“TERMODINAMICA ACUOSA APLICADO A LA
FLOTACION DE SULFUROS EN ISCAYCRUZ”
POR: ING. WILSON ARZAPALO IMBERTIS
SUPERINTENDENTE DE PLANTA
Ubicación
Raura
Uchuccacua
Oyón
Iscaycruz
Huacho
Lagsaura
Sayán
Lima
• Departamento de
Lima
• Provincia de
Oyón
• Distrito de
Pachangara
• Altura
4600
msnm
• Distancia
300
Km
de Lima
B A L A N C E M E T A L U R G IC O IS C A Y C R U Z A C U M U L A D O D E E N E R O A M A Y O 2 0 0 8
PRODUCTOS
TMS
E N S A Y E S Q U IM IC O S
%Zn
% P b % C u A g O z. % F e
C abeza
6 2 1 .8 7 9 1 2 ,5 7
0 ,9 8
0 ,1 9
0 ,5 6
C onc. Z n
1 3 9 .6 6 8 5 3 ,0 4
0 ,6 1
0 ,5 3
1 ,1 9
9 .5 8 9
8 ,2 1
R elav e
4 7 2 .6 2 1
0 ,7 0
C ab. C alc.
6 2 1 .8 7 9 1 2 ,5 7
C onc. P b
4 8 ,3 2 2 ,3 9 1 1 ,6 0
Zn
D I S T R I B U C I O N
Pb
Cu
A g oz
Fe
2 3 ,0 7 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0
9 ,6 2
9 4 ,7 6
1 3 ,8 6
6 3 ,6 5
4 7 ,1 3
9 ,3 6
8 ,9 3
1 ,0 1
7 5 ,8 6
1 9 ,6 4
3 1 ,6 7
0 ,6 0
4 ,2 3
1 0 ,2 8
1 6 ,7 1
2 1 ,2 0
9 0 ,0 4
0 ,1 3
0 ,0 4
0 ,1 6
2 7 ,3 3
0 ,9 8
0 ,1 9
0 ,5 6
2 3 ,0 7 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0
UTILIZACION DE CONCEPTOS
% Lv
=
100 * ( G s - D )
( G s -1 )
%Sp =
100 * G s * ( D - 1 )
D * ( Gs - 1 )
UTILIZACION DE CONCEPTOS
SOLUCIONES ACUOSAS < 0. 1 MOLAR
COMO INGRESAMOS A LA TERMODINAMICA
ACUOSA EN UNA PLANTA CONCENTRADORA ?
Imaginemos la adición de un reactivo hacia un tanque de
acondicionamiento que recibe y descarga un caudal conocido
de pulpa mineral.
Lo primero que ocurrirá es la dilución de la concentración del
reactivo por efectos de la agitación del equipo.
Pero si idealmente procediéramos luego a filtrar la pulpa,
conseguiremos por un lado un queque y por otro una solución
que al analizarlo quedaremos convencidos que en la
generalidad de las Plantas de flotación de sulfuros la
concentración de los reactivos utilizados es < 0.1 molar
CONCENTRACION MOLAR DE REACTIVOS
EN EL CIRCUITO DE Zn ( Gs = 3,44
C3H6O CS2Na
D = 1,460 )
C uSO 4
M T 342
M in e ra l T M / D ia
% Lv
C a u d a l p u lp a m 3 /d ía
C a u d a l d e a g u a m 3 /d ía
C o n su m o R e a ctivo K g /d ía
4 .1 7 0
8 2 ,3 8
6 .8 7 6
5 .6 6 4
224
4 .1 7 0
8 2 ,3 8
6 .8 7 6
5 .6 6 4
2 .9 9 1
4 .1 7 0
8 2 ,3 8
6 .8 7 6
5 .6 6 4
153
C a u d a l d e re a ctivo cm 3 /m in
C a u d a l S o lu ció n A cu o sa m 3 /d ía
P e so M o le cu la r C o m p . Q u im ico
1 .7 7 1
5 .6 6 7
157
2 7 .0 7 3
5 .7 0 3
1 5 9 ,5
110
5 .6 6 4
250
1 ,4 3
0 ,0 0 0 3
1 8 ,7 5
0 ,0 0 3 3
0 ,6 1
0 ,0 0 0 1
N º M o le s = P e so / P e so M o le cu la r
C o n c e n tra c ió n M o la r M o l K g /m 3
CONCENTRACION MOLAR DE REACTIVOS
EN EL CIRCUITO DE ZINC ISCAYCRUZ
R e a c tivo
X Z -1 1
C uSO 4
M T -3 4 2
3 x 1 0 ^-4
3 x 1 0 ^-3
1 x 1 0 ^-4
SOLUCIONES ACUOSAS < 0. 1 MOLAR
ESTABILIDAD DEL AGUA
Si al mineral molido lo llevamos a un medio acuoso lo podemos
manejar y propiciar ciertos comportamientos, por tanto al
referirnos a la termodinámica acuosa surge la necesidad de
averiguar cuando existe el agua y cuando no existe.
DIAGRAMA TENSION VS PH DEL H 2 O
T e n s ió n
mV
1300
1200
1100
1 0 0 0 H 2O
900
800
700
600
500
400
300
O2
-1 0 0
-2 0 0
-3 0 0
-4 0 0
-5 0 0
-6 0 0
-7 0 0
-8 0 0
-9 0 0
-1 0 0 0
d e
o x i d a c i o n
A cid o
390 m V
z o n a
200
100
0
z o n a
2
d e
e s ta b ilid a d
4
6
d e l
a g u a
10
12
8
14 pH
B a sico
z o n a
d e
r e d u c c i o n
H 2O
H2
- 840 m V
RESULTA NECESARIO CONSTRUIR
DIAGRAMA
eth – pH
PARA UNA CONCENTRACIÓN
3 x 10^- 3 MOLAR
Cu - H2O
CLASIFICAR LAS DIFERENTES FORMAS QUE
TOMA EL Cu
POSIBLES REACCIONES QUIMICAS DEL Cu EN EL H2O
0.
***
ECUACIONES LOGRADAS A PARTIR DE LAS REACCIONES QUIMICAS
0.
CONSTRUCCION DIAGRAMA eTh – pH Cu - H2O
3 x 10^-3 MOLAR
DIAGRAMA
eth – pH
Cu - H2O EN CABEZA DEL CIRCUITO
DE Zn 3 x 10^-3 MOLAR
LECTURAS DEL ORP DE LA PULPA EN CABEZA DEL
CIRCUITO DE Zn
P ro m e d io = - 8 5 m V
D e s v ia c ió n s td = + /- 1 8 ,3
0
O R P d e la P u lp a
-2 0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
60
-4 0
-6 0
OR P
-8 0
-1 0 0
-1 2 0
-1 4 0
ºN M u e s tra
LECTURAS DE TEMPERATURA Y pH DE LA PULPA EN
CABEZA DEL CIRCUITO DE Zn
P R O M E D IO S : 1 5 ,4 ºC
y
p H = 1 1 ,1 6 )
20,0
T e m p e ra tu ra ºC y p H
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
pH
14,0
TºC
13,0
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
0
10
20
30
40
Nº DE MUESTRA
50
60
pH
= 11,16
ORP = - 85 mV
REPERCUCION DEL ORP EN LA
FLOTABILIDAD DEL ZnS
O R P D E L O S R E A C T IV O S
X Z -11 D extrin a
% C o n cen t.
eth
mV
pH
T
ºC
CuSO4
M T -342
10
5
10
100%
-5 0 6
155
391
66
12
6
4
7
13
12
12
10
REPERCUCION DEL ORP EN LA
FLOTABILIDAD DEL ZnS
BLENDING : 3ESTELA:1,5 CHUPA : 0,25 TINYAG : 0,75 ROSITA
E S T A N D A R D E F L O T A C IO N :
g r/T M
CuSO 4
Z -1 1
M T342
1 ,1 0 0
0 ,0 5 4
0 ,0 3 2
REPERCUCION DEL ORP EN LA
FLOTABILIDAD DEL ZnS
O P T IM IZ AC IO N D E L U S O D E L A C AL
1º
2º
3º
C u S O 4 g r/T M
=
1100
1100
1100
X Z -1 1
=
54
54
54
M t-3 4 2 g r/T M
=
32
32
32
C a l g r/T M
=
0
327
470
e th
=
-7 0
-7 3
-8 5
=
1 0 ,9 5
1 1 ,0 0
1 1 ,0 2
=
1 6 ,9
1 6 ,7
1 6 ,9
mV
pH
T
ºC
g r/T M
O R P = - 85m V
REPERCUCION DEL ORP EN LA
FLOTABILIDAD DEL ZnS
O P T IM IZ AC IO N D E L C u S O 4 .
C u S O 4 g r/T M
X Z -1 1
g r/T M
M T -3 4 2 g r/T M
O b je tivo : - 8 5 m V
1º
2º
3º
900
1100
1300
54
54
54
32
32
32
-8 5
-7 2
-6 3
1 0 ,9 8
1 0 ,9 3
1 0 ,8 5
1 6 ,6
1 6 ,6
1 6 ,8
C a l g r/T M
e th
mV
pH
T
ºC
REPERCUCION DEL ORP EN LA
FLOTABILIDAD DEL ZnS
O P T IM IZ AC IO N D E L X Z -1 1
C u S O 4 g r/T M
X Z -1 1
g r/T M
M T -3 4 2 g r/T M
O b je tivo : - 8 5 m V
1º
2º
3º
900
900
900
44
54
64
32
32
32
-7 1
-8 5
-1 1 7
1 1 ,0
1 1 ,1
1 1 ,3
1 6 ,5
1 6 ,6
1 6 ,5
C a l g r/T M
e th
mV
pH
T
ºC
REPERCUCION DEL ORP EN LA
FLOTABILIDAD DEL ZnS
O P T IM IZ . D ' E S P U M M T -3 4 2 O b je tivo = - 8 5 m V
C u S O 4 g r/T M
X Z -1 1
g r/T M
M T -3 4 2 g r/T M
1º
2º
3º
900
900
900
54
54
54
24
32
40
-8 7
-8 5
-8 0
1 1 ,0
1 1 ,0
1 0 ,8
1 6 ,6
1 6 ,6
1 6 ,8
C a l g r/T M
e th
mV
pH
T
ºC
PRUEBA BATCH AL NUEVO STANDARD DE
FLOTACION
N U E V O S T D P A R A F O T A C IO N B A T C H
Feed
C u S O 4 g r/T M
X Z -1 1
g r/T M
M T -3 4 2 g r/T M
900
54
Ro
32
Conc.
C a l g r/T M
e th
mV
pH
T
-8 5
1 0 ,9
ºC
% Recup Zn
S cv
1 6 ,4
9 7 ,4 9
% Sp
4 0 ,3
% Lv
8 3 ,6
T a il
SE REALIZA LA APLICACIÓN
INDUSTRIAL A ESTAS CONDICIONES
CONTROLANDO EL POTENCIAL DE
OXIDO REDUCCION
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
ORP & RECUPERACION Zn - DATO A ESCALA INDUSTRIAL MAYO 2008
( ORP PROMEDIO = - 97 mV , % RECUP Zn PROMEDIO = 95,04 )
100
80
60
ORP y % Recuperación Zn
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
-20
-40
-60
-80
-100
-120
Nº de Muestra
40
45
50
55
60
65
BALANCES METALURGICOS COMPARATIVOS REALES
ANTES Y DESPUES
B M R E P R E S E N T A T IV O D E L A Ñ O 2 0 0 7
C a p P la n ta 4 0 0 0 T M P D
P roductos
TMS
C abeza
1.412.000
C on c. Z n
306.962
C on c.P b
15.746
R elave
1.089.291
cab. C alc.
1.412.000
E N S A Y E S Q U IM IC O S
% Zn % Pb
%Cu
% Fe
1 2 ,4 4
0 ,8 6
0 ,1 9
5 3 ,8 6
0 ,7 5
0 ,5 1
8 ,5 3
4 9 ,6 4
3 ,2 4
0 ,8 3
0 ,1 8
0 ,0 7
12,44
0,86
0,20
M E T A L IC O
Zn
Pb
Cu
2 3 ,6 7 175.689 12.108 2.683
9 ,3 7 165.338 2.302 1.581
8 ,9 9
1.343
7.816 510
2 8 ,1 5
9.008
1.990 760
23,85 175.689 12.108 2.851
S
Fe
334.194
28.762
1.415
306.647
336.824
D IS T R IB U C I
Zn%
P b%
C u%
100,00 100,00 100,00
94,11 19,01 55,44
0,76 64,55 17,90
5,13 16,43 26,66
100,00 100,00 100,00
O N
F e%
100,00
8,54
0,42
91,04
100,00
BM MAYO 2008
C a p P la n ta 4 2 0 0 T M P D
P roductos
TMS
C abeza
1.482.600
E N S A Y E S Q U IM IC O S
% Zn
% Pb
% C u % Fe
M E T A L IC O S
Zn
Pb
Cu
Fe
1 2 ,4 4
0 ,8 6
0 ,1 9
2 3 ,6 7
5 2 ,7 5
0 ,7 3
0 ,6 0
9 ,5 0
175.268
184.473 12.714 2.817 350.903 100,00 100,00 100,00 100,00
C on c. Z n
332.274
C on c.P b
17.785
7 ,5 6
5 0 ,7 5
1 ,9 1
8 ,0 2
1.344
1.132.542
1.482.600
0 ,6 9
0 ,1 1
0 ,0 4
2 8 ,0 7
7.861
184473
R elave
cab. C alc.
12,44
0,86
0,19
23,67
D IS T R IB U C IO N
Zn%
P b%
C u%
F e%
2.436 1.988 31.570
95,01
19,16
70,58
9,00
9.026
0,73
71,00
12,04
0,41
339
1.427
1.252 490 317.906 4,26
9,84 17,39 90,60
12714 2817 350903 100,00 100,00 100,00 100,00
BALANCE METALURGICO REAL DE
MAYO DE 2008
TEM
1 ,1 7 %
C a p a c T M /d ia
4 .2 0 0
C AL C U L O D E L F L U JO D E C AJA P AR A L A
A ñ o C a le n d a rio
2007
A ño
0
In v e rsió n e q u ip o s P la n ta
(7 .7 4 7 .5 5 6 )
In v .P ro te c.M e d io A m b ie n te
(1 6 9 .0 2 4 )
In g re so s A d icio n a le s U S $
C o sto s O p e ra tiv o s
US$
D e p re cia ció n
U tilid a d O p e ra tiv a (U A I)
Im p u e sto a la R e n ta
U tilid a d d e sp d ' Im p u e sto s
D e p re cia ció n a ñ a d id a
F lu jo s d e C a ja a n u a l
(7 .9 1 6 .5 8 0 )
VAN @ 15%
T IR
IN V E R S IÒ N E N $
2008
2009
1
2
0
0
1 1 .6 9 4 .5 7 9
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
8 .0 4 1 .9 7 7
(2 .4 1 2 .5 9 3 )
5 .6 2 9 .3 8 4
1 .5 8 3 .3 1 6
7 .2 1 2 .7 0 0
1 1 .6 9 4 .5 7 9
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
8 .0 4 1 .9 7 7
(2 .4 1 2 .5 9 3 )
5 .6 2 9 .3 8 4
1 .5 8 3 .3 1 6
7 .2 1 2 .7 0 0
P R E C IO D E M E T A L E S
U S D /T M P b U S D /T M Z n
2 .0 0 0
1 .9 0 0
2010
3
0
2011
4
0
2012
5
0
1 1 .6 9 4 .5 7 9
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
8 .0 4 1 .9 7 7
(2 .4 1 2 .5 9 3 )
5 .6 2 9 .3 8 4
1 .5 8 3 .3 1 6
7 .2 1 2 .7 0 0
1 1 .6 9 4 .5 7 9
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
8 .0 4 1 .9 7 7
(2 .4 1 2 .5 9 3 )
5 .6 2 9 .3 8 4
1 .5 8 3 .3 1 6
7 .2 1 2 .7 0 0
1 1 .6 9 4 .5 7 9
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
8 .0 4 1 .9 7 7
(2 .4 1 2 .5 9 3 )
5 .6 2 9 .3 8 4
1 .5 8 3 .3 1 6
7 .2 1 2 .7 0 0
$ 1 6 .2 6 1 .5 0 8
87%
PAY BACK = 13,01 Meses
PERO EL PRECIO DEL Zn ESTA EN
DESCENSO
TEM
1 ,1 7 %
C a p a c T M /d ia
4 .2 0 0
C AL C U L O D E L F L U JO D E C AJA P AR A L A
A ñ o C a le n d a rio
2007
A ño
0
In v e rsió n e q u ip o s P la n ta
(7 .7 4 7 .5 5 6 )
In v .P ro te c.M e d io A m b ie n te
(1 6 9 .0 2 4 )
In g re so s A d icio n a le s U S $
C o sto s O p e ra tiv o s
US$
D e p re cia ció n
U tilid a d O p e ra tiv a (U A I)
Im p u e sto a la R e n ta
U tilid a d d e sp d ' Im p u e sto s
D e p re cia ció n a ñ a d id a
F lu jo s d e C a ja a n u a l
(7 .9 1 6 .5 8 0 )
VAN @ 15%
T IR
$0
15%
IN V E R S IÒ N E N $
2008
2009
1
2
0
0
4 .7 6 4 .4 9 2
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
1 .1 1 1 .8 9 0
(3 3 3 .5 6 7 )
7 7 8 .3 2 3
1 .5 8 3 .3 1 6
2 .3 6 1 .6 3 9
4 .7 6 4 .4 9 2
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
1 .1 1 1 .8 9 0
(3 3 3 .5 6 7 )
7 7 8 .3 2 3
1 .5 8 3 .3 1 6
2 .3 6 1 .6 3 9
P R E C IO D E M E T A L E S
U S D /T M P b U S D /T M Z n
2 .0 0 0
1 .0 2 3
2010
3
0
2011
4
0
2012
5
0
4 .7 6 4 .4 9 2
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
1 .1 1 1 .8 9 0
(3 3 3 .5 6 7 )
7 7 8 .3 2 3
1 .5 8 3 .3 1 6
2 .3 6 1 .6 3 9
4 .7 6 4 .4 9 2
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
1 .1 1 1 .8 9 0
(3 3 3 .5 6 7 )
7 7 8 .3 2 3
1 .5 8 3 .3 1 6
2 .3 6 1 .6 3 9
4 .7 6 4 .4 9 2
(2 .0 6 9 .2 8 6 )
(1 .5 8 3 .3 1 6 )
1 .1 1 1 .8 9 0
(3 3 3 .5 6 7 )
7 7 8 .3 2 3
1 .5 8 3 .3 1 6
2 .3 6 1 .6 3 9
CONCLUSIONES:
0.- EL PORTENCIAL DE OXIDO REDUCCION, ES UNA NUEVA
VARIABLE EN LA FLOTACION DE MINERALES.
1.- PERMITE DEDUCIR RAPIDAMNETE EN QUE MOMENTO EL
COMPUESTO METALICO ES FLOTABLE.
2.- NO REQUIERE DE GRAN CANTIDAD DE MUESTRAS A ENSAYAR
PARA LA OPTIMIZACION.
3.- CREA ALTERNATIVAS DE USO O ELIMINACIÓN DE REACTIVOS
DEPENDIENDO DEL VALOR DEL ORP DE LA PULPA EN
ESTUDIO.
4.- CONSTITUYE UNA ALTERNATIVA DE INVESTIGACIÓN
PARALELA A LAS EXISTENTES.
GRACIAS
INFORMACIONES ADICIONALES
POSIBLES CAMBIOS DE ESTADOS DE OXIDACION DEL Cu
POTENCIAL QUIMICO STANDARD DE
LOS COMPONENTES DEL COBRE
EN UNA SOLUCION ACUOSA
CAMBIOS DE ESTADOS, REACCIONES QUÍMICAS, ECUACIONES
QUE GENERAN
CAMBIOS DE ESTADOS, REACCIONES QUÍMICAS, ECUACIONES
QUE GENERAN
CAMBIOS DE ESTADOS, REACCIONES QUÍMICAS, ECUACIONES
QUE GENERAN
CAMBIOS DE ESTADOS, REACCIONES QUÍMICAS, ECUACIONES
QUE GENERAN
COMP. MINERALOG. Y LIBERACION A 100% -10#
M ine ra l
%P e s o
%Libe ra do
%M ixt o
%Inc lus io ne s
Esfalerita
20.95
64
34
2
Pirita
24.04
25
74
1
Pirrotita
8.43
30
69
1
Galena
2.95
24
67
9
Magnetita
1.36
15
65
20
Calcopirita
0.82
48
42
10
Gang.no opac.
41.45
35
65
1
B AL AN C E M E T AL U R G IC O P R U E B A B AT C H
PRODUCTOS
TMS
%Zn
C abeza
E N S A Y E S Q U IM IC O S
%Pb
%Cu
A g O z. % F e
1 2 ,3 7
0 ,3 0
0 ,1 5
0 ,2 5 2 3 ,0 7
C onc. Z n
2 7 9 ,6
4 1 ,9 5
0 ,7 1
0 ,5 8
1 ,1 9
R elav e
6 8 5 ,6
0 ,4 4
0 ,1 3
0 ,0 4
C ab. C alc.
9 6 5 ,1
1 2 ,4 6
0 ,3 0
0 ,2 0
9 ,8 9
Zn
D I S T R I B U C I O N
Pb
Cu
A g oz
Fe
1 0 0 ,0 0
1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0
1 0 0 ,0 0
9 7 ,4 9
6 8 ,5 4
8 5 ,1 3
7 5 ,4 8
1 2 ,8 6
0 ,1 6 2 7 ,3 3
2 ,5 1
3 1 ,4 6
1 4 ,8 7
2 4 ,5 2
8 7 ,1 4
0 ,4 6 2 2 ,2 8
1 0 0 ,0 0
1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0 1 0 0 ,0 0
1 0 0 ,0 0
WILSON Y LUIS EN LA CATARATA DE NIAGARA
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Termodinamica Acuosa Aplicada a la Flotacion