IDC ENGINEERING SOLUTIONS

MANTENIMIENTO DE CELDAS DE FLOTACION

1. INTRODUCCIÓN

Los procesos de concentración por flotación juegan un rol preponderante en la

recuperación de especies valiosas de concentrado de minerales valiosos. El número
de variables que inciden sobre los resultados metalúrgicos obtenidos a través de la
aplicación de este proceso a una mina en particular, es muy extenso; por lo que este
manual pretende analizar aspectos básicos para asegurar la mantenibilidad de
equipos de planta de flotación.

La sección de flotación es importante porque: Después de haber chancado y

molido el mineral, ¿hemos obtenido ya los concentrados? claro que NO. Entonces,
¿Dónde se obtienen los concentrados? En la flotación, En la pulpa del overflow de los
hidrociclones ¿Qué hay en esta pulpa? En esta pulpa hay una infinidad de granitos
con valor y sin valor, pero completamente mezclados, entreverados. Entonces lo que
tenemos que hacer ahora es seleccionar todos los granitos de sulfuro de cobre a un
lado, separar los granitos de sulfuro de plomo a otro lado, y lo mismo con las
partículas sulfuro de zinc. Cada uno de estos sulfuros constituye un concentrado y lo
que botamos es el relave. Esto quiere decir que en las celdas de flotación es donde
verdaderamente se realiza la concentración y por lo tanto, es la parte más importante
del proceso de concentración

2. FUNDAMENTOS DE LA FLOTACIÓN

La flotación por espumas es un proceso físico - químico de la concentración de

minerales finamente molidos. El proceso comprende el tratamiento químico de una
pulpa de mineral a fin de crear condiciones favorables para la adhesión de ciertas
partículas de minerales a las burbujas de aire. Tiene por objeto la separación de

Ing. Jesús Donayre Cahua 2

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

especies minerales, divididos a partir de una pulpa acuosa, aprovechando sus

propiedades de afinidad (hidrofílico) o repulsión (hidrofóbico) por el agua. Las especies
valiosas o útiles constituyen una fracción menor del mineral, mientras que las especies
no valiosas o estériles constituyen la mayor parte El carácter hidrofílico o de afinidad
hace que estas partículas se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa, para
finalmente hundirse. El carácter hidrofóbico o de repulsión evita el mojado de las
partículas minerales que pueden adherirse a las burbujas y ascender Estas
propiedades de algunos minerales tienen en forma natural, pero pueden darse o
asentarse mediante los reactivos de flotación

MINERALES HIDROFÍLICOS Son mojables por el agua, constituidos por:

óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente representan la
mayoría de los minerales estériles o ganga. Haciendo que se mojen, permanezcan en
suspensión en la pulpa para finalmente hundirse

MINERALES HIDROFÓBICOS Son aquellos minerales que no son mojables o

son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros
de metales o especies tales como: Grafito, carbón bituminoso, talco y otros, haciendo
de que evite el mojado de las partículas minerales, que pueden adherirse a las
burbujas de aire y ascender Además se puede observar, que los minerales
hidrofóbicos son aerofílicos, ósea tienen afinidad con las burbujas de aire, mientras
que los minerales hidrofilicos son aerofóbicos, ósea no se adhieren normalmente a
ellas.

3. PROCESO DE LA FLOTACIÓN POR ESPUMAS

Los minerales hidrofílicos e hidrofóbicos de una pulpa acuosa se pueden

separar entre sí, después de ser finamente molidos y acondicionado con los reactivos
químicos que hacen más pronunciadas las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas,
haciendo pasar burbujas de aire a través de la pulpa. Las partículas hidrofílicas se van
a mojar y caer al fondo de la celda de flotación. De esta forma se puede separar un
mineral que contiene en los casos más simples dos componentes, un útil y otra estéril,
en dos productos: un concentrado de la parte valiosa y un relave que contiene la parte
estéril La flotación funciona de la siguiente manera: La flotación es algo similar al
lavado de ropa con los detergentes. Ejemplo: Tomemos un recipiente con agua y un
poco de detergente, y agitamos un poco; al agitar se produce una espuma blanca. Si
ponemos ropa para lavar, entonces la espuma se tiñe de oscuro. ¿Qué ha ocurrido?

Ing. Jesús Donayre Cahua 3

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

Simplemente que las partículas de suciedad se han pegado a las burbujas y las han
teñido La flotación es muy similar, ya que las partículas de los sulfuros se pegan a las
burbujas en idéntica forma

4. ELEMENTOS DE LA FLOTACIÓN FASE SÓLIDA:

Está representada por los sólidos a separar (minerales) que tienen generalmente una
estructura cristalina. Esta estructura es una consecuencia de la comparación química
de las moléculas, iones y átomos componentes que son cada uno, un cuerpo
completo. Los factores de importancia en el proceso de flotación, en lo que se refiere a
los sólidos, son los siguientes:

a. Carácter de la superficie aireada en la ruptura del sólido (Tipo de superficie, fuerzas

residuales de enlaces)

b. Imperfecciones en la red cristalina

c. Contaminantes prevenientes de los sólidos, líquidos y gases.

FASE LIQUIDA: Es el agua debido a su abundancia y bajo precio; y también debido a

sus propiedades especificas, constituye un medio ideal para dichas separaciones La
estructura de una molécula de agua investigada por espectroscopia es bastante
compleja; aparece que aproximadamente el 46% de los enlaces es covalente y 54%
es iónico Finalmente hay que subrayar la importancia de las impurezas y
contaminaciones que tiene toda agua natural o industrial. En primer lugar hay que
mencionar la dureza del agua ósea la contaminación natural causada por sales de
calcio, magnesio y sodio. Estas sales y otro tipo de contaminaciones no solo pueden
cambiar la naturaleza de la flotabilidad de ciertos minerales sino también son casi
siempre causa de un considerable consumo de reactivos de flotación con los cuáles a
menudo forman sales solubles A parte de la contaminación inorgánica también la
contaminación orgánica que puede ser mucho más importante y peligrosa,
particularmente si se trata de aguas servidas

FASE GASEOSA: Es el aire que se inyecta en la pulpa neumática o mecánicamente

para poder formar las burbujas que son los centros sobre los cuales se adhieren las
partículas sólidas La función del aire en la flotación tiene distintos aspectos de los
cuales los principales son:

a. El aire influye químicamente en el proceso de flotación

Ing. Jesús Donayre Cahua 4

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

b. Es el medio de transporte de las partículas de mineral hasta la superficie de la

pulpa.

El aire es una mezcla de nitrógeno (78.10%) y oxigeno (20.96%) con pequeñas

cantidades de dióxido de carbono (0,04%) y gases inertes como argón y otros.

5- FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FLOTACIÓN

En toda operación de flotación intervienen cuatro factores principales, que son:

- Pulpa

- Reactivos

- Agitación

- Aire

a. LA PULPA Es una mezcla del mineral molido con el agua, y viene a constituir el
elemento básico de la flotación ya que contiene todos los elementos que forman el
mineral La pulpa debe reunir ciertas condiciones, es decir que el mineral debe estar
debidamente molido a un tamaño no mayor de la malla 48, ni menor a la malla 270,
dentro de este rango de tamaño de partículas, se podrá recuperar de una manera
efectiva las partículas de los sulfuros valiosos (Esto depende básicamente de la
mineralogía de tipo de mineral) Cuando la pulpa contiene partículas gruesas (mayores
a malla 48), debido a una mala molienda, estas partículas tiende a sentarse en el
fondo de las celdas de flotación y pueden llegar a plantar el impulsor de la celda,
atorar la tubería y causar más trabajo que de costumbre (rebasarían los canales, se
atorarían las bombas etc.)

Ing. Jesús Donayre Cahua 5

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

Si la pulpa contiene partículas muy finas (menores a malla 270), la

recuperación de los sulfuros valiosos no va ser efectiva ya que se perderían en forma
de lamas. Al estar la pulpa aguada, el flotador debe cuidar de que las espumas salgan
normalmente de los bancos de limpieza y que no bote mucha espuma en el banco
scavenger. Si la pulpa está muy fina, a la vez debe estar muy diluida, significa que
estamos pasando menos tonelaje por lo tanto estamos perdiendo capacidad Pulpa: El
circuito de molienda nos entrega, el overflow de los ciclones, un producto al que se le
ha chancado y molido y que contiene sulfuros valiosos, ganga y agua; a esto nosotros
llamamos pulpa. La pulpa debe cumplir ciertas condiciones tales como: Densidad y pH
correcto según se requiera Pulpa espesa; Una pulpa espesa (densidad muy alta) nos
indicará molienda gruesa. Si esta pulpa ingresa a los circuitos de flotación, veremos
que no flota o flota muy poco, debido a que los reactivos y el aire no pueden levantar
granos muy grandes aún cuando se agregan cantidades enormes de reactivos.
Además, se perderían también los sulfuros valiosos en los relaves, por falta de
liberación Una pulpa muy fina implica que tenemos una pulpa de densidad baja y
significará que está pasando menos tonelaje. Si bien la cantidad de pulpa que llega a
las celdas es igual, contiene menos sólidos, ya que es una pulpa aguada. Esto quiere
decir entonces que hay fuertes pérdidas de tonelaje. Además, cuando la pulpa es muy
fina hay exceso de lamas que dificultan la flotación; ensuciando los concentrados,
unas veces, y los relaves en otras.

El pH indica la cantidad de cal que contiene el circuito de flotación, esto es, su

alcalinidad; a más cal, la pulpa es más alcalina; a menos cal, menos alcalina. En otras
palabras el pH no es sino la forma de medir la cal en la pulpa. El factor pH se mide de
0 a 14, con un aparato llamado Potenciómetro; de 0 a 6 es ácido y de 8 a 14 es
alcalino. El pH 7 es neutro (ni alcalino ni ácido) y corresponde al agua pura

b. EL AIRE Es un factor importante que sirve para la formación de las burbujas (el
conjunto de burbujas acompañadas de partículas de sulfuros forman las espumas) que
se necesita en las celdas. Por tanto, el aire ayuda a agitar la pulpa Las espumas se
encargan de hacer subir o flotar los elementos valiosos hacia la superficie de la pulpa,
en cada celda o circuito a. El aire se obtiene a través de los ventiladores (Blowers) que
ingresa a baja presión (2- 6 lb/pulg2 = 2-6 PSI) al interior de las celdas de flotación
llenas de pulpa. O También la aeración en los tipos de celdas Sub – A es en forma
natural o del medio ambiente que ingresan a baja presión al interior de la celda

Ing. Jesús Donayre Cahua 6

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

Si se usa mucho aire, se está haciendo una excesiva agitación, provocando

que las espumas se revienten antes de rebosar por los labios de la celda o salgan
conjuntamente con la pulpa, rebalsando las celdas, llevándose consigo a la ganga que
no es necesaria.

Cuando se usa poco aire, la columna de espumas es baja e insuficiente no

pidiéndose recuperar los elementos valiosos, que se pierden en el relave general. La
cantidad de aire se regula de acuerdo a las necesidades requeridas en el proceso En
conclusión, no se debe usar ni mucho ni poco aire. El correcto control del aire y la
altura de las compuertas nos darán siempre una buena espuma. (Con un espumante
bien regulado)

c. LOS REACTIVOS Son sustancias químicas que sirven para la recuperación de los
sulfuros valiosos, despreciando o deprimiendo a la ganga e insolubles. Mediante el
uso de reactivos podemos seleccionar los elementos de valor en sus respectivos
concentrados Para tener un mayor conocimiento de la función específica de cada
reactivo, los podemos clasificar en tres grupos: Espumantes, Colectores y
modificadores; Ya sabemos que en cualquier celda de flotación encontramos agua,
aire, mineral molino y reactivos. Estos reactivos son sustancias que gustan y se
asocian a uno o más de los elementos valiosos, pero no a los otros. Por ejemplo, hay
reactivos que les gusta el aire pero no el agua; hay otros sulfuros que les gusta la
roca, pero no los sulfuros, a otros les gustan los sulfuros, pero no la roca y así
sucesivamente

d. LA AGITACIÓN La agitación de la pulpa nos permite la formación de las espumas

de aire para la flotación, y además nos sirve para conseguir la mezcla uniforme de los
reactivos con los elementos que constituyen el mineral de la pulpa, dentro de la celda.

Ing. Jesús Donayre Cahua 7

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

Además, la agitación, nos evita el asentamiento de los sólidos contenidos en la pulpa ,

podemos decir que la agitación hace los siguientes trabajos:

- No dejar que las partículas se asienten, manteniéndose suspendidos

- Permite una mayor mezcla de los reactivos con la pulpa

a. La agitación en una celda de flotación debe ser moderada. Si es excesiva rebalsa

pulpa en lugar de espumas, también hace que se rompan las burbujas y si es
insuficiente se achica la espuma y no alcanza a rebalsar

b. Cuando la agitación es insuficiente, se disminuye la columna de espuma y no

alcanza a renvalsar las espumas se achican y esto ocurre cuando los impulsores están
gastadas o cuando hay poco aire (tubos de aire atorados)

c. Hay deficiencia de agitación de la pulpa en una celda, cuando: - El impulsor de la

celda esta gastada - El estabilizador esta malogrado - Las fajas en “v” del sistema de
movimiento (polea motriz y polea del árbol de agitación) están demasiado flojas, lo
cual hace que la velocidad del impulsor disminuya

6. CIRCUITOS DE FLOTACIÓN Y EQUIPOS

La flotación es una operación destinada a seleccionar los sulfuros valiosos

contenidos en la pulpa y rechazar la ganga como relave. Pero resulta casi imposible
hacer esta operación en una sola celda y conseguir un concentrado limpio y un relave
igualmente limpio; es necesario que las espumas de las primeras celdas pasen a un
nuevo grupo de celdas que se encarguen de limpiar los elementos indeseables que
hayan logrado flotar con la parte valiosa. Lo mismo ocurre con los relaves de la

Ing. Jesús Donayre Cahua 8

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

primera máquina ya que aún tienen apreciable cantidad de sulfuros valiosos que no se
pueden perder y es necesario recuperarlos en otro grupo de celdas Por esta razón, en
la sección flotación se tiene tres tipos de máquinas(circuitos):

a. De cabeza o Rougher (Desvastadoras)

b. Limpiadora o Cleaner

c. Scavenger Celdas de Cabeza o

Rougher (desvastadoras)

Estas máquinas reciben la pulpa de cabeza procedente de los acondicionadores o de

los molinos. Aquí flota la mayor parte de los sulfuros valiosos. Pero en estas celdas
sólo obtendremos concentrados y relaves “provisionales”. Las espumas obtenidas en
las desvastadoras no es un concentrado final, porque todavía contiene muchas
impurezas

Celdas Limpiadoras

Estas máquinas sirven para quitar la mayor cantidad de las impurezas contenidas en
las espumas del rougher y nos dan finalmente un concentrado, esto se hace a través
de la: 1ra Cleaner, 2da Cleaner y 3ra Cleaner Las espumas de la 3ra cleaner, forman
el concentrado final que va al espesador

Celdas Scavenger

Estas máquinas reciben el relave de la rougher y tratan de hacer flotar el resto de los
sulfuros que no han podido flotar en las celdas de cabeza, ya sea por falta de tiempo,
deficiente cantidad de reactivos, o por efectos mecánicos Pero las espumas que
obtenemos en estas máquinas no las podemos enviar al espesador porque están
sucias, pero tampoco las podemos desechar porque contienen mucho material valioso.
Entonces, ¿Qué debemos hacer? Regresarlas al circuito, en este caso a la cabeza de
flotación.

Productos Intermedios (Medios) Los relaves de las limpiadoras y las espumas de las
agotadoras son productos más ricos que el relave final pero más pobres que los
concentrados finales. Por esta razón, tienen que tratarse nuevamente, a fin de
recuperar la mayor cantidad posible de sulfuros valiosos contenidos en ellos. Estos
productos se llaman intermedios o medios (meddlings) Productos finales

Ing. Jesús Donayre Cahua 9

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

El circuito de flotación nos proporciona dos productos finales:

- Los concentrados

- Los relaves

No siempre se puede señalar que un concentrado y su relave tengan leyes fijas. Esto
depende, en gran parte de la ley de la cabeza.

7. FUNCIONES DE LAS CELDAS DE FLOTACIÓN

Los equipos en los cuales se realizan los procesos de flotación se denominan

celdas de flotación y son construidos de modo que favorezcan la realización del
proceso mediante las siguientes funciones:

- Mantener en suspensión las partículas de la pulpa que ingresa a la celda de

flotación, evitando la segregación de los sólidos por el tamaño o por la densidad

- Formar y diseminar pequeñas burbujas de aire por toda la celda; los

volúmenes de aire requeridos dependerán del peso de material alimentado

- Promover los choques entre partículas minerales y las burbujas de aire con él
fin de que el conjunto mineral-burbuja formado tenga una baja densidad y puede
elevarse desde la pulpa a una zona de espumas, las cuales serán removidas de la
celda conteniendo el concentrado

- Mantener condiciones de quietud en la columna de espumas para favorecer

su estabilidad. También permitir una adecuada evacuación tanto de relaves como de
concentrados, así como la fácil regulación del tanto de relaves como de concentrados,
así como la fácil regulación del nivel de pulpa en las celdas, de su aireación y del
grado de agitación

De acuerdo a lo anterior las celdas de flotación deberán tener zonas

específicas:

Zona de mezcla; aquella en la cual las partículas minerales toman contacto con
las burbujas de aire

Zona de separación; en la que las burbujas de aire se condensan una con otra
y eliminan partículas indeseables que pudieran haber sido arrastradas por
atrapamiento u otro motivo
Ing. Jesús Donayre Cahua 10
 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

Zona de espumas; en la que las espumas mineralizadas deberán tener

estabilidad y ser removidas de la celda conteniendo el concentrado

8. TIPOS DE CELDAS DE FLOTACIÓN

A. CELDAS MECÁNICAS: Se utiliza en forma generalizada en nuestro medio; se

caracterizan por tener un agitador mecánico que mantiene la pulpa en suspensión y
dispersa el aire dentro de ella. A este tipo pertenecen las celdas: Agitair, Denver,
Outokumpu, Wenco, etc.; pueden operar individualmente en bancos de flujo abierto o
divididos en varios compartimientos

Los bancos divididos en celdas por paredes intermedias, son utilizados

especialmente en plantas pequeñas, donde se requiere que el impulsor actúe como
una bomba o en etapas de limpieza donde es necesario un control estricto de niveles
de pulpa, agitación, etc.

Los bancos de flujo libre proporcionan ventajas por su construcción y

mantenimiento más simple y mejor suspensión de las partículas gruesas al eliminarse
las paredes intermedias: Las partes más importantes de estas celdas son:

Árbol, Forros de fondo, Motor, Canal de espumas, Tubería de alimentación

Tubería de aire a baja presión, El difusor, estator Forro lateral.

Ing. Jesús Donayre Cahua 11

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

La aeración en las celdas mecánicas pueden realizarse por insuflación forzada

de aire o por la acción succionante del impulsor; la utilización generalizada de este tipo
de máquinas, frente a las neumáticas se deben a las dos ventajas que
indiscutiblemente ofrecen

- Mantienen adecuadamente los sólidos en suspensión

- Es posible arrancar con relativa facilidad cuando se encuentran cargadas.

La nueva tendencia en la construcción de celdas mecánicas se orientan a

máquinas de gran tamaño, con lo que se logra una reducción en el número de celdas,
mejoramiento en el control y facilitando el mantenimiento

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CELDAS

Aereación con compuertas intermedias para regulación de flujo Con árbol de

impulsión del tipo suspendido, caja metálica de plancha de acero soldado Fondo
revestido con jebe, forros laterales de fierro fundido Doble hilera de paletas para la
extracción de espumas Accionado mediante motores eléctricos, transmisión de fuera
por fajas, poleas y reductor de velocidad - Impulsor y difusor; en acero inoxidable de
alta resistencia al desgaste por abrasión, corrosión e impacto
Ing. Jesús Donayre Cahua 12
 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

La agitación: Se hace en parte con la mariposa y el resto con aire, a baja presión Los
impulsores o mariposas: Cada celda tiene su propio tipo de impulsor o mariposa, hay
celdas que no las tienen Las compuertas: tienen una compuerta para cada celda. Esto
hace que cada celda pueda trabajar independientemente de sus vecinas. trabajan con
batería de 4, 5, 6 o más celdas, todas ellas con una sola compuerta colocada al final
Las válvulas de aire: Tiene la misión de regular la cantidad de aire que entra a la
celda.

B. CELDAS NEUMÁTICAS Son máquinas de flotación que no tienen impulsor

mecánico; la pulpa es agitada por aire comprimido. En este tipo de celdas ocurre un
proceso en contracorriente; el alimento se introduce en la mitad de la columna y el aire
es insuflado por la parte inferior a través de un fondo poroso. Igualmente se añade
agua de lavado por la parte superior, al nivel de espumas, el mineral al caer encuentra
las burbujas en la zona 3 produciendo la mineralización de las burbujas. En la zona 2
se produce un lavado por acción del agua añadida a la altura de las espumas, lo cuál
evita que el material estéril sea atrapado en las espumas que rebosan fuera de la
celda por la zona número 1, arrastrando el concentrado. El relave sale de la celda por
la parte inferior cayendo por los espacios vacíos comprendidos entre los ductos
porosos.

Las celdas columnas al igual que las demás celdas neumáticas en general presentan
el problema de la obstrucción de los insufladores de aire o de los fondos porosos

Ing. Jesús Donayre Cahua 13

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

CUIDADOS PRINCIPALES EN LAS CELDAS Y BANCOS DE FLOTACIÓN

- Limpieza de los labios de las celdas de cada banco

- Que los canales de espumas no presenten huecos

- Limpiar con una varilla la tubería de aire a baja presión

- Revisar la temperatura de los motores

- Chequear las fajas “v”que estén completas, derechas y tengan la tensión correcta

- Cojinetes del eje central bien lubricados

- Que las tuberias de agua a presión no estén atorados

- Mantener correctamente la compuerta desarenadora y las varillas de nivelación de la

pulpa

- Que no le falte tapón en la tubería de aire del eje central

- Evitar el rebalse de la pulpa por los labios de la celda

- Evitar el rebalse delas espumas por el canal de concentrado

Ing. Jesús Donayre Cahua 14

 IDC ENGINEERING SOLUTIONS

- Que las paredes de las celdas no tengan huecos

- Chequear los reactivos adicionados

El fuerte aumento del precio de energía de una parte, y el progreso hecho en el

campo de control del proceso de otra parte, han mostrado claramente que las
máquinas de flotación de gran tamaño son insuperables. Gracias al uso de las
máquinas de gran volumen en vez de las pequeñas en las plantas concentradoras se
han bajado sin excepción considerablemente los costos de operación y mejorando los
resultados metalúrgicos. Además, al construir una nueva planta concentradora es
posible conseguir ahorros considerables tanto en equipos como en construcción

Ing. Jesús Donayre Cahua 15