FLOTACI N DE S LFUROS Y NO S LFUROS

1. FLOTACI�N DE S�LFUROS Y NO S�LFUROS INTRODUCCI�N En los textos de flotaci�n de minerales se presenta generalmente una separaci�n n�tida entre s�lfuros y no s�lfuros. Esa divisi�n se basa principalmente en el tipo de reactivo empleado como colector. Los s�lfuros son colectados por tio-compuestos, incapaces de formar micelas, con ning�n poder espumante, de cadena carb�nica relativamente corta. Los no s�lfuros son colectados por compuestos ionizables no-tio, capaces de agregarse bajo la forma de micelas, varios de ellos con poder espumante y de cadena carb�nica bastante m�s larga que la de los tio-compuestos.

2. ADSORCI�N La flotaci�n es un proceso que involucra el estudio de las propiedades de las interfases. Una de las formas de caracterizar una interfase es por la medida de la adsorci�n. La adsorci�n puede definirse como la concentraci�n de una entidad qu�mica (iones y mol�culas) en una interfase. La adsorci�n generalmente se expresa en moles o mol�culas de adsorbido por �rea de interfase. Es un fen�meno espont�neo y exot�rmico. Es com�n la clasificaci�n de la adsorci�n, con base en la naturaleza de la interacci�n adsorbido/adsorbente, en adsorci�n f�sica (fisisorci�n) y adsorci�n qu�mica (quimisorci�n).

3. ADSORCI�N F�SICA Y ADSORCI�N QU�MICA ADSORCI�N F�SICA La adsorci�n f�sica es resultante de interacciones qu�micas secundarias o residuales (tipo Van der Waals), caracteriz�ndose por un bajo calor de interacci�n, ninguna o casi ninguna acci�n de selecci�n entre el adsorbente y el adsorbido, siendo posible la formaci�n de multicapas. ADSORCI�N QU�MICA La adsorci�n qu�mica se debe a interacciones qu�micas primarias (por ejemplo, covalentes) entre el adsorbente y el adsorbido. Existe selectividad, form�ndose compuestos de superficie. Apenas una camada puede ser adsorbida.

4. ADSORCI�N ESPEC�FICA Y ADSORCI�N NO ESPEC�FICA ADSORCI�N NO ESPEC�FICA Ocurre como respuesta a la atracci�n puramente electrost�tica. Es r�pida, y r�pidamente reversible, no pudiendo revertir el signo de la carga original del adsorbente. ADSORCI�N ESPEC�FICA La contribuci�n electrost�tica puede ser irrelevante y especies adsorbidas espec�ficamente pueden aumentar, reducir, anular o revertir la carga original del adsorbente. Es relativamente lenta e irreversible.

5. ENERG�A LIBRE DE ADSORCI�N La energ�a libre de adsorci�n corresponde a la suma de un n�mero de fuerzas que contribuyen (interacciones electrost�ticas, qu�micas, etc.).

6. DOBLE CAPA EL�CTRICA Los fen�menos de adsorci�n en la interfase mineral/agua son controlados en la mayor�a de los casos por la doble capa el�ctrica. DEFINICI�N La carga el�ctrica de los s�lidos presentes en una pulpa acuosa atrae una �atm�sfera� de iones de carga contraria, parte de la atm�sfera es difusa. La carga de superficie, en conjunto con la capa difusa, constituye la doble capa el�ctrica. ZONAS DE LA DOBLE CAPA EL�CTRICA En la doble capa el�ctrica se distinguen las siguientes zonas : la carga superficial, la capa de Stern (constituida por los iones en la fase acuosa pr�xima a la superficie) y la fase l�quida.

8. MODELOS DE LA DOBLE CAPA EL�CTRICA 1. MODELO SIMPLE CON DOS ZONAS DE CARGA. En el modelo m�s simple de la doble capa el�ctrica, existen apenas dos zonas de carga, la carga de superficie y la capa de Gouy. Este modelo es aproximadamente v�lido si el enlace de adsorci�n es puramente electrost�tico, o sea, en la ausencia de cualquier enlace qu�mico primario. Los iones contrarios de la capa de Gouy est�n plenamente hidratados y no se aproximan a la superficie m�s que sus radios de hidrataci�n.

9. MODELO SIMPLE DE LA DOBLE CAPA EL�CTRICA

10. MODELOS DE LA DOBLE CAPA EL�CTRICA 2. MODELOS CON TRES ZONAS DE CARGA Si ocurre adsorci�n espec�fica, la doble capa el�ctrica se considera formada por tres zonas de carga. Las tres zonas de carga son : la carga superficial, la carga espec�ficamente adsorbida y la carga de la capa de Gouy. Los iones adsorbidos espec�ficamente se aproximan m�s a la superficie que aquellos no espec�ficamente adsorbidos. Tambi�n podr�a ocurrir la situaci�n de adsorci�n super-equivalente, cuando los iones espec�ficamente adsorbidos revierten la carga original.

11. IONES DETERMINANTES DE POTENCIAL Generalmente, un conjunto de iones pueden ser identificados como determinantes de potencial, los primeros responsables por la carga superficial. Estos iones se denominan iones determinantes de potencial. Existe una concentraci�n particular de estos iones para la cual la carga de superficie es nula.

12. IONES DETERMINANTES DE POTENCIAL 1. En el caso de s�lidos i�nicos, tales como, BaSO4, CaF2, AgI y Ag2S, los iones de la red son considerados como iones determinantes de potencial. As�, en el caso del AgI, los iones determinantes de potencial son Ag+ e I-. 2. En el caso de los minerales tipo �xidos, los iones determinantes de potencial son H+ y OH-. 3. Para s�lidos, del tipo �salt type�, tales como, calcita, CaCO3, los iones determinantes de potencial son Ca2+ y CO3=, y tambi�n H+, OH- y HCO3-. 4. En el caso de los minerales tipo silicatos, tales como arcillas y las micas, los cuales tienen estructuras de capas, son cargados negativamente en la mayor�a de las condiciones naturales, debido a la substituci�n de Al3+ por Si4+ en la silica tetrahedra, o, Mg2+ por Al3+ en la capa octahedral de la red del cristal.

13. POTENCIAL ZETA Y PUNTO ISOEL�CTRICO Cuando las part�culas de una pulpa se desplazan en relaci�n al fluido, surge un plano en el cual la doble capa el�ctrica se parte, el plano de cizallamiento. Este desplazamiento diferencial de las partes de la doble capa el�ctrica origina un potencial el�ctrico llamado potencial zeta o potencial electrocin�tico, el cual puede ser medido por diferentes metodos. El punto donde el potencial zeta se anula se denomina punto isoel�ctrico, PIE.

14. PUNTO DE CARGA CERO Existe un conjunto de iones directamente relacionados con la composici�n de los s�lidos, que determinan el potencial de una especie dada. El punto de carga cero, PZC (�point of zero charge�) se define como el logaritmo negativo de la actividad de uno de los iones determinantes de potencial correspondiente a la carga real de superficie nula.

15. PUNTOS DE CARGA CERO DE VARIOS �XIDOS

16. EFECTOS DE LA DOBLE CAPA EL�CTRICA EN EL PROCESO DE FLOTACI�N La doble capa el�ctrica puede afectar al proceso de flotaci�n de diferentes formas : El signo y la magnitud de la carga superficial controla la adsorci�n de los agentes de flotaci�n adsorbidos f�sicamente. Una alta carga superficial puede inhibir la quimisorci�n de colectores que se adsorben qu�micamente. El efecto de la lamas (�slime coating�) es determinado por la interacci�n de la doble capa el�ctrica. La floculaci�n, coagulaci�n y dispersi�n de suspensiones minerales es controlada por la doble capa el�ctrica.

17. FLOTACI�N DE NO-S�LFUROS INTRODUCCI�N Los oxi-minerales constituye un universo mucho m�s amplio y diverso que los minerales sulfurados. Las diferencias de composici�n qu�mica, estructura cristaloqu�mica y solubilidad en agua, est�n entre los aspectos con mayor grado de diversidad entre los minerales oxidados. Tambi�n la gran variedad de colectores ani�nicos y cati�nicos, usados en la flotaci�n de estos minerales, con grandes diferencias de propiedades qu�micas, presenta complejidad bastante mayor que la de los tio-compuestos usados en la flotaci�n de s�lfuros.

18. FLOTACI�N DE NO-S�LFUROS Se han propuesto algunas teor�as para explicar los mecanismos de adsorci�n de colectores (cati�nicos o ani�nicos) en superf�cies de minerales no-s�lfuros (�xidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, nitratos, sulfatos, y otros). De entre estas teor�as se destacan : Teor�a de la adsorci�n i�nica o de la formaci�n de hemi-micelas. Teor�a de la solubilidad. Teor�a de la formaci�n de complejos ionomoleculares.

19. TEOR�A DE LA ADSORCI�N I�NICA O DE LA FORMACI�N DE HEMI-MICELAS Esta teor�a se debe a Gaudin y Fuerstenau y en ella se admite que los colectores son adsorbidos de acuerdo con dos mecanismos principales : 1. Interacci�n electrost�tica de iones colectores y la superficie del mineral de acuerdo con la teor�a de la doble capa el�ctrica. 2. Asociaci�n de las cadenas hidrocarburadas de los iones colectores por fuerzas laterales de Van de Waals, formando hemi-micelas. Parecen seguir este mecanismo diversos sistemas colector cati�nico/�xidos y silicatos, tambi�n los colectores ani�nicos, especialmente aquellos de cadena m�s corta (hasta 12 carbonos), pueden ser adsorbidos de acuerdo con los mecanismos de la teor�a de adsorci�n i�nica.

20. ADSORCI�N F�SICA DE COLECTORES EN �XIDOS

21. FLOTACI�N DE �XIDOS

22. TEOR�A DE LA SOLUBILIDAD Esta teor�a fue sugerida por Taggart et al. Esta teor�a asume que la adsorci�n de colectores en los minerales se debe a enlaces qu�micos que siguen las leyes que gobiernan la precipitaci�n de substancias de baja solubilidad. Muchos ejemplos muestran una estrecha relaci�n entre la solubilidad de los complejos metal/colector, la adsorci�n de colectores y la flotaci�n.

23. TEOR�A DE LA FORMACI�N DE COMPLEJOS IONOMOLECULARES La teor�a de formaci�n de complejos ionomoleculares admite la adsorci�n de mol�culas e iones de un mismo colector. La formaci�n de estos complejos fue considerada como el principal mecanismo responsable en la adsorci�n de colectores en algunos �xidos y silicatos.

24. TEOR�A ELECTROQU�MICA DE FLOTACI�N DE S�LFUROS La teor�a electroqu�mica para la flotaci�n de s�lfuros, que explica el rol del ox�geno disuelto y consecuentemente el rol de las condiciones redox de la soluci�n, tiene respaldo experimental. La mayor�a de los colectores ti�licos son capaces de quimisorberse sobre minerales sulfurados a trav�s de la formaci�n de enlaces covalentes con los iones met�licos de la red cristalina del mineral. Sin embargo, esta forma de adsorci�n entrega poca hidrofobicidad. El recubrimiento de colector adquiere fuerte hidrofobicidad en el momento en que se dan las condiciones electroqu�micas para que se forme un d�mero neutro del colector (por ejemplo, dixant�geno). La superficie mineral no es pasiva, sino que por el contrario participa como un electrocatalizador para ambas reacciones, es decir, la oxidaci�n de los iones de colector y la reducci�n del oxigeno disuelto.

25. FLOTACI�N DE S�LFUROS TEOR�A ELECTROQU�MICA. OXIDACI�N DE XANTATO A DIXANT�GENO O A XANTATO MET�LICO (reacci�n an�dica). REDUCCI�N DEL OX�GENO (reacci�n cat�dica).

26. TEOR�A ELECTROQU�MICA DE LA FLOTACI�N DE S�LFUROS As�, para el caso de los xantatos, las reacciones involucradas ser�an : Reacci�n an�dica: Reacci�n cat�dica : Reacci�n global : Esta reacci�n en soluci�n es lenta, pero es catalizada por la presencia de minerales sulfurados.

27. TEOR�A ELECTROQU�MICA DE LA FLOTACI�N DE S�LFUROS Para un s�lfuro de un metal divalente en que ocurra quimisorci�n hay otra posible reacci�n de oxidaci�n : Reacci�n an�dica : Reacci�n cat�dica : Reacci�n global : Este tipo de recubrimiento tambi�n podr�a llegar a ser hidrof�bico debido al azufre elemental.

28. FLOTACI�N DE GALENA CON XANTATO

29. POTENCIAL ZETA DE GALENA EN AUSENCIA Y PRESENCIA DE XANTATO