixta. Todo ello determina directamente el régimen de reactivos y la estructura del proceso.
Solo hay un criterio de valoración: tomar muestras representativas del mineral para realizar ensayos de flotación en circuito abierto o cerrado, y dejar que los datos de recuperación y ley del concentrado hablen por sí mismos. Copiar directamente la ficha de productos químicos de una mina vecina sin realizar ensayos previos es una causa habitual de los malos resultados en la flotación.
II. Finura de molienda: la primera variable de la flotación
El grado de finura de la molienda determina el grado de disociación individual de los minerales que contienen oro y es la primera variable que influye en la tasa de recuperación de la flotación.
Si el grado de molienda es insuficiente
los sulfuros que contienen oro y la ganga no se separan, los cuerpos interconectados presentan una flotabilidad deficiente y el oro se pierde en los residuos;
Molienda excesiva
Los sulfuros se trituran en exceso y se convierten en lodo, lo que reduce la selectividad de la flotación, aumenta el consumo de reactivos y, a su vez, impide mantener la ley del concentrado.
La finura de molienda de los minerales de oro sulfurados debe determinarse mediante ensayos de molienda y flotación combinados; por lo general, el punto de equilibrio se establece cuando los sulfuros auríferos se liberan completamente sin que se generen grandes cantidades de lodos minerales secundarios.En el caso de minerales con una distribución de grano grueso, se puede recurrir a la molienda y separación por etapas: primero se realiza una molienda gruesa seguida de una flotación para descartar los residuos; a continuación, el concentrado grueso se vuelve a moler y a separar, lo que reduce la sobremolienda.
Para la clasificación de la molienda se utiliza un circuito cerrado compuesto por un molino de bolas y un clasificador helicoidal o un ciclón hidráulico; el polvo fino que cumple los requisitos se envía a flotación, mientras que la arena gruesa se devuelve para volver a molerse. Siguiendo el principio de «más trituración, menos molienda», la etapa de trituración realiza la mayor parte del trabajo, lo que reduce el consumo eléctrico en la etapa de molienda.
III. Régimen de aditivos: la variable clave para el rendimiento de la flotación
El régimen de productos químicos determina la selectividad de la flotación y es el aspecto más importante en el diseño del proceso de flotación de minerales de oro sulfurado. Se divide en cuatro categorías de productos químicos:
1. Reguladores de pH.
Se suele utilizar cal o carbonato de sodio para ajustar el pH de la pulpa mineral, con el fin de influir en la carga eléctrica de la superficie de los minerales y en la acción de los reactivos. La cal también inhibe la pirita y estabiliza la espuma; su dosis debe determinarse mediante ensayos, ya que un exceso podría inhibir los propios sulfuros auríferos.
2. Activadores/inhibidores.
Los activadores (como el sulfato de cobre) se utilizan para activar los sulfuros inhibidos; los inhibidores se emplean para inhibir los minerales de ganga, el arseniito de plomo o las materias carbonosas.En los minerales que contienen arsénico, es necesario inhibir el arseniopito o flotar por separado el concentrado de oro-arsénico; en los minerales que contienen carbono, es necesario inhibir el efecto de secuestro del oro por parte de las materias carbonosas. La elección y la dosis de los inhibidores determinan directamente la ley del concentrado.
3. Recogedores.
Para el oro presente en minerales sulfurados, se prefieren los aglutinantes del tipo xantato (xantato de etilo, butilo o isopentilo) o los de tipo azotado, que presentan una fuerte capacidad de aglutinación de los minerales sulfurados.Cuando un captador único no permite compaginar la tasa de recuperación y la selectividad, se utiliza una combinación de captador principal y captador auxiliar: los captadores del tipo xantato garantizan la tasa de recuperación, mientras que una pequeña cantidad de ésteres o aceites neutros mejora la capacidad de captación del oro de grano fino y de los aglomerados. La proporción de la combinación debe determinarse mediante ensayos de flotación.
4. Agentes espumantes.
El aceite de pino y el MIBC, entre otros, influyen en la estructura y la estabilidad de la espuma. Si la espuma es demasiado frágil, el concentrado se desprende fácilmente; si es demasiado viscosa, arrastra ganga y la ley disminuye.
El punto y el orden de dosificación son igualmente cruciales: los ajustadores de pH deben añadirse primero; una vez que hayan actuado plenamente, se añaden los captadores y los espumantes; la distribución de los productos químicos en las etapas de selección burda, barrido y selección fina debe seguir un gradiente; en la etapa de barrido se añade más captador para garantizar la tasa de recuperación, mientras que en la selección fina se añade poco o nada para mantener la ley.El régimen de dosificación debe optimizarse mediante ensayos de flotación en circuito abierto o cerrado; no se puede aplicar una fórmula estándar.
IV. Estructura del proceso: cómo combinar la selección preliminar, la selección de barrido y la selección fina
La estructura del proceso de flotación de minerales de oro sulfurado suele configurarse desde una etapa de selección burda, dos de refinado y dos de barrido, hasta una etapa de selección burda, tres de refinado y tres de barrido; el número concreto de etapas se determina en función de la flotabilidad del mineral y los requisitos de ley:
- Selección burda: garantiza la tasa de recuperación y hace flotar en la medida de lo posible los sulfuros que contienen oro;
- Selección intermedia: recupera los aglomerados y el oro de grano fino presentes en los residuos de la selección primaria; el número de etapas de selección intermedia determina la ley de los residuos;
- Selección fina: mejora la ley del concentrado; un número excesivo de etapas de selección fina reduce la tasa de recuperación, mientras que un número insuficiente impide alcanzar la ley deseada;
- Devolución de material intermedio: el lugar de devolución del material intermedio (residuos de la selección fina y concentrado de la selección de barrido) debe ser adecuado, para evitar que los aglomerados con baja flotabilidad se acumulen en el proceso y provoquen inestabilidad en el mismo.
En el caso de los minerales polimetálicos, también hay que elegir entre la flotación prioritaria (flotación del cobre primero y del azufre después, etc.) o la flotación mixta (flotación conjunta del cobre y el azufre, con separación posterior del concentrado), en función del contenido de cada mineral, las diferencias en la flotabilidad y los requisitos de fundición, lo cual debe determinarse mediante pruebas comparativas.
Ajuste de los parámetros del equipo de flotación: el volumen de aireación de la flotadora, la velocidad de rotación del impulsor y la profundidad de la cuba influyen en la suspensión de la pulpa y el estado de la espuma.En cuanto a la selección de equipos, las flotadoras de autoaspiración tipo SF son adecuadas para la selección burda y la fase inicial de la selección de barrido (sin necesidad de equipos adicionales de aspiración de pulpa), mientras que las flotadoras de aireación tipo XCF/KYF son adecuadas para configuraciones de tanques de flujo continuo a gran escala; los modelos BF y JJF se adaptan en función de los requisitos de capacidad de procesamiento y volumen de aireación. Se pueden combinar para formar unidades de selección burda, selección de barrido y selección fina.
V. ¿A dónde va el concentrado de flotación?: ¿fundición o cianuración?
La flotación es solo un método de enriquecimiento; el destino del concentrado determina la integridad de toda la línea:
Opción 1: Envío del concentrado a la fundición.
El concentrado de oro se vende directamente a una fundición; este es el proceso más corto y el que requiere menor inversión, adecuado para proyectos con concentrados de alta ley y buenas condiciones de transporte. Es necesario contar con un espesador y un filtro de presión para la deshidratación, de modo que la torta de filtración del concentrado cumpla los requisitos de transporte.
Vía 2: cianuración del concentrado.
El concentrado se vuelve a moler y se somete a lixiviación con cianuro (CIL/CIP) para recuperar el oro.Es adecuado para proyectos en los que el concentrado contiene arsénico o carbono y requiere un tratamiento previo, o en los que se desea obtener oro de calidad comercial in situ. En comparación con la cianuración de la pulpa completa, la cianuración del concentrado reduce considerablemente la capacidad de tratamiento; las cubas de lixiviación y los equipos de desorción electrolítica son de menor tamaño y suponen una inversión menor, por lo que constituye la ruta combinada «flotación + cianuración» habitual en los yacimientos de oro sulfurado.
Vía 3: Cianuración tras el pretratamiento del concentrado.
Los concentrados difíciles de tratar que contienen arsénico y carbono se someten primero a un proceso de desencapsulación mediante reactivos exclusivos, calcinación, oxidación a presión u oxidación biológica, y posteriormente se someten a cianuración. Es aquí donde el valor de la flotación se manifiesta con mayor plenitud: al reducir una gran cantidad de mineral en bruto que requiere pretratamiento a una pequeña cantidad de concentrado, se reducen considerablemente tanto la inversión en pretratamiento como los costes de procesamiento.
Si en el mineral coexisten partículas gruesas de oro libre y partículas finas de sulfuros que contienen oro, también se puede incorporar una separadora centrífuga en el circuito de molienda para recuperar anticipadamente el oro de grano grueso, formando así un proceso combinado de «separación por gravedad + flotación (+ cianuración)». De este modo, el oro de grano grueso se «recoge antes y en mayor cantidad», evitando su pérdida por molienda excesiva.
VI. Lista de configuración del equipo completo
Línea de producción completa basada principalmente en la flotación de minerales de oro sulfurados (tomando como ejemplo un tratamiento diario de 200-500 toneladas):
Sección de trituración y molienda:
Alimentador vibratorio → Trituradora de mandíbulas (trituración primaria) → Trituradora cónica (trituración intermedia y fina) → Criba vibratoria circular → Molino de bolas (primera etapa de rejilla + segunda etapa de rebose) → Clasificador helicoidal/hidrociclón en circuito cerrado.
Sección de preparación de la suspensión y dosificación de aditivos:
Tanque de agitación → Sistema de preparación y adición de productos químicos (adición por puntos de reguladores de pH, activadores, inhibidores, captadores y espumantes).
Sección de flotación:
Unidad de flotación (preflotación, barrido y refinado; número de etapas determinado mediante ensayos) → Bomba de retorno de material intermedio → Depósito de concentrado.
Sección de deshidratación del concentrado:
Densificador → Filtro prensa de placas y marcos (la torta de concentrado se comercializa o se envía a la etapa de procesamiento con cianuro).
Sección de tratamiento de residuos:
Densificador de residuos → Filtradora a presión (descarga en seco de residuos) → Sistema de recirculación de agua.
Tres criterios clave para la configuración del equipo:
En primer lugar, el proceso y los equipos deben estar bajo el control de un mismo equipo. Una vez determinados el número de etapas de flotación y el régimen de dosificación de reactivos, se pueden establecer las especificaciones de las flotadoras y la configuración de las unidades. Si el diseño del proceso y la fabricación de los equipos están desconectados, surgirá el problema de que «los parámetros de los planos no coincidan con el rendimiento de los equipos».
En segundo lugar, la personalización según las características del mineral. Las placas de revestimiento de las trituradoras y los molinos de bolas, así como las piezas de paso de las flotadoras, para minerales altamente silíceos y abrasivos, deben actualizarse con aleaciones de alto contenido en cromo o caucho resistente al desgaste; los procesos para minerales que contienen arsénico y carbono deben prever una interfaz de pretratamiento; los proyectos en el extranjero deben equiparse con grupos electrógenos diésel y arranques suaves para reducir el impacto de la corriente de arranque.
En tercer lugar, es preferible un sistema completo a uno improvisado. Si la flotadora, la cuba de agitación, el sistema de dosificación de reactivos y el espesador proceden de diferentes fabricantes, las interfaces y los parámetros no coincidirán, lo que afectará a la estabilidad de la flotación. El suministro de un sistema completo garantiza la coordinación entre los componentes y, en caso de problemas, la responsabilidad recae en un único sujeto.
VII. Secuencia de diagnóstico cuando los parámetros de flotación no son satisfactorios
Si el rendimiento de la flotación in situ es deficiente, se debe realizar un análisis siguiendo el orden siguiente:
- Comprobar el mineral: si se han producido cambios en sus propiedades (índice de oxidación, ardlización, tipo de sulfuros); tomar muestras del mineral para volver a analizarlas;
- Comprobar la molienda: si la finura cumple los requisitos, si la eficiencia de clasificación es normal y si se ha producido una molienda excesiva con consiguiente arcillización;
- Comprobar los reactivos: si el tipo y la dosis del captador son adecuados, si los puntos y el orden de dosificación son razonables y si el pH es estable;
- Comprobar el proceso: número de etapas de flotación, retorno del producto intermedio, si es necesario desfangar;
- Por último, compruebe el equipo: el volumen de aireación, la velocidad de rotación y el estado de las cubas.
Las modificaciones específicas son más económicas que la sustitución ciega de equipos: en muchos casos de «malos resultados en la flotación», el problema radica en la finura de la molienda y el régimen de dosificación de productos químicos, por lo que cambiar la flotadora no resuelve el problema de fondo.
VIII. Referencias de inversión y ciclo del proyecto
Presupuesto de inversión: la composición de los equipos de una línea de flotación difiere de la de una línea CIP/CIL, por lo que el precio debe calcularse por separado según el esquema de proceso. Se pueden tomar como referencia los precios de los equipos principales completos de CIP/CIL (en miles de dólares, sin incluir obras de construcción, instalación, logística ni materiales auxiliares):Para un tratamiento diario de 100 toneladas, entre 350 000 y 500 000; para 200 toneladas, entre 450 000 y 750 000; para 300 toneladas, entre 600 000 y 900 000; y para 500 toneladas, entre 900 000 y 1 350 000.La inversión en una línea combinada de «flotación + cianuración de concentrado» se sitúa entre la de una línea de flotación pura y la de una línea de cianuración de mineral sin clasificar; el presupuesto concreto dependerá del proyecto.
Duración del proyecto: normalmente entre 8 y 15 meses — Diseño del proceso y propuesta técnica: 7-15 días → Diseño de ingeniería: 20-30 días → Fabricación de equipos: 60-120 días → Logística: 30-60 días → Instalación y puesta en marcha: 60-150 días.En el caso de minerales difíciles de tratar que contengan arsénico y carbono, será necesario añadir fases de ensayo y pretratamiento, lo que prolongará el plazo en consecuencia.
IX. La flotación es el método principal, complementado con el «trío» de «reactivos + proceso + equipos»
En el caso de los yacimientos de oro sulfurado, la flotación es el método principal, y la orientación es correcta, pero el resultado de la flotación depende de la sincronización de tres factores: la finura de la molienda garantiza la disociación, el régimen de reactivos garantiza la selectividad y la estructura del proceso garantiza la tasa de recuperación y la ley. Si alguno de estos tres elementos falla, por muy buena que sea la flotadora, no se alcanzarán los objetivos.
El orden correcto es: tomar una muestra representativa del mineral → realizar ensayos de flotación en circuito abierto o cerrado para optimizar el régimen de aditivos y el número de etapas del proceso → configurar el equipo completo de flotación según los parámetros de los ensayos → determinar el destino del concentrado (fundición o cianuración) → que un ingeniero se desplace a la planta para poner a punto y optimizar los parámetros.
Si dispone de un yacimiento de oro sulfurado, si la tasa de recuperación por flotación o la ley del concentrado no son las deseadas, o si está planificando una línea de producción basada principalmente en la flotación, no dude en ponerse en contacto con GoldProcessingPlant para realizar análisis de muestras minerales y ensayos de flotación, con el fin de encontrar soluciones tanto en el régimen de aditivos como en la estructura del proceso.