Tópico 2. f Modelos de Procesos – Flotación en Columnas

La semana pasada se introdujeron conceptos fundamentales del proceso de concentración colectiva de minerales -tanto a nivel de laboratorio como industrial- desde el punto de vista flotación convencional. Esta semana presentaremos una variante de las celdas convencionales como es el caso de las celdas columnares, utilizadas ampliamente en etapas de limpieza.

Las columnas de flotación difieren considerablemente respecto de las celdas convencionales, si bien utilizan los mismos principios fisicoquímicos de superficie: no poseen agitación mecánica, la celda es relativamente alta y angosta —de allí deriva el nombre de celda columnar— con una elevación geometría preferentemente cilíndrica, su capa de espuma es profunda y utiliza típicamente agua de lavado sobre la capa de espuma y ocasionalmente a través de difusores sumergidos.

Al igual que en las celdas mecánicas, se evidencia dos zonas características: la zona de colección y la zona de espuma. La interacción entre las dos zonas es de especial importancia para entender el diseño y operación de las celdas columnares.

La inyección de aire de baja presión requerido para el proceso de flotación se realiza a través de inyectores de diversos tipos, la mayoría con la intención de generar microburbujas, aun cuando el mercado ofrece algunas variedades mixtas orientadas a generar y dispersar burbujas que cubren un amplio perfil de tamaños. Estas burbujas se inyectan en el fondo de la columna de manera que interactúen con el flujo de alimentación al equipo, pero también existen dispositivos de intercambio previo “gas/flujo de alimentación”, con la finalidad de incrementar la fenomenología de colección de partículas hidrofóbicas a través de burbujas de aire dispersas en la pulpa.

El agua de lavado es añadida en la modalidad de ducha mediante difusores ubicados a una altura de 20 a 30 [cm], generando un rociado sobre la superficie de la espuma. El objetivo del agua de lavado es generar un flujo descendente que minimice el arrastre indeseable de partículas de ganga que suelen acompañar a los sulfuros metálicos fuertemente hidrofóbicos que transporta la espuma. El efecto de la adición del agua de lavado es crear una espuma donde las burbujas no generen coalescencia, para lo cual se utiliza un caudal de agua parecido al flujo de agua que transporta la espuma. Por esta razón la profundidad de la capa de espuma se mantiene muy estable y es regulada preferentemente por mediante la abertura de la válvula de descarga de la columna, tomando en consideración tanto el flujo de alimentación como el rebose volumétrico de espuma de concentrado que entrega el equipo.

Las columnas de flotación industrial poseen alturas variables, típicamente de 6 a 14 [m] (desde la descarga inferior hasta el borde del labio) y diámetros de 0,5 a 5 [m]. En algunas faenas se han instalado columnas de flotación de geometría rectangular, pero no hay evidencia metalúrgica que respalde un mejor rendimiento de las celdas de sección cuadradas por sobre las circulares y la decisión responde más bien a consideraciones económicas o bien de diseño.

Actualmente la flotación en columnas ha sido aceptada como un medio de flotación para un amplio rango de aplicaciones, en particular para la limpieza de sulfuros (cobre, zinc, plomo y molibdeno) y la flotación de hierro, fosfato y carbón.

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