Los minerales sulfurosos complejos que se analizan aquí son el mineral de cobre azufre, el mineral de cobre azufre hierro, el mineral de cobre molibdeno y el mineral de cobre níquel.
7.2.3.1 Separación por flotación de mineral de sulfuro de cobre
Los yacimientos de sulfuro de cobre son uno de los principales tipos de yacimientos de cobre de China. La mayoría de estos yacimientos son de pirita de cobre y de skarn de cobre, que están ampliamente distribuidos. Pueden ser masivos densos o diseminados. Hay más pirita en el mineral masivo denso que en el diseminado. Las características de la pirita densa masiva que contiene cobre son que la pirita es el mineral principal con un contenido tan alto como 50%-95%, con pocos minerales de ganga. Para este tipo de mineral, los relaves son concentrado de pirita después de la flotación del mineral de sulfuro de cobre. Si el contenido de ganga es elevado, también se producirán estériles. En cuanto a la pirita de cobre diseminada, hay una cantidad relativamente pequeña de sulfuros de cobre y hierro diseminados en la ganga.
Un proceso de flotación selectiva
La flotación del cobre va en primer lugar, seguida de la flotación del azufre. En el caso de mineral masivo denso, generalmente se utiliza pulpa altamente alcalina con más de 600-800g/m³ de CaO libre y alta dosificación de xantato para flotar cobre con azufre deprimido, produciendo concentrado de azufre como relave de flotación. En el caso del mineral diseminado, es necesaria la flotación de azufre de los relaves de la flotación de cobre y se utiliza pulpa de bajo contenido alcalino en la medida de lo posible en la flotación de cobre para reducir el consumo de ácido sulfúrico y garantizar una operación más segura en la flotación de azufre.
B Proceso de flotación a granel
Para el mineral de cobre azufrado con bajo contenido de azufre y minerales de cobre fáciles de flotar, la flotación a granel se lleva a cabo en pulpa alcalina débil, y luego el cobre y el azufre en el concentrado a granel se separan en la pulpa de alta alcalinidad mediante la adición de cal.
C Proceso de flotación selectiva y a granel
Para la flotación selectiva de minerales de cobre con buena flotabilidad se utilizan colectores de buena selectividad como Z-200 u OSN-43 y éster-105, donde se obtiene parte del concentrado de cobre. A continuación, se lleva a cabo la flotación a granel con su concentrado a granel de cobre y azufre que se separa entonces flotando el cobre y deprimiendo el azufre. Este proceso puede evitar la posible depresión de minerales de cobre por gran cantidad de cal y no necesita mucho ácido sulfúrico para activar la pirita.
El régimen de reactivos para mineral de cobre y azufre se puede concluir como:
(1) Deben utilizarse colectores altamente selectivos, como los lípidos, con buena selectividad pero débil fuerza para recoger pirita.
(2) La cal se utiliza habitualmente para crear un entorno fuertemente alcalino y deprimir la pirita. El pH o el contenido de CaO libre en la pulpa pueden afectar significativamente a la separación. La regla general es que debe añadirse una gran cantidad de cal cuando se trate de mineral masivo denso que contenga más pirita, de modo que el CaO libre en la pulpa pueda alcanzar unos 800 g/m³ para deprimir la pirita. Para el mineral diseminado con menos pirita, controlar el pH de la pulpa con cal a 9-12 puede hacer flotar el cobre y deprimir el azufre. La desventaja de este método es que la espuma pegajosa es fácil que se derrame sobre el lavadero de concentrado y puede provocar la acumulación de calcio en el equipo y las tuberías.
(3) La cal junto con el ácido sulfuroso es un método ampliamente utilizado para deprimir la pirita sin utilizar cianuros tóxicos y es adecuado para el mineral de sulfuro de cobre con alto contenido de azufre o limo, o con pirita activa que no es fácil de deprimir por la cal. La clave es controlar el pH adecuado de la pulpa a 6,5-7 y la cantidad de ácido sulfuroso, y reforzar la aireación y la agitación. Comparado con el método de sólo cal, tiene las ventajas de un funcionamiento estable, un buen índice de cobre y un bajo consumo de activadores como el ácido sulfúrico.
(4) La cal junto con el depresor orgánico es también un método para dar un buen depresor de la pirita.
(5) La cal junto con el cianuro es adecuada para la pirita con alta flotabilidad. La pirita deprimida se puede hacer flotar después de reducir el pH añadiendo ácido sulfúrico.
(6) El calentamiento también puede utilizarse para acelerar la oxidación superficial de la pirita y deprimirla.
7.2.3.2 Separación de Cobre Azufre Mineral de hierro
El mineral de hierro sulfúrico cobrizo es principalmente yacimientos de cobre de tipo skarn, que normalmente son pequeños en reservas y de baja ley, conteniendo principalmente calcopirita, y algo de magnetita, pirita y pirrotita.
La flotación selectiva o la flotación a granel seguida de separación suelen adoptarse para el cobre y el azufre, mientras que la separación magnética de baja intensidad se utiliza para la recuperación de magnetita. La flotación puede ir por delante de la separación magnética o viceversa. Si se realiza primero la separación magnética, el contenido de azufre en el concentrado de hierro es fácilmente superior al requerido porque la pirrotita puede influir en la calidad del concentrado de hierro. Es fundamental mejorar la recuperación por flotación de la pirrotita tanto para aumentar la recuperación de azufre como para disminuir el contenido de azufre en el concentrado de hierro.
Un ejemplo de mineral de hierro con cobre y azufre es la mina de hierro de Daye. Se trata de una gran mina de hierro que contiene cobre, azufre y cobalto y trata 10000 t de mineral ROM al día. El mineral se tritura en un circuito abierto de tres etapas y se muele en un circuito cerrado de dos etapas. Se lleva a cabo una flotación a granel con dos desbastadores y dos limpiadores para obtener concentrado de cobre y azufre a granel, donde el cobalto, el oro y otros componentes asociados también pasan al concentrado a granel. A continuación, se lleva a cabo la flotación del cobre deprimiendo el azufre en pulpa altamente alcalina a pH>12 con la ayuda de cal, donde se obtiene tanto concentrado de cobre como de azufre. El oro, la plata y otros componentes valiosos pasan al concentrado de cobre, mientras que el cobalto pasa al concentrado de azufre y puede venderse como concentrado de azufre y cobalto. Los residuos de la flotación a granel se tratan mediante separación magnética de baja intensidad para recuperar el hierro y producir concentrado de hierro.
7.2.3.3 Separación por flotación del mineral de cobre molibdeno
Los yacimientos de molibdeno de cobre encuentran su mayor utilización industrial en los yacimientos de sulfuros de cobre de pórfido. Los yacimientos de pórfidos de sulfuro de cobre cuentan con grandes reservas y constituyen un importante recurso para la extracción de cobre. Se caracteriza por su baja ley: Cu 0,5%-1%, Mo 0,01%-0,03%.
En este tipo de mineral, el cobre se presenta principalmente como calcosina (Cu₂S) y calcopirita (CuFeS₂), y el molibdeno se presenta principalmente como molibdenita (MoS₂). Existen tres tipos de procesos de beneficio para el mineral de cobre molibdeno.
(1) La flotación a granel seguida de la remolienda y la separación del molibdeno de cobre del concentrado primario a granel es el proceso más utilizado, especialmente para el mineral de pórfido de cobre, donde los minerales de sulfuro se presentan como granos gruesos y presentan buena flotabilidad. Pueden ser recogidos por colectores comunes como el xantato y los espumógenos.
En la molienda primaria de una etapa, más de 90% de los estériles pueden desecharse por flotación a granel, lo que reduce el coste de la molienda. El concentrado primario a granel se vuelve a moler y se puede obtener concentrado de cobre y molibdeno a granel eliminando el azufre con cal. El concentrado de molibdeno de cobre se separa mediante flotación para obtener concentrado de molibdeno y concentrado de cobre. El concentrado primario de azufre puede limpiarse mediante flotación o concentración por gravedad para obtener el concentrado final de azufre.
(2) La flotación a granel de cobre y molibdeno y la separación por depresión de azufre se utilizan para el mineral de cobre molibdeno de grano fino, bajo contenido en pirita y flotabilidad general.
(3) La separación magnética pulsante de alto gradiente del concentrado de cobre y molibdeno a granel aprovecha el débil magnetismo de la calcopirita, mientras que la molibdenita no es magnética. La desventaja es que el tamaño de las partículas de los minerales de cobre y molibdeno es muy fino, y los minerales de cobre son de magnetismo bastante débil, lo que conduce a una recuperación relativamente pobre y una baja relación de enriquecimiento.
El régimen de reactivos para la flotación depresora de cobre y molibdeno comprende: Na₂S incluyendo tanto NaHS como sulfuro amónico, Na₂S acompañado de calentamiento por vapor, cianuro solo, cianuro acompañado de Na₂S, reactivo Knox, oxidante como NaClO o H₂O₂, y depresores orgánicos como ácido mercaptoacético. El Na₂S, el cianuro o los agentes Knox son muy eficaces para deprimir la calcopirita y la bornita, mientras que el sulfuro de amonio, el ferricianuro y el ferrocianuro, el hipoclorito de sodio oxidante y el peróxido de hidrógeno son eficaces para deprimir el sulfuro de cobre secundario. El ácido mercaptoacético y otros depresores orgánicos son depresores de sulfuro de molibdeno de nuevo desarrollo, no tóxicos y de gran eficacia, que siguen en fase de promoción.
Para reforzar la separación del cobre y el molibdeno, se pueden utilizar los siguientes métodos:
(1) La densificación y la eliminación de agentes son esenciales antes de la separación del concentrado a granel para eliminar el exceso de agentes en el concentrado a granel y garantizar que la agitación y la separación se lleven a cabo con la concentración adecuada.
(2) El calentamiento por vapor del concentrado a granel a 85-90℃ se utiliza en algunos países para desorber y destruir la película colectora en la superficie del concentrado a granel, a veces con la adición de algo de cal y la introducción de oxígeno o aire. Este método tiene buenos resultados, pero su coste es elevado y el proceso resulta complejo.
(3) El proceso de desactivación que pone la pulpa en bancos de almacenamiento durante mucho tiempo con aire introducido, se utiliza para hacer que la superficie de la calcopirita se oxide y se vuelva hidrófila. También puede hacer que el xantato sea ineficaz porque el xantato en la superficie de la calcopirita y en la pulpa puede oxidarse y descomponerse a pH bajo y cuando se calienta o airea durante mucho tiempo. Por lo tanto, este método puede disminuir la flotabilidad de la calcopirita.
(4) La adición por etapas de sulfuro sódico ayuda a utilizar el calor liberado cuando se disuelve el sulfuro sódico. Parte de la solución de sulfuro sódico se añade al tanque de agitación, mientras que la otra parte se añade en sólido a las celdas más rugosas y más limpias, aprovechando el calor de disolución para aumentar la temperatura de la pulpa y mejorar la depresion de la calcopirita.
(5) La flotación con nitrógeno puede evitar la oxidación del reactivo, reduciendo la dosificación, y se utiliza en Estados Unidos, Canadá y otros países. En la separación de cobre y molibdeno, hay hasta 6 a 8 operaciones de limpieza, lo que resulta en una larga línea de operación, haciendo que los depresores fácilmente se vuelvan ineficaces. La introducción de nitrógeno ayuda a evitar la oxidación y a ahorrar el consumo de Knox en 50%-70%.
(6) Para la limpieza se pueden utilizar columnas de flotación, que presentan una gruesa capa de espuma y son eficientes para la limpieza, reduciendo el número de operaciones de limpieza.
7.2.3.4 Separación por flotación de Mineral de cobre y níquel
El níquel se presenta en forma de pentlandita ((Fe,Ni)₉S₈), millerita (NiS), niquelita (NiAs) y pirrotita con níquel en los minerales de cobre y níquel. La flotabilidad de la pentlandita y la millerita se sitúa entre la calcopirita y la pirrotita, y pueden recogerse con xantatos de alto grado, como el xantato de butilo o de amilo, en pulpa de ácido débil o álcali débil. El sulfato cúprico es el activador de la pentlandita y la cal es su depresor. La separación del cobre y el níquel se realiza principalmente por flotación, mientras que la separación magnética y la concentración por gravedad suelen utilizarse como complemento.
Existen dos procesos de separación por flotación para el mineral de cobre y níquel:
(1) El concentrado a granel de cobre y níquel se obtiene por flotación y, a continuación, se funde para obtener una mata de níquel, que luego se funde y cristaliza en condiciones de reserva de temperatura para producir mineral rico artificial. A continuación, el mineral rico se tritura y se muele para llevar a cabo la flotación en medio con alto contenido de NaOH. Este método proporciona una recuperación relativamente alta, pero también supone un coste elevado. Se utiliza en muchos países para obtener concentrado de cobre y concentrado de níquel seguidos de fundición por separado.
(2) La flotación selectiva se lleva a cabo para obtener concentrado de cobre y concentrado de níquel respectivamente. Este es el caso si hay mucho más cobre que níquel en el mineral y se puede obtener concentrado de cobre con bajo contenido en níquel. Es deseable que el cobre pueda pasar al concentrado de níquel, pero debe evitarse que el níquel pase al concentrado de cobre. Esto se debe a que el níquel se perderá en gran medida durante la fundición del cobre, mientras que el níquel del concentrado de cobre puede recuperarse completamente durante la fundición.
El proceso de flotación de cobre níquel tiene las características de proceso simple, largo tiempo de flotación, menos limpiadores y recuperación temprana de minerales de cobre níquel. La ley de níquel en el concentrado de cobre-níquel es generalmente 4%-8%. La eliminación de la pirrotita es la clave para mejorar la calidad del concentrado de cobre y níquel, por lo que a menudo se utiliza un proceso combinado de flotación y separación magnética. La eliminación de la ganga magnética, como el talco y la clorita, es fundamental para mejorar la calidad del concentrado de níquel.
