XXXI Convención internacional de minería “Precipitación de sulfato de calcio en las aguas de flotación de sulfuros y su interacción con esfalerita (ZnS) y galena (PbS)” Dávila-Pulido G.I., Flores-Guerrero D., Uribe-Salas A., Alanís-Orozco R., Balderas-Bravo P. Acapulco, Gro. 9 de octubre de 2015 INTRODUCCIÓN La separación o concentración inicial de los sulfuros de metales básicos generalmente se efectúa mediante el proceso de flotación. Este proceso se basa en las diferencias de energía o tensión superficial que los minerales desarrollan en soluciones acuosas. Complejidad de los minerales Incremento en el uso de agua reciclada Pérdida en la selectividad La calidad del agua en que se dispersan y transportan las partículas minerales durante el proceso de concentración mediante flotación, juega un papel determinante en el acondicionamiento e hidrofobización selectiva de las especies mineralógicas de interés. CaSO4·2H2O • Aguas recicladas • Agua fresca • Especies no metálicas • Especies metálicas • Metales alcalinotérreos PbS y ZnS Fuentes de calcio y sulfato en flotación. Calcio Sulfato • Empleo S2Sn2-Minera Sabinas, Las aguas de dehidróxido proceso típicas (e.g., Compañía de calcio. Zac.) tienen concentraciones de calcio de alrededor de Sombrerete, 700 ppm, mientras que la concentración de sulfato puede ser la de 2• Disolución de minerales saturación (alrededor de 1700 ppm) o mayorS(cuando aún no han 2O3 (e.g., Dolomita, calcita, alcanzado el equilibrio). etc.) SO32- SO42- OBJETIVOS • Estudiar el mecanismo de interacción entre la esfalerita, la galena y los cristales de yeso. • Evaluación del mecanismo de precipitación de cristales de yeso de soluciones sobresaturadas. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL. v MEB v TURBIDIMETRIA v POTENCIAL ZETA v ÁNGULO DE CONTACTO v CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 10 v Interacción química especifica -10 v Disolución preferencial -20 -30 10 -40 Esfalerita (ZnS) Esfalerita (ZnS) -50 0 Yeso Yeso(CaSO4*2H2O) (CaSO4·2H2O -60 4 5 6 7 8 9 10 pH v Formación de nuevas especies. v Acumulación de Cu(OH)2 y Zn(OH)2 11 12 Potencial Zeta (mV) Potencial Zeta (mV) 0 -10 -20 -30 ZnS + Cu(II) (pH 9) -40 -50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Concentración de Cu(II) (mg/L) 50 55 Evaluación de la interacción entre la ZnS y el CaSO4·2H2O (ZnS) + (CaSO4·2H2O) a) 1 1 (ZnS + Cu) + (CaSO4·2H2O) 3 2 50 µm • Nula interacción electrostática (ambos minerales presentan carga eléctrica negativa) b) 3 50 µm • A t r a c c i ó n e l e c t r o s t á t i c a (diferencia de carga superficial) • M e c a n i s m o s d e h o m o y heterocoagulación. 30 ζ ZnS (activada) = 4.6 mV ZnS ZnS++Cu(OH)2 Cu(OH)2++Ca2+ Ca2+ + SO42SO42- 25 ζ CaSO4·2H2O = -7 mV 20 15 10 Suspensiones inestables 5 0 0 5 10 15 20 20 CaSO4·2H2O (mg/L) Atracción electrostática Angulo de contacto (grados) Ángulo de contacto (grados) 35 ZnSactivada activadacon concobre Cu(OH) + 10 mg/L de yeso ZnS + 102 mg/L de yeso 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 Tamaño de partícula (µm) 30 35 [CaSO4 ]solución S = [CaSO 4 ]solución S [=CaSO4 ]saturación [CaSO4 ]saturación Precipitación de yeso de soluciones de sobresaturadas v Pacter (1974) [CaSO4]saturación= 1.7×10-2 M Tiempo de inducción (min) v Hamdona y col., (1993) 500 Pacter, 1974 400 Hamdona y col., 1993 300 𝑺=[𝑪𝒂𝑺𝑶↓𝟒 ]↓𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏 /[𝑪𝒂𝑺𝑶↓𝟒 ]↓𝒔𝒂𝒕𝒖 200 100 0 0 1 2 3 Sobresaturación 4 5 1200 12.4 1100 12.2 1000 12.0 900 11.8 800 11.6 700 11.4 600 Turbidimetria (Prueba 1) 11.2 500 Turbidimetria (Prueba 2) 11.0 400 Conductividad (Prueba 1) 10.8 300 Conductividad (Prueba 2) 10.6 200 10.4 100 10.2 0 10.0 0 50 100 150 Tiempo (min) 200 250 [CaSO4]saturación= 2.05×10-2 M Conductividad (mS) Turbidimetria (NTU) Cinética de la precipitación de CaSO4·2H2O Na2SO4 + Ca(NO3)2 I2>I1 Interacción entre la ZnS, PbS y el CaSO4·2H2O precipitado de soluciones sobresaturadas. Nucleación a) b) c) d) Crecimiento CONCLUSIONES. v La esfalerita y el yeso adquieren carga negativa en todo el rango de pH estudiado y por tanto no muestran interacción significativa. Sin embargo, la activación de esfalerita con Cu(II) da como resultado un cambio en la carga eléctrica superficial de negativa a positiva, provocando la heterocoagulación de partículas de yeso sobre la superficie mineral. v La galena interacciona con el yeso debido a que durante el acondicionamiento en presencia de oxígeno disuelto, ésta adquiere carga positiva. v La presencia de 15 mg/L de yeso en equilibrio con su solución saturada disminuye el ángulo de contacto de la esfalerita activada con Cu(II) de 29° a 0°. Estos resultados evidencian el efecto adverso que la precipitación de yeso tiene sobre la flotabilidad de la esfalerita. v El mecanismo de precipitación dominante en soluciones sobresaturadas al 30% es el crecimiento, mientras que en soluciones sobresaturadas al 100% es la nucleación homogénea. Cuatrocienegas, Coahuila. Gracias por su atención!