Procesamiento de Fluorita

La fluorita de grado ácido que está en gran demanda por parte de la industria química y la industria del aluminio, y debe contener al menos el 97.5% de CaF2 con no más de 1.5% y 0.5% de SiO2 y Fe2O3 respectivamente. La Sílice es a menudo limitada a 1.2% con penalidades a partir de 1.0% SiO2. Estas limitaciones sobre el grado y las impurezas requieren control muy estrecho, especialmente a través de la flotación donde la selectividad y alta recuperación es esencial.

Más del 95% de la fluorita de grado ácido es procesada por flotación mediante Máquinas de flotación mecánica tipo Sub-A. Estas máquinas, del tipo celda a celda, están diseñadas especialmente para la fluorita para una buena selectividad y varios de los de los productos (concentrados, relaves y medios) deben estar completamente aislados de los distintos etapas de limpieza y derivados hacia la parte correspondiente en el circuito para tener un económico y eficiente el tratamiento.

Diagrama de Flujo de Fluorita

El diagrama de flujo mostrado ilustra arriba es típico para un circuito de flotación de fluorita. Las condiciones de flotación y los requisitos del equipo deben ser siempre determinada por un programa de pruebas exhaustivo realizado en el mineral antes de proceder con cualquier operación de fluorita. Los minerales de fluorita pueden ser bastante complejos, particularmente cuando están asociados con sulfuros de plomo y zinc, barita, calcita, óxido de hierro, e impurezas silíceas. Por esta razón, un programa de pruebas de flotación debe ser el primer paso en la selección del diagrama de flujo.

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Diagrama de Flujo de una planta concentradora de Fluorita

Circuito de Chanchado

Para una planta concentradora pequeña, trituración, la etapa de chancado primario debe tener el diseño adecuado y muy económico. Mayor tonelaje requerirá de chancado primario y secundario para obtener la máxima eficiencia en la reducción de tamaño y en posterior molienda en un molino de bolas.

Circuito de Molienda

Los minerales con fluorita s suelen requerir una molienda a 48 o 65 mallas para liberar el fluoruro de calcio de la ganga.

Un Molino de bolas en circuito cerrado con clasificador es el diseño típico. En las plantas más grandes, especialmente cuando la molienda fina es necesaria, el espesamiento del rebose del clasificador es necesario para mantener la adecuada densidad y alimentación al circuito de flotación. La etapa de espesamiento de un mineral de fluorita que contenga sulfuros se realiza entre el circuito de sulfuros y circuitos de flotación de fluorita. Los reactivos utilizados para la flotación selectiva de plomo y zinc pueden ser eliminados en el rebose del espesador.

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http://geology.com/minerals/fluorite.shtml

Acondicionamiento de la Pulpa

Normalmente, el acondicionamiento a temperatura ambiente de la planta permitirá que la fluorita adsorba el reactivo y se realice la separación y recuperación por flotación. Calentar la pulpa, incluso hasta el punto de ebullición, a menudo puede ser ventajoso.

Un agitador y acondicionador es ideal para el acondicionamiento de la fluorita ya que permite un consumo mínimo de reactivos y una buena acción durante la flotación Cualquier tendencia de espumación se reduce al mínimo con el diseño del tubo central y el sistema del difusor del acondicionador.

Flotación de Fluorita

La flotación de la fluorita debe ser extremadamente selectiva a la hora de producir el concentrado de grado de ácido. Esta selectividad es esencial, ya que la razón de concentración es baja, a menudo hasta un 80% o más de la totalidad de tonelaje, y debe ser flotada en el circuito de flotación primaria. La limpieza en dos o más etapas de flotación debe traer el producto hasta el grado de ácido y al mismo tiempo mantener una alta recuperación del peso con una mínima carga circulante.

Una celda de flotación mecánica es el estándar aceptado en todas las plantas de flotación de fluorita, y ha sido adaptada especialmente para el tratamiento de fluorita con posibilidad de múltiples etapas de limpieza y reciclaje de flujos intermedios sin la necesidad de bombas auxiliares. Los relaves pueden ser retirados en cualquier punto del circuito. El diagrama de flujo muestra uno de los muchos posibles arreglos de celdas de flotación utilizadas en el tratamiento de un mineral de fluorita.

Espesamiento y Filtración

El espesamiento del concentrado de fluorita no ofrece ningún problema especial. La Capacidad del espesador, sin embargo, debe ser suficiente para manejar el tonelaje y también gran capacidad de almacenaje durante una posible interrupción en el filtrado y secado. La espuma de fluorita tiene una tendencia a acumularse en la superficie del espesador, pero esto puede ser manejado por los anillos de retención, cerca del labio y por la inyección de agua en espray de modo que sólo el agua rebose del espesador. Los concentrados espesado en 50 a 60% de los sólidos son descargados por una bomba de diafragma de carrera ajustable, y enviados hacia el filtro.

El concentrado de Fluorita tiene una rápida filtración, incluso cuando el mineral se ha molido muy fino, siempre que medio filtrante sea seleccionado de manera correcta. El filtro de fluorita del tipo giratorio y una bomba de vacío de alta capacidad son adecuados para los concentrados de flotación de fluorita y se obtiene un producto filtrado con 6% de humedad. En el caso de que el filtrado sea ligeramente turbia o contenga sólidos, se debe recircular al espesador. Por esta razón, una bomba de diafragma de carrera ajustable se.

Secado y Almacenamiento

Los concentrados de flotación de fluorita de grado ácido debe secarse a menos del 0.5% de humedad. Las pérdidas de polvo se reducen al mínimo, proporcionando un sistema cerrado con un ciclón para asegurar que solo se descarga aire cargado de vapores a la atmósfera. Transportadores de tornillo, sistemas elevadores y otros tipos de transporte son utilizados para transportar el concentrado seco a los silos de almacenamiento. Deberían adoptarse sistemas adecuados para manejar eficientemente el concentrado caliente.

La figura siguiente muestra una planta de fluorita cuyo mineral se muele a 48 mallas.

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Mina de Fluorita de St. Lawrence

Producción de Fluorita de Grado Acido

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Producción de Fluorita de Grado Acido

Procesamiento de Fluorita de Grado Acido

Los minerales de fluorita suelen contener cantidades apreciables de sulfuros en la forma de galena, esfalerita, o ambos. Estos sulfuros, cuando están presentes, no sólo constituyen un valioso componente del mineral, sino que también debe ser retirado antes de la flotación de fluorita para satisfacer las especificaciones de mercado para la fluorita de grado ácido. El grado de ácido del concentrado debe contener un máximo de 0.2% de plomo, 0.2% de zinc y 0.03% de sulfuro de azufre libre o en combinación con ellos, o por separado.

El problema es algo más complejo cuando los sulfuros están presentes, y algunas consideraciones deben considerarse para eliminar de forma efectiva los sulfuros. Además de presentar como el sulfuro de plomo, puede existir en forma oxidada como cerusita o anglesita y requieren sulphidization para retirar antes de la flotación de fluorita.

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Filtro de tambor para concentrados de fluorita

Proceso para obtener Fluorita de Grado Acido

El diagrama de flujo mostrado es para el procesamiento de un mineral de fluorita que contenga plomo, e incluye un circuito de flotación con celdas mecánicas. Si el plomo y el zinc estuvieran presentes, se aplicaría el mismo diseño para extraer un concentrado de sulfuro masivo que podría ser posteriormente ser tratado para producir concentrados de plomo y zinc para comercialización.

El mejor enfoque para producir concentrados de plomo y zinc debe ser establecida por pruebas de flotación. En algunos casos, la flotación selectiva está indicada inicialmente. Esto puede lograrse mediante la extracción de un concentrado de plomo y, a continuación, después de este proceso se realiza el acondicionado y flotación de los relaves de plomo para producir un concentrado de zinc.

Circuito de Chancado

El chancado primario y secundario se ha considerado en este diseño. Un circuito de chancado de una etapa se puede considerar según el tamaño de la planta.

Circuito de Molienda

Molienda de dos etapas, utilizando un molino de barras en circuito abierto, seguido por el circuito cerrado de un molino de bolas con un clasificador, es ideal debido para un bue consumo de energía y la mayor eficiencia de molienda.

Un jig podría ser utilizado para recuperar galena en este circuito. La presencia de Plomo oxidado en el mineral es superada en gran medida por la extracción a un tamaño relativamente grueso en el Jig.

Acondicionamiento

El acondicionamiento del rebose del clasificador es necesario si sulphidization es empleada para efectos de flotar el plomo oxidado. Una segunda fase de acondicionamiento de los relaves de plomo espesados, después de un repulpado con agua fresca es necesaria para la flotación de la fluorita. El calentamiento de la pulpa en este punto a menudo es ventajoso.

Flotación de Fluorita

El plomo y fluorita son recuperados por flotación en celdas de flotación mecánicas, lo que permite la máxima recuperación y grado de concentrado adecuado. La amplia aceptación de las máquinas de flotación mecánicas está bien comprobado ya que más del 95% de toda la fluorita de la categoría ácida es procesada por estos equipos. La flexibilidad de estas máquinas es de primordial importancia cuando altas especificaciones deben cumplirse. Varios limpiezas siempre son necesarias en las plantas de fluorita grado ácido, en este caso pueden llevarse a cabo sin la ayuda de las bombas.

Los relaves de flotación de plomo son espesados para quitar la mayoría de los reactivos que se utilizan en el circuito de plomo. El rebose del espesador se recircula al circuito de molienda.

Espesamiento y Filtrado

Los concentrados son espesados y filtrados. El concentrado de plomo espesado se filtra en un filtro de discos. El concentrado de fluorita espesado tiene aproximadamente 60% de sólidos, y tiene una alta capacidad de filtración, aproximadamente 2000 libras por pies cuadrados por 24 horas. El filtro de fluorita debe ser fabricado con acero inoxidable, y debe estar especialmente diseñado para esta aplicación.

Secado y Almacenamiento

El secador debe secar el concentrado de fluorita a menos del 0.5% de humedad, tal como se requiere para la comercialización. Una temperatura elevada en el secador puede ser utilizado también para quemar pequeñas cantidades de azufre y de plomo.

Un alimentador de tornillo puede ser empleado para transportar el concentrado de fluorita seco a las tolvas de almacenamiento. Las tolvas pueden descargar sobre el vehículo de transporte para el envío, mientras que el concentrado de plomo filtrado puede ser comercializado directamente.

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Celdas de flotación procesando de Fluorita

Problemas de Minerales de Fluorita Difíciles de Flotar

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Flotación de minerales de fluorita de difícil concentración

Dificultades Metalúrgicas

Mientras muchos minerales responden en general al mismo proceso de tratamiento, cada mineral es un problema individual. Tal es el caso de un mineral de fluorita que se caracteriza por la presencia de una porción de la fluorita asociada con carbonato de calcio, sílice y arcilla.

Los concentrados de fluorita de grado ácido son difíciles de obtener de esta clase de minerales por flotación con un tamaño de molienda de -65 mallas. El concentrado de fluorita se utiliza para la producción de ácido fluorhídrico y criolita sintética. Las necesidades del mercado exigen que el contenido de carbonato de calcio deba reducirse a un mínimo. Además, la futura producción de concentrados de fluorita es deseable. Este diseño busca lograr una alta recuperación de fluorita de grado ácido en forma económica.

Diagrama de Flujo para un Mineral Complejo

El diseño del diagrama de flujo normalmente consta de una etapa de molienda con un molino de bolas en circuito cerrado con un clasificador, y posteriormente seguido por el acondicionamiento de la pulpa con o sin vapor en presencia de reactivos, seguido luego por una etapa de flotación primaria y etapas de flotación de limpieza. Este proceso produce un concentrado de grado ácido de 97.5% CaF2 con menos de 1.5% de SiO2.

El mineral puede ser chancado y parcialmente beneficiadas por el proceso de concentración con una etapa inicial de lavado y molienda. Carbonato de sodio es añadido al molino de bolas principal que se encuentra en circuito abierto con un Clasificador de tamaño. El clasificador está en circuito cerrado con el molino secundario y el rebose del clasificador es 100 menos 65 mallas. Este flujo se envía al acondicionador donde se agregan los siguientes reactivos

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Na2SiO3 también se agrega al último circuito de flotación limpieza y el efecto de este reactivo se nota al recircular los relaves de limpieza a la cabeza del circuito de flotación.

El tiempo de acondicionamiento es de 8 minutos a una densidad de pulpa de 40% de solidos que luego se ajusta al 30% en la flotación. Un serpentín de vapor en el acondicionador permite mantener la pulpa a 170 grados F. antes de flotación.

Las condiciones presentadas para este proceso ilustran la importancia de completar las investigaciones de laboratorio con un gran número de combinaciones diferentes de tratamiento para desarrollar el diagrama de flujo final. Las desviaciones en el tratamiento fueron corregidas por pruebas de ciclo cerrado seguidos por una pequeña prueba en planta piloto para comprobar los resultados de laboratorio antes de que las recomendaciones finales fueran hechas.

El circuito de flotación primaria produce un relave final mientras que el concentrado primario es sometido a un proceso de limpieza en un circuito de tres etapas. El circuito de flotación primaria y el de limpieza están equipados con celdas de flotación mecánicas.

Los relaves de la primera limpieza se bombean a un ciclón para remover de la arcilla y lamas. La capacidad de agregar agua en el clasificador hace más fácil la operación del Ciclón particular. Los lamas se dirigen al relave y la descarga gruesa del ciclón se remuele en un molino de bolas que trabaja en circuito cerrado con clasificador hidráulico. El tamaño de partícula de la remolienda es -325 mallas y el rebose del clasificador retorna a la primera limpieza. El silicato de sodio es un reactivo recomendado para facilitar la clasificación.

El concentrado de la primera limpieza se envía a la segunda limpieza para optimizar el grado del concentrado.

El relave de la segunda limpieza se envía al clasificador hidráulico del circuito de remolienda. El concentrado de la segunda limpieza avanzar a la etapa final de limpieza. Los relave de esta última etapa de limpieza regresan a la segunda etapa de limpieza, y el concentrado es filtrados, secado y comercializados.

ÁCIDOS GRASOS USADO EN FLOTACIÓN DE FLUORITA

La concentración de minerales de fluorita para la producción de concentrados de grado ácido se logra mediante el uso de combinaciones de reactivos tales como reguladores de pH, depresores y promotores de la flotación de fluorita. Los reactivos utilizados son como sigue

1. Carbonato de sodio y soda caustica para controlar el pH
2. Quebracho, silicato de sodio y dextrina como depresores de ganga
3. Ácidos grasos para promover la flotación de fluorita

Los ácidos grasos más comúnmente usados son los siguientes:

1. Aero Promotor 765
2. Crofatol No. 1
3. Emersol 233
4. Acintol DLR
5. Aliphat 44E
6. Red Oil
7. Ácido Oleico

En general, los ácidos grasos que tienen un bajo contenido de resina, alto contenido en ácido oleico y una baja concentración son deseados debido a su mayor selectividad.

La siguiente tabla muestra una lista de antiguas operaciones de concentración de fluorita.

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Diseño de una Planta de Fluorita de 125 t/h

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Diseño de una planta de Fluorita

Factores de simplicidad, bajo costo inicial de la planta, junto con la flexibilidad del diseño para un máximo resultado fueron consideraciones básicas en el diseño de esta planta concentradora de 125 toneladas por día. El diseño considera bajos gastos de capital y costos operativos.

Diagrama de flujo del proceso

Tras numerosas pruebas de laboratorio, se desarrolló un diagrama de flujo que da flexibilidad para manejar los varios tipos de minerales de fluorita. El circuito de chancado es abierto en sus dos etapas. Minerales de grano fino con algunos sulfuros requieren clasificación secundaria y una etapa de flotación de sulfuros.

Debido al carácter de la mayoría de los minerales fluorita, el calentamiento de la pulpa ofrece mejores resultados, y para esto se requiere la instalación de una caldera para proporcionar calor y mantener el agua de flotación caliente durante las etapas de limpieza. Un alimentador de placas controla la alimentación de mineral desde la tolva de gruesos hacia la chancadora de quijadas, mientras una parrilla con barras en forma de cuña delante de la chancadora de quijada quita el material grueso de la alimentación. Una zaranda de 2’x4′ remueve el material grueso que se envía a chancado secundario. Un alimentador de mineral de carrera ajustable controla la alimentación al molino de bolas 5’x8′, y el rebose del clasificador es bombeado directamente a la sección de flotación o clasificación hidráulica para una clasificación secundaria, dependiendo de las necesidades del proceso.

Ubicación de la Planta Concentradora

La ubicación de la planta concentradora debe seleccionarse en base a los siguientes puntos:

1. Disponibilidad de agua y energía eléctrica
2. La topografía de sitio debe proporcionar un flujo por gravedad para el uso mínimo de las bombas, y así mismo, efectuar el mínimo de excavación para la cimentación. La parte importante en cualquier sitio de planta es asegurarse de que el uso máximo de corte y relleno es el óptimo. El hormigón tiene un costo alto, y es principalmente considerado para la cimentación adecuada en lugar de costosos muros de contención y de rellenos
3. Depósito de relaves adecuado para tener un mínimo mantenimiento
4. Accesibilidad de los camiones que ingresan y salen de la operación
5. Uso mínimo de fuerza laboral durante la construcción
6. En el caso de operaciones subterráneas, asegurarse la disponibilidad de materiales para el refuerzo interior de las galerías

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Vista del diseño del circuito de chancado

Diseño de la Planta de Proceso

La maquinaria se encuentra ubicada en zonas de buena accesibilidad, facilidad de operación, mínima pérdida de espacio en el suelo, teniendo como resultado una planta de tamaño adecuado. La tolva de mineral grueso debe tener una pendiente pronunciada, reduciendo gastos de excavación y construcción. Un parrilla estacionaria de abertura de 8debe colocarse sobre esta tolva para impedir el ingreso de material grueso.

Las máquinas de flotación están montados sobre bases de concreto, de elevación mínima con las plataformas especiales para drenaje de máquinas y tuberías.

Los edificios de chancado y molienda están construidos de acero con planchas corrugadas en las paredes y techos. La estructura del edificio no considera aislamiento salvo severas condiciones climáticas. La inclinación de los techos debe permitir la descarga de nieve.

Los techos y paredes deben considera la instalaciones de ventiladores, y la estructura de acero de las fajas transportadoras debe considerar una cubierta sobre la zona de transporte de mineral.

Las canaletas del circuito de flotación de limpieza están hechas de manera que los flujos puedan ser cambiados para regular el número de celdas de flotación requeridas dependiendo del tipo de mineral que está siendo tratado. Plataformas de acero y pasarelas de acero espaciados 2″ se utilizan en secciones de flotación, mientras que la tubería entre las celdas es llevada por debajo del piso.

Toda la iluminación eléctrica y el cableado de la alimentación de energía eléctrica están seleccionados con una amplia reserva y están en tubería tipo conduit flexible hacia los motores; y los controles de los motores están montados en los paneles de la pared con pulsador de parada y arranque, estando estas estaciones ubicadas dentro o cerca de cada motor. Las lámparas fluorescentes se deben instalar en la sección de flotación, ya que proporciona a los operadores un mejor control visual de la operación de flotación. El secador rotativo está revestido con ladrillo refractario en descarga.

Este diseño genera un costo relativamente bajo y puede dar resultados operativos eficientes. Una adecuada planificación resulta útil en costos operativos reducidos y el aumento de las ganancias.

Proceso de Concentración de Fluorita

Especificaciones del Concentrado de Fluorita de Grado Acido

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Problemas en la producción de concentrados de fluorita

Con el agotamiento de los depósitos de alto grado, la producción debe depender de los depósitos de bajo grado, los cuales están altamente contaminados con impurezas que pueden ser barita, calcita, sílice, óxido de hierro, y de sulfuros como la pirita, Galena y Esfalerita, en estrecha asociación. El problema de la flotación es en gran medida una extracción de impurezas. Los sulfuros se flotan primero, y luego la fluorita se flota en presencia de otras impurezas como la calcita y la sílice.

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Diagrama de una planta de fluorita de grado ácido tratar 300 toneladas de mineral por día. El concentrado de flotación primaria es remolido a -200 mallas antes de la limpieza. Se usan pocas bombas para manejo de pulpa en los circuitos de flotación primaria y de limpieza de fluorita.

Combinaciones de Reactivos de Flotación

Ácido oleico o diversas mezclas de ácido oleico y linoleico con carbonato de sodio y silicato de sodio como depresor de la sílice y controlador de las lamas, y el quebracho para deprimir la calcita, son los reactivos comunes para la flotación de fluorita. A veces la pre-flotación de sulfuros con xantato y un espumante es necesario para quitar los sulfuros y, a menudo, el calentamiento de la pulpa a la temperatura de ebullición es efectivo para deprimir la sílice, calcita y otros minerales asociados en las fases de limpieza.