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Patent Searching and Data


Title:
FROTH FLOTATION SYSTEM FOR PHYSICOCHEMICAL SEPARATION OF ULTRA FINE ORE PARTICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/153098
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention, corresponding to IPC symbol B03D1/02, relates to the design of a flotation system for ultra fine particles, with a system for dissolving air in water to generate micro bubbles with a surface area greater than that obtained in conventional aeration systems for ore flotation. The increased surface area increases the probability of collision between ultra fine particles and micro bubbles, generating a particle–bubble aggregate able to rise to the surface of the liquid and be removed as a concentrate. The main field of application is flotation in metallurgical processes for the extraction of valuable minerals. In general, the majority of the industries focus on copper extraction. However, internationally, processes for the flotation of Zn, Ni, Pb and Mo, inter alia, have been developed, which all have problems with the presence of ultra fine material. The ore concentration process begins with reducing the size of the ore extracted from the mine. The ore passes through primary crushing and secondary crushing, continuing with a step of grinding in which fine particles are obtained. This step also generates overgrinding of the material. Thus, the invention is also aimed at solving a problem inherent in the conventional flotation process, as the fraction of ultra fine particles accumulates as slime at the bottom of the flotation system tanks and becomes a major consumers of reagents, owing to the large surface area thereof. A large part of the ultra fine ore fraction results in tailings. These ores demonstrate greater liberation (they are presented as individual particles of a single mineral per particle) at a lower particle size, meaning that a significant quantity of valuable mineral is lost in the process.

Inventors:
MERCADO GONZALEZ, Cristhian Alexis (PRAT 865 OF 52, VALPARAISO, CL)
BASTIAS MATUS, Marcela Paz (PRAT 865 OF 52, VALPARAISO, CL)
Application Number:
CL2018/050008
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
February 07, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MERCADO GONZALEZ, Cristhian Alexis (PRAT 865 OF 52, VALPARAISO, CL)
International Classes:
B03D1/02; B03D1/24; B03D103/02
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas. El proceso consta de las siguientes operaciones fundamentales:

a. Acondicionamiento de la pulpa

b. Flotación colectiva o primaria del mineral de la pulpa (celdas del circuito Raugher) c. Flotación selectiva o secundaria del mineral de la pulpa (celda Cleaner)

Caracterizado por las siguientes operaciones adicionales:

i. Recuperación, clarificación y recirculación de una fracción del agua de la etapa de flotación selectiva

//. Disolución de aire en el agua recuperada (saturación del agua recuperada), mediante método de alta eficiencia de dilución.

2. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1. Caracterizado por la inyección de agua saturada en determinados puntos de las celdas Rougher y Cleaner.

3. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1 y reivindicación 2. Caracterizado por la liberación del aire del agua saturada en el seno de las pulpas de las celdas Rougher y Cleaner, generando microburbujas, que aumentarán significativamente el área superficial disponible para las colisiones de dichas microburbujas contra las partículas finas, mejorando la recuperación del mineral de interés.

4. Un proceso de .separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1 y reivindicación 2. Caracterizado por la utilización de válvulas de liberación del aire del agua saturada, tales que permitirán controlar el tamaño de las microburbujas y, la velocidad ascensional de las mismas, según la zona de aplicación.

5. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1 y reivindicación 2. Caracterizado por la utilización de múltiples de cañerías convenientemente ubicados, tales que permitirán optimizar las zonas de aplicación de las "nubes" de microburbujas.

6. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1. Caracterizado por una columna de recuperación y clarificación conectada convenientemente a la parte baja de la celda Cieaner, formando vasos comunicantes. Esta columna está destinada a recuperar y. clarificar una fracción importante del agua de la operación de flotación selectiva.

7. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1 y reivindicación 6. Caracterizado porque la columna de recuperación y clarificación posee un decantador lamelar en parte inferior para aumentar la eficiencia de la decantación.

8. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1 y reivindicación 6. Caracterizado porque el borde superior de la columna de clarificación se ajusta para controlar el nivel de rebose del agua clarificada.

9. Un proceso de separación físico-químico de partículas de mineral de tamaño muy fino, inferior a 45 micrones, en el que la separación ocurre en un medio acuoso o pulpa. El mineral de interés se recupera de la pulpa mediante la aplicación de acondicionadores químicos específicos y la utilización de microburbujas, de acuerdo con la reivindicación 1 y reivindicación 6. Caracterizado porque la toma de agua para el circuito de disolución se toma de un punto conveniente de la columna de clarificación.

Description:
SISTEMA DE SEPARACIÓN FÍSICO-QUÍMICO DE PARTÍCULAS DE MINERAL DE TAMAÑO ULTRAFINO POR FLOTACIÓN MEDIANTE MICROBURBUJAS DE AIRE

Memoria descriptiva

La invención a presentar corresponde a la separación fisicoquímica de partículas minerales de tamaño fino y ultrafino en un sistema agua, mineral y burbujas de aire, en donde se induce el ascenso selectivo del mineral mediante la adición de reactivos químicos específicos y la inyección de agua con aire disuelto en forma de burbujas de diámetro fino, en reactores que permiten el tratamiento de altos volúmenes de pulpa, tanto en etapas de incremento de recuperación global de mineral de interés, como en etapas de maximización del porcentaje en peso de mineral (también llamada ley).

Usualmente, los minerales de interés, como por ejemplo los sulfuros de metales bases como el cobre, zinc, níquel, plomo entre otros, se presentan en cantidades pequeñas con respecto a la ganga o material sin valor comercial. Lo anterior, exige la utilización de tecnologías para la concentración de las especies de interés con la finalidad de elevar su porcentaje en peso y lograr un procesamiento efectivo del mineral. El proceso de flotación utiliza mecanismos de concentración físico química para elevar dicha ley de mineral o metal de interés, para esto, la superficie del mineral es modificada mediante la adsorción de reactivos químicos llamados colectores que otorgan al mineral de interés la propiedad de hidrofobicidad superficial, de esta manera en una pulpa mineral aire es inyectado con la finalidad de promover la colisjón entre partículas hidrofóbicas y burbujas de aire, generando un agregado partícula - burbuja, que posee la capacidad de llegar al extremo superior u overflow del equipo y sumarse a una espuma descargada usualmente por rebose, esta espuma es llamada concentrado.

En la actualidad, los minerales que son procesados por métodos de concentración físico química son inicialmente acondicionados con dosificaciones de reactivos químicos determinadas específicamente para el aumento de recuperación del mineral de interés, dicho proceso se realiza en estanques de acondicionamiento. Posteriormente, ,el mineral es concentrado en una celda de flotación primaria o Rougher, este tipo de equipo se caracteriza por poseer sistemas de agitación mecánicos que promueven la mezcla y aireación del mineral. Luego, el concentrado obtenido en el proceso de flotación primaria es sometido a un proceso de flotación de limpieza o Cleaner, para ello, usualmente se utilizan equipos neumáticos que no poseen sistemas mecánicos de agitación, solo utilizan la inyección de aire en forma de jet para la flotación del mineral. Los equipos de flotación primaria en general son utilizados para maximizar la recuperación del mineral de interés, mientras que los equipos de flotación de limpieza son usados para la maximización de la ley de mineral de interés. El concepto recién presentado está asociado a que en la flotación primaria existe una gran variedad de minerales que no son de interés, por lo que el proceso realizado se centra en recuperar la mayor cantidad de mineral posible asumiendo que como consecuencia será recuperada una gran cantidad de mineral sin utilidad, de esta manera el concentrado se ve contaminado, es decir se realiza una flotación colectiva. Por otro lado, la etapa de limpieza se concentra en realizar una flotación selectiva que permita elevar el porcentaje en peso de mineral de interés, desplazando el mineral no útil a la ganga o relave. Algunos ejemplos de sistemas de flotación convencionales se pueden observar en la patente N° US2758714A que describe el proceso de flotación de limpieza en celda neumática, mientras que la patente N° US4394258A comenta la flotación con espuma para sistemas particulados.

La presente invención utilizara ambos conceptos, tanto flotación colectiva como selectiva, asociada a tamaños de partícula ultrafino. Aprovechando las características particulares de las microburbujas se elevara la recuperación de mineral de interés en etapas de flotación primaria mediante una celda de flotación mecánica con un proceso convencional de inyección directa del gas formador de burbujas, más la inyección de agua con gas disuelto para formar las microburbujas en la pulpa. Por el contrario, la celda de flotación de limpieza recibirá lo recuperado en la celda de flotación colectiva, a lo que se le inyectará sólo agua con gas disuelto para formar las microburbujas generando la flotación selectiva de mineral ultrafino, sin la influencia de agitación.

Existen otros sistemas de aireación con burbujas de tamaño fino, la mayoría de estos enfocados en aparatos que generan burbujas de tamaño fino, los cuales se describen en las siguientes patentes US4981582, US5167798 y US 4226705.

Además, los sistemas convencionales de flotación realizan tratamientos fraccionados del mineral de interés, es decir, el proceso es realizado en "n" equipos de flotación, y la cantidad de equipos de flotación a utilizar dependerá directamente de las características del mineral y su comportamiento en la flotación. Debido a lo anterior, la invención en la etapa de flotación colectiva se adaptará a los caudales y condiciones específicas del mineral a flotar y, por consecuencia, requerirá de más de un equipo de flotación presentado en la presente invención.

Descripción de la invención

Para describir de mejor manera la invención, se describirá el sistema de flotación colectiva y selectiva, que consiste en 2 reactores ilustrados en la Fig. 1.

En la Fig. 1, el estanque 103 corresponde a un sistema de acondicionamiento previo al proceso de flotación, en donde las corrientes 101 y 102, corresponden a la pulpa con mineral y reactivos químicos, respectivamente.

La pulpa acondicionada es impulsada mediante la bomba 105 al estanque 108, que posee inyección de microburbujas de aire disueltas en agua en la corriente 116 con tamaño variable. El sistema es agitado mediante hélices de alta intensidad presentadas como la parte 109. Además, para asegurar una distribución adecuada de partículas y burbujas, la hélice está confinada dentro de un estator 111 de múltiples deflectores, cercano a la base del estanque. 111. La corriente 115 corresponde a la descarga de colas agotadas, mientras que mediante el rebose 113 es descargada al sistema de flotación selectiva, según la corriente 114, que corresponde al concentrado obtenido en flotación colectiva.

Con respecto al estanque 130, corresponde al equipo de flotación selectiva, el cual posee inyección de agua saturada de gas mediante los múltiples de distribución e inyección 131 y 132, para la formación de las microburbujas en el seno de la pulpa, dichas burbujas levantan el mineral de interés a baja velocidad, desbordando como espuma por el rebose 133, que es recogida por un canal circundante 134 y descargada hacia la corriente 139, que ' corresponde al concentrado final.

Además, para la reutilización del agua utilizada en el proceso, se tiene un sistema de sedimentación lamelar en donde se obtiene la corriente 137 que corresponde a una pulpa de relave agotado, la corriente 120 que es agua sin solidos impulsada al sistema de disolución de aire en agua.

El sistema de disolución 100, satura el agua de gas. El agua saturada es conducida como las corrientes 116 y 123 a los equipos de flotación colectiva y selectiva, respectivamente.