Una operación a gran escala para el procesamiento de fosfato es esencial para operar con ganancia. En el área de Florida, el procesamiento de fosfato abrió la puerta para los grandes tonelajes de mineral que en el pasado no se recuperó por los métodos convencionales de lavado que sólo separo el fosfato más grueso. Muchas de las áreas ahora extraídas contienen muy poco o ningún fosfato grueso, así es que la recuperación principal es de las arenas finas.
En el tratamiento de esquistos fosfáticos para la recuperación de fosfato, un proceso de costo bajo es deseable. Desde todos los tipos de mineral de bajo a elevado P2O5, se pueden encontrar en un depósito, por lo que es importante considerar la posibilidad de mezclar los minerales o separarlos por leyes para el tratamiento separado. Las pruebas de laboratorio y a nivel piloto son muy valiosos para establecer el tratamiento final que dará el máximo ingreso económico.
Diagrama de Flujo para procesar Fosfato
Minado del mineral
Las líneas de dragado operan en el área de la mina y remueven el mineral por medio de una bomba. Aquí es tratado en canaletas gravimétricas con corrientes de agua de alta presión en la succión de una bomba centrífuga que transporta la pulpa a la planta lavadora que puede estar ubicada a una distancia de dos a cuatro kilómetros.
Lavado y Clasificación del Mineral de Fosfato
En el circuito de lavado se recibe la pulpa en un tanque y pasado por una zaranda para la remoción de arcilla, arena y fosfato fino. La fracción que no pasa por la zaranda es enviada a un molino de martillo para destruir el material aglomerado y partículas grandes. La fracción pasante por la abertura de la zaranda es desintegrada pasando a una etapa de lavado en trommel. Aquí, por completo el fosfato lavado, – ½» + 14 mallas, y dependiendo del depósito minado, se remueven. El rechazo del trommel es reciclado para el molino de martillo para la más desintegración, y la fracción –14 mallas pasa a la sección de recuperación de finos.
Máquina de Flotación mecánica para procesar Fosfatos. Por favor note flujo libre de pulpa para el mineral que flota rápido y tratando un tonelaje alto. El eje es removible como una unidad. La recirculación de la pulpa (como indicado) asegura una agitación correcta y la aireación. El aire puede inyectarse de arriba hacia abajo por el tubo que aloja al eje.
Clasificación y Deslamado de Fosfato
Después de separar la fracción gruesa, la pulpa fluye por gravedad para un hidroclasificador grande para separación de las arenas de las lamas a un tamaño de 150 mallas. La fracción menor a 150 mallas son lamas y es descartada, y contiene arcilla coloidal, sílice muy fina y una muy pequeña parte de fosfato.
Los finos son descargados de los depósitos de almacenamiento por una bomba centrífuga. La bomba descarta en un clasificador espiral o de rastrillo, el rebose pasa a un hidroclasificador secundario, y las arenas para un clasificador hidráulico. Este sistema de clasificación divide el mineral en varias fracciones, +20 que es fosfato grueso, – 20 +35 para aglomerado, y –35 mallas que es enviada a flotación. Todo el rebose del clasificador y el agua de exceso acumulado son retornados al hidroclasificador primario para el retratamiento. Los ciclones pueden ser exitosamente aplicados en los sistemas de clasificación para eliminar lama y agua excedente de los finos.
Separación por Aglomeración
La fraccion – 20+35 es deslamada y acondicionado con reactivos en una pulpa de densidad alta, 70-75% de sólidos en un tambor rotativo tipo acondicionador. Las partículas de fosfato son recubiertas con una película de petróleo, ácido graso, mezcla que hace no mojables las partículas. Esta pulpa gruesa luego es tratada en mesas, espirales o por aglomeración lo que separa el fosfato de las partículas de sílice. Esto usualmente produce un concentrado final, con alta ley de fosfato y un producto de desecho limpio. En algunos casos puede limpiarse el producto de fosfato por la flotación de la sílice.
Acondicionamiento y Flotación con Ácido Graso
La fracción – 35 mallas es alimentada a un clasificador espiral para más deslamado, y las arenas de alta densidad, 65-70% de sólidos son introducidas en un acondicionador. Dos o más tanques acondicionadores son generalmente usados en la serie. La soda cáustica, el petróleo, y ácido graso son adicionados al acondicionador y la agitación genera una película fina en todas las partículas de fosfato.
La descarga del acondicionador es diluida a cerca de 25% de y es alimentada directamente a un banco de celdas de flotación. Por ejemplo, para 100 toneladas por hora para cada circuito, se usan celdas mecánicas de 100 ft. para la separación por flotación. El fosfato esta en las espumas y la sílice se reporta en el relave. La flotación es muy rápida cuando la alimentación está correctamente condicionado y enviada para las celdas. Usualmente al menos cuatro celdas son usadas en la serie para cada circuito. En algunos casos, una etapa de limpieza se considera para producir un producto aceptable. El grado es usualmente 68 – 72% BPL.
Partes recubiertas con jebe son necesarias para resistir la acción de los reactivos de flotación, y los puntos de descarga de la celda son importantes para el control del nivel de pulpa en la celda. Por el porcentaje alto de fosfato en el producto de espumas, una máquina con doble de rebalse y paletas de remoción de espuma es estándar.
Flotación de Sílice
Usualmente, cuándo hay que producir concentrados teniendo 72-78% BPL, el concentrado se somete a flotación inversa en el cual el fosfato es deprimido y el contaminante de sílice activado y flotado en un circuito separado.
El producto fluye por la gravedad para otro acondicionador forrado con jebe. Suficiente ácido sulfúrico concentrado es añadido a la pulpa para producir un pH ácido bajo. Esto corta y remueve los reactivos de ácido graso de las partículas de fosfato. El reactivo y el agua ácida se remueven por deslamado y lavado. El producto pasa para un circuito de flotación para la remoción de sílice la cual se reporta en las espumas. Los reactivos Catiónicos como acetato de amina, se usan para activar y flotar la sílice.
En algunos circuitos, el concentrado de separación por aglomeración, en caso de que no sea de alta ley, es introducido en la sección de flotación de sílice junto con el producto de la sección flotación. Esto se hace cuando se requiere un producto alta pureza, usualmente 76-78% BPL. Los circuitos de flotación tienen la máxima para flexibilidad para manejar cambios en tonelaje, alimentación, así como también los requisitos en los productos terminados.
Recuperación de Fosfato
Planta de procesamiento de Fosfatos
En el tratamiento de esquistos fosfáticos para la recuperación de fosfato, un proceso de costo bajo es deseable. Desde todos los tipos de mineral de bajo a elevado P2O5, se pueden encontrar en un depósito, por lo que es importante considerar la posibilidad de mezclar los minerales o separarlos por leyes para el tratamiento separado. Las pruebas de laboratorio y a nivel piloto son muy valiosos para establecer el tratamiento final que dará el máximo ingreso económico.
Solución al Procesamiento de Fosfatos
Las pruebas de laboratorio han establecido que donde el minado puede controlarse, los minerales deberían ser selectivamente extraídos y tratados como dos operaciones bien definidas, a saber: producir mineral con un contenido bajo o mediano de fosfato, y un mineral con contenido alto de fosfato. Pues para minerales conteniendo 18 a 22% de P2O5, generalmente un producto de desecho grueso puede ser producido. El tratamiento de los minerales altos grado conteniendo cerca de 28 % P2O5 generalmente dará como resultado la producción de un producto grueso de fosfato. Esto está en concordancia con la producción de un producto fino granular como un fosfato aceptable y una lama sin valor.
Diagrama de Flujo para Procesar Fosfato
El diagrama de flujo muestra dos sistemas paralelos para el tratamiento de minerales de baja y alta ley.
Chancado
Si se usa una sola chancadora para ambos tipos de mineral, el tiempo de chancado debe acomodarse para manejar ambos tonelajes de mineral. Usualmente el chancado comprende una o dos turnos por día dependiendo del tamaño de la operación.
Lavado y Clasificación
El agua se agrega para dar una densidad de sólidos de aproximadamente 67 %. El tiempo de retención en el lavador es importante para a fondo destruir y restregar los finos del mineral. El tiempo de retención se diferenciará de 5 para 30 minutos dependiendo del grado y el carácter del mineral. El mineral lavado pasa a un trommel donde la fracción +¼ » es removida. Inyección de agua es aplicada para tener un producto bien lavado.
En caso del mineral de mediano y baja ley, la fracción + ¼» es de baja ley y es removida como un producto de desecho. Esto usualmente representa 9-10% del tonelaje alimentado. Los minerales de alto grado, por otra parte, cuando se trata de esta manera, dan un producto +¼» suficientemente alto en P2O5 a ser un producto final. Aproximadamente el 8% representa esta fracción del producto de tamaño +¼».
En caso de los minerales de baja ley, la clasificación hace a 35 mallas. La fracción +35 mallas no es usualmente un producto final y por eso requiere más molienda. Los minerales de alta grado generalmente producirán un producto aceptable en la fracción +20 mallas sin tratamiento adicional.
Molino de Barras
La fracción de baja ley de – ¼» es clasificada a 35 mallas y la fracción gruesa se reduce a menos 35 mallas en un molino de Barra de descarga periférica que está en circuito cerrado con una zaranda vibrante. Una Bomba puede usarse para transferir la descarga del molino a la zaranda. La acción del molino de la barra permite que se generen un mínimo de lamas. El alimento para el molino de barras es aproximadamente 12% del tonelaje inicial.
Clasificación
Las pruebas extensivas de la instalación piloto han demostrado que los ciclones proveen un método muy eficiente para la remoción de lamas que son mayormente menos 400 mallas. Las lamas tienen un bajo contenido de P2O5 y son descartados como relave. Dos etapas de cicloneo son requeridas y la descarga inferior de la etapa secundaria constituye un producto final listo para la filtración.
En caso de minerales de bajo y mediano grado, la fracción – 35 mallas de alimento al ciclón representan acerca del 90% del tonelaje de la planta y rechazara cerca de 35 a 36% como lamas. La fracción – 20 mallas del alimento de minerales de alto grado representan acerca de 85% del tonelaje de la planta y el rebose que se desechará será aproximadamente de 15 a 16%. La descarga inferior de los ciclones primarios constituye el alimento de los ciclones secundarios.
Los ciclones secundarios en caso de minerales de mediano y bajo grado, reciben 62% del alimento inicial de la planta. El rebose se recircula al ciclón primario. El rebose es 6-7% de la alimentación original de la planta. La descarga inferior representa cerca del 55% del alimento a la planta y tiene 65% de sólidos y está listo para filtración. En caso de minerales alto grado, el alimento al ciclón secundario es aproximadamente 70% y el rebose reciclado es aproximadamente 4 %. La descarga inferior representa 65 a 66% y tiene un contenido de sólidos 65% y son alimentados al filtro.
No se necesita adicionar agua al cajón de bomba que alimenta al ciclón primario. El agua es necesaria en la bomba de alimentación al ciclón secundario y el rebose se diluye en el circuito primario. El rebose del ciclón primario oscilara entre 4 y 8% dependiendo del tipo de mineral que está siendo tratado.
Filtración
La descarga del ciclón secundario contiene 65% de sólidos. Es ideal para alimentar al filtro, y es necesario usar un filtro con alimentación por la parte superior para una eficiente operación.
Espesamiento
El rebose del circuito de ciclones primarios contiene de 4 a 8% de sólido y es alimentado a un espesante para la recirculación de agua. Las lamas sedimentan a 25% de sólidos y serán bombeados a la relavera. Las precauciones especiales deberían ser tomadas al en la relavera debido a la ausencia casi completa de partículas gruesas. Varios estanques separados pueden ser necesarios para almacenar este relave.
Requerimientos de Agua
Con recirculación de agua del rebose del espesador de relaves, la cantidad de agua fresca para minerales de baja y mediana ley será acerca de 300 galones por tonelada de mineral tratado. Los minerales de alta ley requieren cerca de 150 galones por tonelada. Esto está bien dentro del rango de requerimientos promedios de agua cuando la recirculación es una parte del sistema
Resultados Metalúrgicos
Tratamiento de Fosfatos
Especificaciones Comerciales
Hay dos productos que suelen comercializarse según su contenido de P2O5.
Producto común, 70 a 72%
Producto con premio, 72 a 77%
Problemas de Producción
La roca con fosfatos es un material de bajo precio y es producto es para el mercado de fertilizantes, y los costos de transporte determinan la producción. La flotación de material fino es económica porque el material ha sido extraído de la cantera y presenta el problema de eliminación de los productos sin valor.
El deslamado a 150 mallas es esencial para los mejores resultados de flotación. Los tonelajes grandes deben ser manejados y los costos de reactivos de flotación deben ser bajos para hacer el proceso económico.
Combinaciones de reactivos
Generalmente una combinación de ácido graso es utilizada para flotar el fosfato de la sílice y producir un concentrado con una ley de 70 a 72% BPL. Los reactivos son soda cáustica, petróleo, y un aceite de madera, los cuales se adicionan a la pulpa a una densidad alta de 70 a 75% de sólidos antes de la flotación. Para producir un concentrado con premio, el producto flotado es condicionado con ácido sulfúrico para neutralizar y cortar totalmente la película de aceite, lavar, y hacer una repulpado, luego la sílice flota con un reactivo catiónico como acetato de amina. La flotación es muy rápida. Tiene mucha importancia para utilizar la densidad correcta para causar selectividad y activación en la etapa con ácido graso flotación catiónica.
Diagrama de flujo de una operación en Florida que procesa la fracción -35+100 mallas por flotación. Hay deslamado y acondicionamiento a 65-70% de sólidos, y son etapas importantes para una buena separación por flotación.