UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA

FACULTAD DE INGENIERA QUMICATEMA:OPTIMIZACIN DEL TIEMPO DE MOLIENDA EN EL PROCESO DE FLOTACIN DE LA CALCOPIRITA PARA LA OBTENCIN DEL CONCENTRADO DE COBRE.PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUIMICO.PRESENTADO POR:ALARCON BERROCAL KATIA ELIZABETHHUARANCCA QUISPE YEANCARLOSASESOR: Ing. Dr. MIGUEL RAMOS GAMARRA.ICA PER2015

DEDICATORIA

Dedicamos esta tesis y nuestros estudios universitarios a Dios quien nos ha guiado para cumplir los objetivos propuestos y a nuestros padres, por su empeo y confianza depositado en nosotros.

AGRADECIMIENTOS

A nuestros Padres y Hermanos por confiar y creer siempre en nosotros, brindndonos su apoyo en todos los proyectos y tareas relacionadas con nuestra carrera profesional de Ingeniera Qumica.

A nuestro Docente y asesor Ing. Miguel Ramos Gamarra; por la experiencia profesional en el campo de la investigacin y por su invalorable orientacin en el desarrollo de la Tesis.

Tambin nuestro profundo agradecimiento a nuestro docente y amigo al Dr. Humberto Olivera Machado, por brindarnos desinteresadamente su apoyo y compartir sus amplios conocimientos con nosotros.

Finalmente, a los ingenieros Rafael Alarcn Espinoza, Miguel Alarcn Espinoza, quienes muy gustosamente avalaron nuestras pruebas experimentales como tambin a los docentes de la Escuela acadmica de ingeniera qumica por su valioso apoyo en las consultas formuladas para el desarrollo de la Tesis.

RESUMEN

La Industria Minera en el Per es una de las fuentes principales de ingreso de divisas. Segn datos estadsticos la contribucin de la minera en ingreso de divisas el ao de 2009 fue de 950 millones de dlares que signific el 48% del total de las divisas. Por eso, es innegable la importancia de la minera en el desarrollo econmico y social del Pas.Sin embargo, nuestra minera metlica no ferrosa no est diversificada y se puede afirmar que se limita a la explotacin de Plomo, Zinc, Cobre, con pequeos contenidos de Plata y Oro; asimismo, recientemente se han encontrado wolframio y Molibdeno en grandes depsitos de minerales de cobre de baja ley sin explotar, al igual que existen tambin, grandes toneladas de mineral como desecho o rechazos por los pequeos mineros que solo se dedican a la extraccin directa de mineral exportable y desechando la parte de mena con baja ley, que al correr del tiempo constituyen grandes cantidades de mineral de reserva que no son tratados o mejor dicho concentrados. De acuerdo con el panorama expuesto anteriormente y para contribuir con la solucin de la problemtica relacionada con el procesamiento de los minerales sulfurados de cobre, se formul realizar el estudio comparativo entre las eficacias de los colectores Xantatos Z-6 y Z-11 para la flotacin. En este sentido, una vez realizadas las pruebas experimentales siguiendo un diseo factorial y efectuado los anlisis de la informacin recogida se determin, que las eficacias de ambos colectores son similares (probadas estadsticamente al 95% de confianza). Adems, para alcanzar altos rendimientos en la obtencin de concentrados se determin que existen condiciones ptimas en los colectores Z-6 y Z-11 (Z-6: pH=12 y %Xantato = 10; Z-11: pH=10 y %Xantato = 15).

INTRODUCCINActualmente en la produccin minera del Per, los procesos de concentracin por flotacin juegan un rol preponderante en la recuperacin de especies valiosas desde sus respectivas menas; que tiene un gran auge, a pesar de la crisis econmica que afecta globalmente todas las economas, en tal medida que en los primeros meses del presente ao se lleg a alcanzar unos de los picos en las exportaciones mineras ms importantes de los ltimos tiempos.Sin embargo, el sector minero en el Per para mantenerse o superar los niveles de crecimiento necesita mejorar la tecnologa de produccin, ya sea en extraccin de minerales y procesamiento (flotacin, lixiviacin, cianuracin, refinado, etc.). Adems, para esto es necesaria la realizacin de estudios de investigacin para la solucin de los problemas de procesamiento de minerales, como tambin al desarrollo de nuevas tecnologas, que permitan, principalmente, elevar el rendimiento en la flotacin de la calcopirita el cual proviene de un circuito de molienda en forma de pulpa.Uno de los problemas que preocupa en el procesamiento de los minerales es la flotacin, como tcnica que permite separar el metal del mineral por diferencias de densidades. En este caso, los minerales sulfurados de cobre ms importante son calcopirita, molibdenita y pirita, son numerosos los reactivos que se utilizan y que se expenden comercialmente, pero algunos suelen producir mejores grados de separacin que los otros, teniendo en cuenta una granulometra adecuada generada por la molienda. Para contribuir con la solucin de este problema es que se plantea el proyecto de tesis titulado Optimizacin del tiempo de molienda en el proceso de flotacin de la calcopirita para la obtencin del concentrado de cobre, que tiene como finalidad determinar el tiempo optimo necesario para obtener la granulometra adecuada que permita altos rendimientos en la flotacin de calcopirita para obtener concentrados de cobre.

El desarrollo del informe de la presente tesis consta de 5 captulos, de la siguiente manera:En el Captulo I: Marco terico, se desarrolla todos los aspectos bsicos y especializados relacionados con la informacin de la metalrgia del cobre y del procesamiento de sus minerales, principalmente de la chalcopirita.En el Captulo II: Fundamentos de la investigacin, se formula el problema, los objetivos, la hiptesis y las variables de estudio.En el Captulo III: Metodologa de la investigacin, se define el tipo y nivel de investigacin, la muestra de estudio y la estrategia de investigacin siguiendo el mtodo experimental.En el Captulo IV: Flotacin experimental de la calcopirita, siendo estas muestras provenientes de una molienda en diferentes tiempos, a la vez se detallan los materiales, equipos, reactivos y procedimientos experimentales para la flotacin del mineral sulfurado de cobre, como tambin para los anlisis qumicos correspondientes.En el captulo V: Resultados, anlisis y discusin, se efecta el tratamiento de la informacin obtenida, as como la validacin estadstica correspondiente para la prueba de la hiptesis formulada inicialmente. Los Autores.

CONTENIDOCAPITULO I: MARCO TEORICO1.1.Antecedentes :81.2.Bases tericas:121.2.1.Resea histrica del cobre.121.2.2.La chalcopirita211.2.3.Yacimientos de cobre en el Per241.2.4.Yacimiento de minerales de cobre en la provincia de nazca271.2.5.Flotacin para minerales sulfurados de cobre281.2.6.Reactivos del proceso de flotacin391.3.Marco conceptual53CAPITULO II: FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION562.1.Formulacin del problema562.1.1.Situacin problemtica.562.1.2.Problema.562.2.Objetivos572.2.1.Objetivo general572.2.2.Objetivos especficos572.3.Hiptesis572.3.1.Hiptesis general.572.3.2.Hiptesis secundaria.582.4.Variables de investigacin582.5 Indicadores de las variables58

CAPITULO III: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION593.1.Tipo de investigacin593.2.Poblacin y muestra de estudio603.3.Diseo del Mtodo de investigacin603.4.Tcnicas e instrumentos de recoleccin de informacin603.5.Tcnicas de anlisis de datos y resultados61

CAPITULO IV: FLOTACIN EXPERIMENTAL DE LA CHALCOPIRITA.614.1.Determinacin de la humedad del mineral:614.1.1.Equipos y Materiales.624.1.2.Procedimiento Experimental.624.3.Clculo de la densidad del mineral por el mtodo del Picnmetro:644.3.1.Equipos y Materiales644.3.2.Procedimiento experimental.644.4.Molienda.704.4.1.Equipos y materiales.704.4.2.Procedimientos Experimentales.714.5.Clculo del porcentaje de slidos para la flotacin.744.6.Clculo para hallar la cantidad de mineral a emplear en la flotacin.754.7.Clculo para hallar el porcentaje de concentracin de Xantato Z-6.764.9.Flotacin.794.9.1.Equipos y materiales.794.9.2.Procedimiento experimental:804.10.Ley del concentrado.83

CAPITULO V: RESULTADOS, ANLISIS Y DISCUSIN.855.1.Presentacin de resultados.855.2.Anlisis.855.3.Discusin de resultados.855.4.Contestacin de hiptesis.85

CAPITULO I: MARCO TEORICO

1.1. Antecedentes :

La minera y metalurgia del cobre est muy desarrollada en el Per, siendo as que nuestro pas est a punto de convertirse en la segunda minera de cobre ms grande del mundo, detrs de Chile, gracias a los proyectos mineros chinos valuados en U$S 20.000 millones, en tal medida que la produccin de dicho metal constituye un indicador econmico principal para determinar el nivel de crecimiento econmico del Per, en cuanto a las exportaciones en el rubro minero-metalrgico.A pesar del desarrollo tecnolgico en el campo minero-metalrgico en el Per, ltimamente, se estn realizando estudios continuos de investigacin, para el mejor aprovechamiento de los minerales de cobre. Hoy en da ha crecido la expectativa y el inters sobre la optimizacin de procesos metalrgicos para la recuperacin del metal cobre de sus minerales, principalmente de la chalcopirita y calcocita.A continuacin, se mencionan algunos estudios de minera que se han desarrollado en el Per en los ltimos aos.

A nivel internacional: En el ao 2012 se realiz el trabajo de tesis titulado Estudio del efecto del tipo y concentracin de espumante en la selectividad del proceso de flotacin del cobre a escala laboratorio, (Yasna Romina Orozco Lpez, tesis- Universidad Santiago de Chile) cuyo objetivo general fue el estudiode la flotacin de minerales es una tcnica de separacin selectiva de partculas en base a su hidrofobicidad. En ella se utiliza una serie de reactivos, entre los que se encuentran los espumantes, cuya funcin principal es la de contribuir a la formacin de burbujas de tamao pequeo y una fase de espuma estable. En esta tesis se estudia el efecto que tienen los espumantes sobre la relacin entre recuperacin de agua y recuperacin por arrastre de partculas hidroflicas en una celda de flotacin a escala laboratorio. Para estudiar este efecto se realizaron pruebas con espumantes de distinta estructura molecular (alcoholes y polietilenglicoles), primero en ausencia de partculas, para caracterizar el sistema, y posteriormente en presencia de partculas hidroflicas de cuarzo. Por lo cual se lleg a la conclusin que con la presencia de poliglicoles se obtuvo mayor recuperacin de cobre.

A nivel nacional: En el ao 2012 se realiz el trabajo de tesis titulado Implementacin del sistema experto en molinos para optimizar la molienda del circuito de cobre en la planta concentradora de Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A., (Chillcce Aquino Vctor Manuel, Rojas Amaro Roger Hernn, tesis- U.N.C.P) consisti en el estudio de la empresa minera Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A. que actualmente explota y beneficia minerales de cobre y molibdeno. La molienda es la ltima etapa en el proceso de conminacin de las partculas de minerales y por lo mismo una molienda ptima es la clave para una buena liberacin del mineral incluyendo eficiencia del circuito. En la actualidad esta empresa minera viene realizando trabajos de implementacin y poniendo en marcha circuitos pilotos que le permitan mejorar la liberacin de las partculas valiosas del mineral y as obtener el tamao ptimo de liberacin, ya que este mejorara enormemente la calidad de molienda ms fina que conllevara a una mejora en la recuperacin en el concentrado de cobre y molibdeno, ahora que el precio para estos metales son favorables, la empresa ha decidido voluntariamente en invertir con la implementacin del Sistema experto para mejorar la calidad de molienda.

En el ao 2011 se realiz el trabajo de tesis titulado Optimizacin del proceso de flotacin de calcopirita con Metabisulfito de Sodio Y carbn activado en la Empresa Administradora Chungar S.A.C., (Prez Remigio, Anderson , Tesis- Universidad Nacional Centro Del Per)El presente trabajo tiene como finalidad optimizar el proceso de flotacin de la Calcopirita con Metabisulfito de Sodio (Na2S2O5) y el Carbn Activado puesto que el desplazamiento del Plomo en el concentrado de Cobre es elevado, por consiguiente el grado del concentrado de Cobre es bajo. La dosificacin del Metabisulfito de Sodio cumplir un rol importante en la ley y el grado de recuperacin de la Calcopirita. Asimismo, el Carbn Activado est concebido para eliminar cualquier presencia de colector residual de la pulpa, del mismo modo contribuir a la mejora de resultados. En el ao 2005 se realiz la tesis titulada Optimizacin del proceso de flotacin de concentrado de cobre en la Compaa Minera Yauliyacu S.A mediante diseos experimentales , (Jorge Andrs Castro Chamorro , tesis UNMSM) , el presente trabajo de investigacin se ha realizado en la Planta Concentradora de la Empresa Minera Yauliyacu S.A., Huarochir, Regin de Lima; el cual tiene por objetivo la evaluacin Metalrgica de los parmetros que intervienen en el proceso de flotacin de minerales en el circuito de cobre, para poder solucionar los problemas de alto contenido de Fe en el concentrado de cobre y minimizar los contenidos de cobre que se van al relave.Para tal efecto recurrimos a la ayuda de los diseos experimentales para evaluar y optimizar los parmetros que influyen en el proceso de flotacin, y es una forma eficaz y apreciable de reducir los costos de investigacin en la evaluacin de parmetros del proceso.

A nivel local: En el ao 2000 se desarroll la tesis titulada Proyecto de ampliacin del circuito de flotacin de sulfuros de cobre en celdas gigantes en la unidad de produccin Cuajone SPL., (Navarro Sologorr Julio Hermilio, Ramrez Muoz Rafael Augusto, tesis-UNICA) en donde se toma en consideracin la ampliacin del circuito de flotacin de sulfuros de cobre en celdas gigantes en la unidad de produccin Cuajone SPL, proyectndose a tratar 96000 TM/d mediante una ampliacin de la planta de flotacin. Se determina as que este estudio es muy favorable debido a que cumple con las expectativas deseadas sin aumento o disminucin de trabajadores, como tambin la reduccin del consumo de energa y el consumo de reactivos. En el ao 2004 se desarroll la tesis titulada Instalacin de una planta para el tratamiento de minerales y/o relaves de cobre, (Paredes Salazar Fernando, Ravello Ormeo Manuel, tesis-UNICA) consistente en probar que los procesos hidrometalrgicos tienen la ventaja de un menor consumo energtico y de ser ambientalmente ms limpios que los piro metalrgicos. Asimismo, se determinaron los parmetros para la construccin e instalacin de las mquinas y equipos de proceso. En el ao 2004 se realiz el trabajo de tesis titulado Estudio metalrgico para el tratamiento de minerales aurferos con contenido de cobre, (Cano Amado Domingo Carlo, Maran Hinostroza Henry Miln, tesis-UNICA) cuyo objetivo general fue el estudio del tratamiento de los minerales aurocuprferos, que por estar el cobre ligado al oro en ms de un 1% de ley, la mediana y pequea minera lo dejan de lado, esto porque el cobre es un cianicida, lo que implica altos consumos de cianuro. Por lo tanto, se demuestra que tratarlos por mtodos convencionales es antieconmico; se concluy que s es posible tratar dichos minerales aurocuprferos, y que los costos de instalacin e infraestructura de la planta, diseada para este tipo de mineral, es factible y se puede procesar con gran facilidad, generando tambin una buena rentabilidad. En el ao 2004 se realiz la tesis titulada Estudio de investigacin para la recuperacin de cobre de las aguas de mina, (Huamn Ramos John Alberto, Simn Ochoa Joel Alberto, tesis-UNICA) consisti en el estudio para la recuperacin del cobre por cementacin y, asimismo, determinar los parmetros de acidez, flujo volumtrico y rendimiento. Se concluy que s se puede recuperar el cobre metlico por cementacin utilizando el pH adecuado de trabajo; adems, se comprob que la reaccin qumica requiere una cantidad de reactivo adicional a la estequiometra para precipitar el cobre. Asimismo, teniendo en cuenta que la velocidad de reaccin aumenta significativamente con el incremento de temperatura, se trabaj a una temperatura de 60 C, con lo que se logr disminuir el tiempo de proceso, logrando obtener una buena calidad del cemento de cobre. Finalmente, en el ao 2008 se realiz la tesis titulada Sintetizacin y caracterizacin de un floculante selectivo para la concentracin de minerales chalcopirita, pirita y galena, (Barrientos Minaya Johan Leonardo, tesis-UNICA) cuya finalidad fue determinar la factibilidad econmica del floculante selectivo XPV2000. Se concluy que las mezclas de minerales bajo condiciones especficas floculan selectivamente con el XPV-2000 a un pH de 11 para la pirita y a un pH de 3 para la chalcopirita.

Claramente podemos notar, que en los antecedentes expuestos no existe hasta la fecha un caso especfico sobre la optimizacin del tiempo de molienda para la flotacin del cobre a partir de la chalcopirita. Mayormente, se hacen referencias sobre diseo, ampliacin, instalacin de plantas para el procesamiento de minerales de Cu (oxidados y/o sulfurados).1.2. Bases tericas:

1.2.1. Resea histrica del cobre.El uso delcobre y aleaciones con base cobrese remonta delNeolticohasta nuestros tiempos, con ms de 11.000 aos de historia, perfilndose siempre como un metal vital para la evolucin tecnolgica de la humanidad. En homenaje a ste noble metal, desglosamos muy brevemente su historia y logros.El cobre es el metal ms utilizado por la humanidad desde la antigedad, cuyos primeros usos pueden remontarse antes del 8000 AC. Se cree que su nombre proviene de la isla de Chipre, que en la antigedad proporcionaba el metal a las ciudades estado griegas, el Imperio Romano y otras civilizaciones que se baaban a orillas del mar Mediterrneo. Los romanos lo conocan como Tierra de Chipre (aes cyprium), ms tardecuprum. La palabracuprumse encuentra por primera vez en textos de Spartianus en el 290 DC. Las palabras actuales cobre, kupfer (alemn), copper (ingls), coppar (sueco) y cuivre (francs) descienden del trmino latn. A su vez se cree que la denominacinaes cypriumproviene del trmino asirio kipar, que los asirios haban usado para nombrar a la isla de Chipre, tan rica en yacimientos de cobre en esa poca.

La Edad del Bronce y el Antiguo Egipto, el Neoltico las vetas de cobre aparecan ocasionalmente, y ste poda ser trabajado con facilidad martillendolo. En Egipto se crearon armas y utensilios en el 4000 AC con cobre y se establecieron determinadas aleaciones con otros metales. Aproximadamente a los 3000 AC, el periodo conocido como laEdad del Broncese extendi el uso de las aleaciones de Cobre-Estao (Bronces), y 2000 aos ms tarde ya aparecieron las aleaciones Cobre-Zinc (Latn). Mientras tanto, en los antiguos reinos de la China, se empezaron a usar las aleaciones de Cobre-Nquel-Zinc (similares a la Alpaca) bajo el nombre de Packfong.Las civilizaciones romana y griega tambin disponan del conocimiento de las aleaciones de cobre ms importantes, que constituan la base de sus conocimientos tcnicos, dado que el trabajo del hierro todava deba perfeccionarse y el plomo era apenas conocido. Se le dio un uso muy variado en esos tiempos remotos, entre ellos: la empuadura de espadas, grifera, corazas y espejos de mano, que son un buen ejemplo indicativo de la diversidad de propiedades del cobre, que como ningn otro metal, pudo llegar a satisfacer las necesidades tan variopintas de una cultura clsica avanzada. Los restos encontrados del metal, as como los utensilios derivados de l son testimonios silenciosos del comercio establecido del cobre que haba entre civilizaciones a lo largo de la historia.En periodos histricos ms recientes cabe comentar que el peso de la extraccin del cobre recaa en Europa, hasta el auge de la Revolucin industrial, donde la gran demanda hizo que las reservas no pudieran dar abasto o hasta en algunos casos, se agotaran. Tambin hay que aadir que a partir del siglo XIX empezaron a usarse los metales como el Nquel y el Aluminio para la obtencin de aleaciones Cobre-Aluminio (Bronces de Aluminio) y aleaciones Cobre-Nquel (cupronqueles). La aparicin de diversas nuevas tecnologas, como el descubrimiento de la dinamo por Werner von Siemens en el 1866, y la produccin econmica de corriente elctrica en grandes cantidades, elev todava ms las demandas de cobre por parte de la industria y de artesanos. En el ao 1866 se generaron unos 100.000 Tm de cobre, cien aos ms tarde (1976) fueron 7.854.100 Tm y en el 2006 se produjeron hasta 12.000.000 Tm de cobre.Y en nuestro pas, El cuarto o quinto milenio A.C. se producen transformaciones importantes debido a cambios climatolgicos.La agricultura presupone sedentarismo porque entre cosecha y cosechael hombretiene tiempo para inventar nuevos utensilios; perfeccionarlos y darles formas artsticas. Para este entonces el cobre ya se conoce.Uno de los artefactos de cobre ms antiguo que se haya conocido en esta poca. Se trata de un pedazo de cobre laminado que probablemente colg de un collar u otra pieza de joyera. Esta pieza es de alrededor del ao 50 de nuestra era y fue encontrada en Moquegua. Elhombreno slo conoce la agricultura, conoce lacermica, la orfebrera y tambin construye viviendas y templos.Todo este progreso conlleva el advenimiento de lasguerrasya que el hombre se enfrenta por la tenencia dela tierray delagua. Es necesario entonces perfeccionar lasarmas. Finalmente todo ello exige la formacin de unaclasedirigente que entre muchas cosas utiliza vestidos y ornamentos que la distinguen como tal. A esta etapa se le conoce con el nombre de periodo formativo.Poco a poco aprendi a trabajar con metales, pas deprocedimientos poco elaborados demetalurgiaa destrezas que perfeccionaran en etapas posteriores. Sin embargo, no es un hombre minero.Hay evidencia de trabajo metalrgicos en Chongoyape -Lambayeque, de clara influencia Chavn y los de laculturaVicus -Chulucanas, Piura- que trabajaron especialmente el cobre, el oro y el cobre dorado con la tcnica llamada Mise en Couleur" que consista en atacar la superficie de una aleacin de cobre y oro mediantecidosque extraan del jugo deplantasque corroan el cobre dejando intacto el oro. Caracteriza a la metalurgia de esta cultura los pectorales de cobre dorado, provista de abundantes colgajos.Ms sofisticada an es la metalurgia "Fras" -Ayabaca, Piura. Al trmino del periodo formativo empieza el apogeo cultural. Las culturas que pertenecen a esta poca son: Mochica, Nasca, Tiahuanaco y Huari. Los Mochicas, notables alfareros, heredaron una magnfica tradicin metalrgica de sus antepasados los Vicus. Los Nasca, famosos por el cromatismo y el extraordinario brillo de su cermica, as como el gran despliegue decoloresde su tapicera tuvieron manifestaciones artsticas metalrgicas aunque fueron ms pobres en comparacin con la tradicin nortea.La Cultura Tiahuanaco y Tiahuanaco-Huari abarcaron la zona del Antiplano hasta la zona de Ayacucho y de ah amplan su zona de influencia hasta el norte del Per, en periodos histrico sucesivos. Entre los aos 500 a 700 de nuestra era, florecieron los metalurgistas de Tiahuanaco. Aleaban el cobre conestaopara fabricar bronces duros y resistentes, as como piezas fundidas con finos detalles. Fundieron barras especiales de cobre que utilizaron para asegurar piedras gigantescas de edificios especialmente imponentes. Luego fue la hegemona de los Huari, de ellos nos queda entre otras cosas una porra de cobre, la primera arma de metal, utilizada para la defensa de Cerro Bal -Moquegua.

1.2.1.1. El cobre.

Elcobre(dellatncuprum), cuyo smbolo esCu, es elelemento qumicodenmero atmico29. Se trata de unmetal de transicinde color rojizo ybrillometlico, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo despus de la plata). Gracias a su alta conductividad elctrica,ductilidadymaleabilidad, se ha convertido en el material ms utilizado para fabricarcables elctricosy otros componenteselectrnicos.El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecnicas, aunque tienen una conductividad elctrica menor.

Figura N 1: Metal, rojizo.

Las ms importantes son conocidas con el nombre debroncesylatones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puedereciclarun nmero casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecnicas.Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en laprehistoria. El cobre y su aleacin con elestao, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamadoEdad del CobreyEdad del Broncea dos periodos de la Antigedad.El cobre es uno de los metales de mayor uso, de apariencia metlica y color pardo rojizo. El cobre es un elemento de transicin de la tabla peridica, y su nmero atmico es 29.Su punto de fusin es de 1083 C, mientras que su punto de ebullicin es de unos 2567 C, y tiene una densidad de 8,9 g/cm3. Su masa atmica es 63,546 u.m.a. Tiene elevada conductividad del calor y electricidad, gran maleabilidad y ductilidad, adems de su belleza. Debido a su extraordinaria conductividad, slo superada por la plata, el uso ms extendido del cobre se da en la industria elctrica. Su ductilidad permite transformarlo en cables de cualquier dimetro, a partir de 0,025 mm. La resistencia a la traccin del alambre de cobre estirado es de unos 4200 kg/cm2. Puede usarse tanto en cables y lneas de alta tensin exteriores como en el cableado elctrico en interiores, cables de lmparas y maquinaria elctrica en general: generadores, motores, reguladores, equipos de sealizacin, aparatos electromagnticos y sistemas de comunicaciones.En la mayora de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidacin bajos, siendo el ms comn el +2, aunque tambin hay algunos con estado de oxidacin +1.Informacin General: Nombre, Smbolo, Nmero: Cobre, Cu, 29 Serie Qumica: Metales de transicin. Grupo, Periodo, Bloque: 11, 4, d Masa Atmica: 63,536 u Configuracin Electrnica: [Ar] 3d104s1 Dureza Mohs: 3.0

Propiedades Fsicas: Estado Ordinario: Solido (diamagntico) Densidad: 8960 kg/m3 Punto de fusin: 1357,77K (1084,62C) Punto de Ebullicin: 2835 K (2562C) Entalpia de vaporizacin: 300 kJ/mol Entalpia de fusin: 13.1 kJ/mol

Otros: Estructura cristalina: Cubica centrada en las caras. Calor especfico: 385J/ (Kg) Conductividad elctrica: 58,108 106 S/mConductividad trmica: 400W/(K.m) Velocidad del sonido: 3570m/sa 293,15K(20C)

Qumica: cobre puro, con pequeas cantidades de plata, bismuto, mercurio, arsnico y antimonio. Se disuelve en HNO3 concentrado.Forma de presentarse: los ms frecuentes son los grupos dendrticos arborescentes, pero aparece tambin cristalizado, siendo el octaedro la forma ms frecuente en la que se presenta. Gnesis: en la zona de oxidacin delos depsitos de cobre, los yacimientos primarios estn asociados alavas baslticas, donde el cobre nativo aparece como resultado de reaccin de soluciones hidrotermales con minerales de xidos de hierro.Cristalografa:Sistema y clase: Cbico, holodrico (4/m3 2/m).Como se muestra en la figura N 2.Grupo espacial: Fm3m a = 3.615 ; Z = 4.

Figura N2. Esquema cristalogrfico del Cobre.Aplicaciones: El cobre se utiliza muchas veces con un gran nivel de pureza, cercano al 100% y/o como aleado con otros elementos. El cobre puro (Fig. N 3) se emplea principalmente en la fabricacin de cables elctricos.

Figura N 3: Cobre Puro.El cobre es el metal no precioso con mejor conductividad elctrica, por lo cual se emplea en la electricidad y telecomunicaciones. Tambin se emplea en los medio de transporte como radiadores gracias a su alta conductividad trmica y resistencia a la corrosin. Debido a que resiste a la corrosin se emplea tambin en la construccin y ornamentacin, y cabe mencionar que un uso muy notorio son las monedas.

1.2.1.2. Minerales de cobreExiste una diversidad de especies mineralgicas que contienen cobre, en la mayor parte del mundo son los minerales sulfurosos como: Calcocita (Cu2S), Covelita (CuS), Chalcopirita (CuFeS2), Bornita (Cu3FeS3) y Enargita (Cu3AsS4).

Figura N 4:Calcocina

Figura N 5:Covelina

Figura N 6:Chalcopirita

Adems de estas especies mineralgicas hay tambin minerales oxidados como son la cuprita (Cu2O), tenorita (CuO), malaquita (Cu2CO3(OH)2), azurita (Cu3(CO3)2(OH)2), crisocola ((Cu.Al)4H4(OH)8 Si4O10 nH2O) y brocantita (Cu4SO4(OH)6), que contienen cobre metlico.

Figura N 7:Cuprita

Figura N 8: Azurita

Estas especies mineralgicas son las que mayormente se procesan en el Per segn las informaciones obtenidas, ya que este posee una gran variedad de minerales.

1.2.2. La chalcopiritaLachalcopiritaes lamenadecobrems ampliamente distribuida. Del griegokhalks, cobre ypyrs, fuego o pirita, literalmente pirita de cobre. Qumicamente es un disulfuro de hierro y cobre metalizado, de la clase 2 segn laclasificacin de Strunzde los minerales.Los cristales son pseudotetraedros, corrientemente con recubrimiento detetraedritaotenantita. La mayora de las veces se la encuentra en forma masiva y las pocas veces que se ven los cristales estn muy maclados y aplanados.

Figura N 9: Mineral chalcopiritaForma una serie de minerales desolucin slidacon laeskebornita(CuFeS2), sustituyendo gradualmente el anin sulfuro por el seleniuro.Se clasifica dentro de los sulfuros.Es un mineral muy comn en los filones de sulfuros diseminados por lasrocas gneas. Puede formarse y encontrarse en: rocaspegmatitasneumatolticas, rocashidrotermalesde alta temperatura, depsitos de metamorfismo de contacto, as como constituyente primario de rocas gneas bsicas. En los yacimientos de cobre suele ser el principal mineral de este metal que aparece. Es la principal minera del cobre. Casi dos tercios de su peso son de hierro y cobre, ambos metales de gran aplicacin industrial, pero por su valor en el mercado es extrado el cobre con alto rendimiento econmico.Las principales caractersticas de la chalcopirita son las siguientes: Categora: mineral sulfuroso Formula qumica: Nombre qumico: Sulfuro de cobre (II) y Hierro (II). Nombre comn: Calcopirita o Chalcopirita. Composicin: Cobre: 34,5 %, Hierro: 30,5 %, Azufre: 35 % Presentacin: comnmente se encuentra en masas compactas, empaadas o con irisaciones siendo los cristales muy raros. Las chalcopirita se confunde fcilmente con la pirita, pero su color es ms amarillento; se encuentra en general en vetas metlicas o en rocas ms antiguas asociada con la pirita o sulfuro de hierro. Color: amarillo latn, amarillo miel Raya: negra verdosa. Dureza: 3,5 4,0 (Escala de Mohs) Gravedad especifica: 4,1 4,3. Densidad: 4.1 g. /cm3. Lustre: metlico. Exfoliacin: poco marcada. Fractura: concoidea o irregular. Sistema cristalogrfico: Tetragonal, escalenodricoVariedades principales Calcopirita estaosa: Con estao. Calcopirita aurfera: Con oro.

1.2.3. Yacimientos de cobre en el Per

Southern Per Copper Corp. Suc. del Per. Ubicacin: Cuajone (Moquegua); Toquepala. Produccin: Concentrado de Blster y cobre refinado, concentrado de Molibdeno, Zinc Compaa Minera AntaminaS.A. Ubicacin: En el distrito de San Marcos, en la Regin Ancash. Produccin: Concentrado de cobre, zinc, molibdeno, plomo. Compaa Minera Bhp Billiton Tintaya S.A. Ubicacin: Provincia de Espinar en Cusco. Produccin: Ctodo de cobre (oxido de cobre); concentrado de cobre (sulfuro de cobre). Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A. Ubicacin: 30 Km de la ciudad de Arequipa. Produccin: Concentrado de cobre y Molibdeno. Compaa Minera Doe Run Per S.R.L. Ubicacin: Localizada en los Andes Centrales del Per, Complejo metalrgico de la Oroya y de la Mina Cobriza en Huancavelica Produccin: Concentrados de Zinc, Plomo, Plata, Oro, Cobre. Compaa Minera Condestable S.A. Ubicacin: En la cumbre de la Cordillera Occidental entre el departamento de Hunuco (Provincia de Lauricocha, Distrito de San Miguel de Cauri) y Lima (Provincia de Oyn) Produccin: Concentrado de Cobre, Zinc, Plomo. Compaa Minera Atacocha S.A. Ubicacin: En la Sierra Central del Per a 15 Km al Nor Este de Cerro de Pasco. Produccin: Concentrado de Plomo, Cubre, Zinc, Plata, Oro. Compaa Minera Volcan S.A. Ubicacin: Km. 120 Carretera Central Casa palpa Per. Produccin: Concentrado de Cobre, Plomo, Zinc, y Plata. Empresa Minera Pan American Silver S.A.C. Mina Quiruvilca. Ubicacin: A 130 Km. De la ciudad Costea de Trujillo. Produccin: Concentrado de Cobre, Plata, Plomo, Zinc.

Compaa Minera Milpo S.A. Ubicacin: Cuenta con unidades como el Porvenir (Pasco), La mina Atacocha (Pasco), mina Chapi (Moquegua), Mina Cerro Lindo (Ica), Refinera Ivan (Antofagasta - Chile). Produccin: Concentrado de Zinc, Plomo, Cobre, Sulfatos de Cobre y Ctodo de Cobre. Compaa Minera Colquisiri S.A.C. Ubicacin: Al Norte de Lima y al Oeste de la Ciudad de Huaral. Produccin: Concentrado de Cobre, Plata, Plomo, Zinc. Sociedad Minera El Brocal S: A. Ubicacin: Distrito de Tinyahuarco (Pasco) Produccin: Concentrado de Cobre, Plata, Cobre y Plata.

Sociedad Minera Corona S.A. Ubicacin: Distrito de Allis, provincia de Yauyos, Departamento de lima. Produccin: Concentrado de Plomo, Cobre, Plata y Zinc. Compaa Minera Casapalca S.A. Ubicacin: Sierra de la Regin de Lima. Produccin: Concentrado de Plata, Zinc y Cobre. Compaa Minera Buenaventura S.A. Ubicacin: Opera en diversos lugares del Per; Orcapampa, Ucucchacua, Antapite, Julcani, Ishihuenca y Shila-Paula. Produccin: Concentrado de Oro, Plata, Cobre, Plomo y Zinc.

Compaa Minera Antapaccay S.A. Ubicacin: Est ubicada provincia de Espinar, regin Cusco. Produccin: Planta concentradora (lnea nica) de mineral sulfurado mediante trituracin/flotacin. Compaa Minera Argentum S.A. Ubicacin: Provincia de Yauli, Departamento de Junn. Produccin: Concentrado de cobre, oro, plomo, plata, zinc Compaa Minera Caudalosa S.A. Ubicacin: Distrito de Huachocolpa, provincia y departamento de Huancavelica. Produccin: Produce principalmente plomo y zinc. Compaa Minera Raura S.A. Ubicacin: Opera la mina San Miguel de Cuari en la Regin Hunuco. Produccin: Minerales no ferrosos y polimetlicos como el zinc, plomo y concentrados de cobre. Compaa Minera San Nicols S.A. Ubicacin: Cuenca del ro Tingo Maygasbamba, provincia de Hualgayoc, en Cajamarca. Produccin: Concentrado de cobre, oro, plomo. Minera Chinalco Per S.A. Ubicacin: Provincia de Morococha, en Junn. Produccin: Produce metales raros, metales no ferrosos y cobre.

1.2.4. Yacimiento de minerales de cobre en la provincia de nazca

Ica es un departamento generalmente agrcola y minero, siendo la provincia de Nazca fundamentalmente minera. En Nazca los principales yacimientos de minerales sulfurados de cobre se encuentran en las siguientes minas:

Corporacin MINERA LIBRA S.A.C.

Este yacimiento est reconocido, por el ministerio de energa y minas, ya que en su mayora son artesanales, no reconocidos mediante ley.

Nota N 1: Cabe mencionar que la ciudad de nazca predomina por sus numerosas plantas concentradoras, mas no de yacimientos mineros, los minerales a concentrar en dichas plantas provienen de diferentes yacimientos, en su mayora de la zona sur, y sureste del pas.

Para las pruebas experimentales requeridas por el proyecto de investigacin se trabaj con la calcopirita, un mineral sulfuroso de cobre proveniente del yacimiento SANTA MONICA, provincia de Lucanas, Regin de Ayacucho.

1.2.5. Flotacin para minerales sulfurados de cobre

1.2.5.1. El proceso de flotacinSe define la flotacin como un proceso de concentracin de minerales en el cual se procura separar las partculas de menas tiles de estriles o gangas, mediante un tratamiento fsico-qumico que modifica su tensin superficial para lograr que burbujas de aire finamente divididas se adhieran a las primeras y las enriquezca en una espuma.En vista de esta ltima caracterstica, este proyecto recibe tambin el nombre de flotacin de espuma (froth flotation).tiene sobre otros procedimientos de concentracin, puramente fsicos, la ventaja de: Tener flexibilidad suficiente para concentrar selectivamente, es decir, con produccin de concentrados limpios y de alta ley, todos los minerales sulfurados y la mayora de los no sulfurados y oxidados. Mediante combinaciones (o formulaciones) adecuadas de aditivos o reactivos de flotacin. Adaptarse fcilmente al tratamiento en gran escala y con ayuda de tcnicas automticas de control y medicin, a pulpas de mineral con granulometra de amplia gama: entre 48 mallas/pulgadas hasta unos pocos micrones. Integrarse fcilmente con tcnicas modernas de molienda y clasificacin, as como con medios mecanizados de manejo de productos, tales como bombeo y separacin solido/liquido.

Figura N 10: Esquema de flotacin por EspumaEl proceso esencial de la flotacin comprende la anexin de partculas minerales a las burbujas de aire, de tal modo que dichas partculas son llevadas a la superficie de la pulpa mineral, donde pueden ser removidos. ste proceso abarca las siguientes etapas.a) El mineral es molido hmedo hasta aproximadamente 48 mallas (297 micrones)b) La pulpa que se forma, es diluida con agua hasta alcanzar un porcentaje de slidos en peso entre 25% y 45%.c) Se adiciona pequeas cantidades de reactivos, que modifican la superficie de determinados minerales.d) Otro reactivo, especficamente seleccionado, se adiciona para que acte sobre el mineral que se desea separar por flotacin. este reactivo cubre la superficie del mineral hacindola aeroflico e hidrofbica.e) Luego se adiciona otro reactivo, que ayuda a establecer una espuma estable.f) La pulpa qumicamente tratada en un depsito apropiado, entra en contactos con aire introducido por agitacin o por la adicin directa de aire a baja presin.g) El mineral aeroflico, como parte de la espuma, sube a la superficie de donde es extrado. la pulpa empobrecida, pasa a travs de una serie de tanques o celdas, con el objeto de proveer tiempo y oportunidad a las partculas de mineral para contactar burbujas de aire y pueden ser recuperadas en la espuma.Por lo tanto, podemos sealar que la flotacin es un macro fenmenos de hidrofobicidad y de aerofilicidad de la superficie de los minerales, que se desean recuperar.Cabe mencionar que en este proceso de flotacin existe el contacto de tres fases liquido (agua), solido (mineral) gaseoso (aire).Para que la flotacin de minerales sea efectiva, se requiere de los siguientes aspectos.Reactivos qumicos en la flotacin del cobre Colectores; Son compuestos qumicos orgnicos que actan selectivamente en la superficie de ciertos minerales, hacindolas repelentes al agua y asegurando la accin de las burbujas de aire, hacindolas aeroflicas. Espumantes; Son sustancias orgnicas de superficies activas heteropolares, que se concentran por absorcin en las interfaces aire-agua, ayudando a mantener a las burbujas de aire dispersas y evitando su coalescencia. Modificadores; Dentro de estos tenemos a los depresores, activadores, dispersantes y sulfurantes.

Equipos y componentes del proceso de flotacin de cobre Diseo de celda; En funcin a este podremos determinar la cantidad de mineral optimo a utilizar en el proceso. Sistema de agitacin; ser el que permita una eficiente combinacin de las fases presentes para un buen proceso. Flujo de aire; La aireacin permitir aumentar o retardar la flotacin en beneficio de la recuperacin o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotacin, junto con el mineral y el agua. Configuracin y control de los bancos de celdas; La flotacin de minerales se lleva a cabo en los llamados bancos de celdas o mquinas de flotacin, la que ha venido evolucionando en sus formas geomtricas, en sus formas de agitacin de la pulpa, as como en sus tamaos.

Parmetros y variables de operacin en el proceso de flotacin de cobre Velocidad de alimentacin; el cual se terminara en funcin a la capacidad de la planta y las toneladas de mineral a procesar. Mineraloga; las especies mineralgicas dentro de una mena, no son de la misma dureza. Esto significa que en el proceso de reduccin de tamao, las especies ms blandas se desintegran en mayor proporcin que las duras. Tamao de partcula; Adquiere gran importancia dado que la flotacin requiere que las especies minerales tiles tengan un grado de liberacin adecuado para su concentracin. Densidad de pulpa;Existe un porcentaje de slidos ptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos. PH; La flotacin es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotacin selectiva. Cada frmula de reactivos tiene un pH ptimo ambiente en el cual se obtendra el mejor resultado operacional. Comnmente se emplea cal, NaOH, Na2CO3. Velocidad de agitacin; La velocidad de agitacin es un parmetro que puede influir en el desarrollo del proceso, siendo necesario un equilibrio entre la buena homogeneizacin y la correcta funcin de los insumos para la flotacin. Tiempo de Residencia; El tiempo de residencia depender de la cintica de flotacin de los minerales de la cintica de accin de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de slidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes. Calidad del Agua; En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculacin de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y slidos en suspensin, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculacin.

1.2.5.2. Mecanismo de flotacinPara estudiar el mecanismo de la flotacin es suficiente, en principio, enterarse con todo detalle de lo que sucede entre una partcula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unin estable.Con respecto a las partculas de minerales, es sabido que pocas de ellas tienen propiedades hidrofbicas suficientemente fuertes como para que puedan flotar. En primer lugar, en la gran mayora de los casos hay que romper enlaces qumicos (covalentes y inicos principalmente) para efectuar la liberacin del mineral. Esto inmediatamente lleva a la hidratacin de la superficie mineral.En resumen, es necesario hidrofobizar las partculas minerales en la pulpa para hacerlas flotables. Esto se efecta con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos heteropolar, o sea, una parte de la molcula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con propiedades inica igual a propiedades elctricas.Para facilitar la absorcin de estos reactivos sobre la superficie de las partculas minerales hay que crear condiciones favorables en la capa doble de cargas elctricas, lo que se hace con los reactivos llamados modificadores.La partcula mineral queda cubierta por el colector que se afirma en su red cristalina por medio de su parte polar, proporcionndole con la parte apolar propiedades hidrofbicas (propiedades no mojables)El otro componente del futuro agregado partcula-burbuja es la burbuja de aire. Esta es necesaria para: Recoger las partculas en la pulpa. Transportarlas hacia la superficieLas experiencias con inyeccin directa de aire en la pulpa generalmente dan resultaos negativos si no se emplea un espumante, por cuanto el aire se distribuye en forma dispareja, las burbujas son inestables y se asocian una con otras. Al agregar el espumante, se estabilizan, se obtiene el tamao y la dispersin del aire es pareja.Los espumantes, que son reactivos tensoactivos, se absorben selectivamente en las interfaces gas lquidos. Las partes polares de estos compuestos tensoactivos se orientan hacia el agua y la parte polar hacia la burbuja misma.Las partculas y burbujas estn en una constante agitacin, debido a los rotores de las mquinas de flotacin, de modo que para realizar su unin son necesario: Su encuentro. Condiciones favorables para formar el agregado.El encuentro se realiza por el acondicionamiento y la agitacin dentro de la maquina misma.

Figura N 11: Mecanismo de Flotacin por Espuma

Los conceptos de las condiciones que determinan la unin estable entre la partcula y la burbuja son los siguientes: no hay problemas en explicar el acercamiento de la burbuja y la partcula hasta el punto en que la pelcula de agua que las separa queda muy fina. En este momento, la partcula, para acercarse ms a la burbuja tiene que superar lo que se considera una barrera energtica. Para las partculas hidrofilicas, en que la asociacin de la partcula con las molculas de agua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partculas no flotan. Para las partculas hidrofbicas, la barrera queda repentinamente rota por fuerzas todava no bien conocidas, permitiendo un contacto trifsico.Los conceptos modernos de la dinmica de contacto entre la burbuja y la partcula consideran que el encuentro entre ambas se efecta del modo como ocurre la colisin entre dos cuerpos elsticos. Esto significa que los cuerpos chocan y rebotan.se ha podido observar el hundimiento de la burbuja cuando es chocada por la partcula y el rebote elstico de esta ltima. La partcula, enseguida, vuelve nuevamente a chocar con las burbujas hasta que se encuentra con la que tiene condiciones energticas y elctricas para asociarla. Este mecanismo, entonces contempla como factores de importancia, el tamao de la partcula (fuerza dinmica) y su mojabilidad (condiciones elctricas)

Figura N 9: Flotacin, un proceso fisicoqumico

1.2.5.3. Proceso de flotacin para la chalcopiritaPara lograr un concentrado de cobre se necesita pasar por una serie de etapas y/o operaciones, como es la conminucin que consta de dos operaciones que es el chancado y la molienda, para obtener la granulometra deseada siendo as que mediante este estudio lograremos optimizar el tiempo de molienda para una granulometra eficiente, y as llegar a la siguiente etapa que es el proceso de flotacin las cuales se detallan a continuacin.1.2.5.3.1. ChancadoEl mineral proveniente de la mina presenta una granulometra variada, desde partculas de menos de 1mm hasta fragmentos mayores que 1 m de dimetro, por lo que el objetivo del chanchado es reducir el tamao de los fragmentos mayores hasta obtener un tamao uniforme mximo de pulgada.Para lograr el tamao deseado de pulgada, en el proceso del chancado se utiliza la combinacin de tres equipos en lnea que van reduciendo el tamao de los fragmentos en etapas, las que se conocen como etapa primaria, etapa secundaria y terciaria. En la etapa primaria el chancador primario reduce el tamao mximo de los fragmentos a 8 pulgadas de dimetro. En la etapa secundaria el tamao del mineral se reduce a 3 pulgadas de dimetro. En la etapa terciaria, el material mineralizado logra llegar finalmente a pulgada.

1.2.5.3.2. Molienda y clasificacinMediante la molienda, se continua reduciendo el tamao de las partculas que componen el mineral, para obtener una granulometra mxima de 180 micrones (0.18 mm), la que permite finalmente la liberacin de la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partculas individuales.El proceso de la molienda se realiza utilizando grandes equipos giratorios o molinos en forma cilndrica, en dos formas diferentes: molienda convencional o molienda SAG; en esta etapa al material mineralizado se le agregan agua en cantidades suficientes para formar un fluido lechoso y los reactivos necesarios para realizar el siguiente proceso que es la flotacin.El tipo de molino ms usado actualmente es el que opera con bolas de acero, las cuales caen sobre las rocas cuando el molino gira, siendo as que reduce ms su tamao.

1.2.5.3.3. FlotacinExisten muy pocos casos en la prctica en los que la primera operacin produce un concentrado comercial de alta calidad y relaves que contienen escaso mineral valioso. Frecuentemente eso es imposible por las siguientes razones: Los minerales que deben separarse tienen propiedades similares de flotacin, de tal modo que no puede obtenerse alta selectividad. Es necesario en muchos casos no dos, sino varios productos de concentracin. Frecuentemente es usual moler los productos individuales para obtener ms completa la exposicin a la operacin.Por esto es necesario utilizar diversas etapas en las operaciones de flotacin.Un sistema combinado de diversas etapas en las operaciones de flotacin se llama circuito o esquema de flotacin

a) Flotacin primaria o rougher:Es aquella que recupera una alta proporcin de las partculas valiosas, aun a costa de la selectividad, utilizando las mayores concentraciones de reactivos colectores y /o depresores del circuito, velocidades altas de agitacin y baja altura de la zona de espumas.El concentrado rougher, no es el producto final y deber pasar a las etapas de limpieza o cleaner.

b) Flotacin en limpiezas(cleaner):Se utiliza para describir las operaciones en las que los concentrado primarios o la de las unidades de procesamiento estn sujetos a flotaciones repetidas para mejorarla calidad del concentrado.Tienen como finalidad obtener concentrado de alta ley aun a costa de una baja en la recuperacin; en algunos caso en estas etapas para hacer ms selectivo el proceso, se requieren bajos porcentajes de slidos en las pulpas de flotacin, menores velocidades de agitacin, mayor altura de la zona de espumas y principalmente menor concentracin de reactivos colectores que en la etapa rougher.Tambin es habitual aadir a estas etapas reactivos depresores que incrementan la selectividad de la flotacin.Los relaves de limpieza generalmente no son descartados y regresan para su retratamiento a la etapa anterior.

c) Flotacin scavenger:Es aquella operacin en la que se recupera la mayor cantidad de valiosos posibles; su relave ser un descarte final, mientras que su concentrado deber retornar generalmente a la etapa rougher para incrementar su ley.Generalmente, las cargas circulantes deben tener concentraciones (leyes) similares a os flujos a los cuales se unen; as el concentrado scavenger deber tener una ley cercana a la del alimento fresco y al relave de la primera limpieza ya que los tres se unen.Por la misma razn, el relave de la segunda limpieza deber ensayar un contenido de material valioso cercano al del concentrado rougher.Es comn que el concentrado scavenger y el relave de la primera limpieza contengan partculas mixtas en las cuales intercrecen mineralgicamente mineral valioso y de gangaPor ellos estos productos pueden ser sometidos a remolienda para romper los intercrecimientos por reduccin de tamao.

1.2.6. Reactivos del proceso de flotacinUn reactivo es el componente y la variable ms importante del proceso de la flotacin, debido a que no puede efectuarse ste sin la participacin de dicho reactivo. Dentro de los reactivos ms importantes del proceso de flotacin se tienen los siguientes:1.2.6.1. Colectores:Son compuestos qumicos orgnicos que actan selectivamente en la superficie de ciertos minerales, hacindolos repelentes al agua y asegurando la accin de las burbujas de aire, convirtindolas en aeroflicas. La gran mayora de los colectores comerciales son molculas complejas, estructuralmente asimtricas y estn compuestos de una parte polar y de una parte no polar, con propiedades diferentes. La parte no polar es orientada hacia el agua, debido a que difcilmente reacciona con los dipolos del agua y por consiguiente tiene propiedades fuertes para repeler al agua y la parte polar hacia el mineral, porque la superficie del mineral presenta una respuesta frente a esta parte de los colectores. Esto hace que la superficie del mineral cubierta por las molculas de los colectores se haga hidrofbica. Como podemos apreciar la Figura N 6 ilustra una superficie de contacto de la burbuja de aire sobre el mineral, con y sin un colector. Algunos agentes quelantes y aceites funcionan tambin como colectores. Los colectores se clasifican en aninicos catinicos.A) Colectores aninicos: Son reactivos cuyo anin, es decir, cuyo componente de carga negativa, queda adsorbido al mineral. Tambin existen colectores no aninicos, que pueden ser tanto bipolares como absolutamente apolares. En funcin de su grado polar, los colectores aninicos se dividen en sulfhidrlicos y oxhidrlicos. Esta clasificacin concuerda en amplio grado con su aplicacin; es decir, los primeros resultan adecuados para minerales sulfurosos y los segundos para minerales no sulfurosos. Los Xantatos conforman el principal grupo de colectores sulfhidrlicos.

Colectores Sulfhidrilicos: Forman parte de este grupo todas las sustancias que tienen como mnimo un tomo de Azufre en la parte polar, es decir, Solidfila de un anin. Ello les confiere una gran afinidad respecto a todos los minerales sulfurosos, los cuales, por consiguiente, pueden separarse de manera muy selectiva de los restantes de la ganga. Dentro de este grupo figuran las lneas de Xantatos y Ditiofosfatos. Los Xantatos conforman el principal grupo de colectores Sulfhidrlicos.

Xantatos:Los Xantatos son derivados del cido carbnico en el cual dos oxgenos son reemplazados por azufre y un hidrgeno por un grupo aril.El mtodo de preparacin de los Xantatos alcalinos, de sodio o potasio, consiste en la disolucin de un hidrxido alcalino en el alcohol alqulico apropiado, seguido por una adicin de bisulfuro de carbono al metal-alcoholato.Las reacciones son:

El nombre del Xantato depende del alcohol y el metal de hidrxido alcalino empleado.Los Xantatos son compuestos heteropolares que contienen un grupo funcional inorgnico, inico, unido a una cadena de hidrocarburos, no inico. En medio acuoso el Xantato se disocia en iones Xantatoy iones del metal alcalino de la siguiente forma:

La flotacin de una especie mineral que est ntimamente ligada a la solubilidad de sta o de la sal superficial formada, esto es, la flotabilidad aumenta al disminuir la solubilidad. Los Xantatos de metales alcalinos y alcalinotrreos son solubles en agua. Por otro lado, los Xantatos de metales pesados tienen solubilidad limitada en soluciones acuosas.

Tipo de Xantatos:

Z-3: Xantato etlico de Potasio.El Xantato etlico de potasio es una dbil pero muy selectiva forma de xantato. Este producto se usa tipicamente em minerales complejos donde se requiere un alto grado de selectividad. Se usa ms frecuentemente em minerales de plomo-zinc, ya sea slo o com otros agentes modificadores, em flotacin o en combinacin com otros colectores. Nuevamente el rango tpico de dosificacin est entre 20 y 160 g./ton.

Z-4: Xantato etlico de sodio.El Xantato etlico de sodio es el ms dbil, pero es el producto ms selectivo de los Xantatos. Este reactivo es usado frecuentemente em minerales complejos donde se requiereel grado ms alto de selectividad. Es usado frecuentemente en separacin de plomo-zinc por el mtodo de flotacin o en combinacin com ditiofosfatos para efectuar la separacin deseada. Las dosificaciones requeridas dependern de las condiciones metalrgicas del circuito, pero tipicamente fluctan entre 20 y 160 g./ton.

Z-6: Xantato amlico de potasio.El xantato amlico de potasio es el colector ms fuerte y es el menos selectivo. Este producto se usa generalmente como um reactivo em flotacin rougher o en circuito de flotacin scavenger donde se deseen altas recuperaciones. Nuevamente este puede ser usado slo, o com otros modificadores em flotacin o en combinacin com otros qumicos colectores. El rango tpico de dosificaciones est tambin entre 20 y 160 g./ton.

Z-11: Xantato isoproplico de sodioEl xantato isoproplico de sodio se usa frecuentemente y provee um buen resultado entre el poder de coleccin y selectividad. Este producto se usa em un amplio rango de separaciones de mineral dependiendo de las caractersticas del mineral y de los resultados que se desean. La forma isoproplicatiene una tendncia mayor a flotar pirita que la forma etlica.

Como se indic anteriormente, todos estos productos pueden ser usados solamente con agentes modificadores de flotacin o en combinacin com ditiofosfato para efectuar La separacin deseada. Las dosificaciones fluctan tambin tpicamente entre 20 y 160 g./ton.

Z-12: Xantato butlico secundario de sodio.Este xantato es utilizado ampliamente en La flotacin conjunta de todos los minerales sulfurosos y, bajo condiciones adecuadas, para La flotacin selectiva de menas de cobre y zinc, despus de la activacin con sulfato de cobre.

Z-14: Xantato isobutlico de sodio.El xantato isobutlico de sodio es um colector ms fuerte que los anteriores, pero es tambin relativamente menos selectivo en contra de la pirita y otros sulfuros. Este producto se usa generalmente em sulfuros complejos y tambin puede ser usado slo, con agentes modificadores o en combinacin com otros colectores como ditiofosfatos, tiocarbonatos o ditiocarbonatos. Las dosificaciones fluctan tambin tipicamente entre 20 y 160 g./ton.

Ditiofosfatos:Se desarrollaron originalmente por La firma American CyanamidCo. Es el productor ms importante y el ms antiguo de ditiofosfatos, quienes obtuvieron La patente en 1925 y le dieron e lnombre comercial de Aerofloats. Com el nombre de aerofloat. Se fabrican a partir delpentasulfuro de fsforo y del cido creslico (aerofloat 25). Los ditiofosfatos se diferencian de los xantatos por La presencia (enalgunos de ellos) del espumante, cido creslico y por tener em su frmula estructural una cadenacon doble grupo aliftico.La estructura de estos compuestos presenta la frmula general:

Siendo R radical hidrocarburo aromtico o aliftico y X, tomo de hidrogeno o metal alcalino o In amnio.Los Ditiofosfatos soncompuestos qumicos de classe sulfhdrica que se emplean em minera como promotores para La separacin de minerales sulfurosos y metlicos. Adems, estossonbsicamente cidos aril-ditiofosfricos ysalesdel cido alquilo-ditiofosfrico.Actualmentelosditiofosfatos se obtienen por va de La interaccindelpentasulfuro de fsforo com fenoles o alcoholes, por La reaccinsiguiente:

Donde R es el radical alquilo de alcohol o radical arilo de fenol.Aunque se ha encontrado que existe una reaccin de descomposicincuando se ponen em contactocon agua em medio alcalino, este processo ocorre tan lentamente que no influye em los resultados de laflotacin.

Tipos de Ditiofosfatos:

Ditiofosfato AR-1242 (Aerofloat 242):Es un promotor fuerte, soluble en agua y con ligeras caractersticas espumantes; es especialmente til cuando se necesita un promotor selectivo, rpido y activo, y cuando no es posible acondicionar el promotor con la pulpa.Adems, posee propiedades espumantes muy dbiles, presenta un color caf oscuro-negro.Es el ms selectivo, generalmente en aquellos circuitos de donde se requiere recuperar la mayor cantidad de plata. Otra particularidad de este reactivo es que tambin puede usarse en los circuitos de flotacin de zinc. Ditiofosfato AR-131 (Aerofloat 31):Posee caractersticas fsicas esencialmente similares al AR-125, pero son colectores ms enrgicos.Es un colector preferido en la recuperacin de plata/plomo por su grado de selectividad. Ditiofosfato AR-125 (Aerofloat 25):Es de uso general como promotor selectivo para la flotacin de sulfuros y combina propiedades tanto promotoras como espumantes, y es un colector de accin rpida, usado en los circuitos de flotacin de Plata, Plomo, Cobre y Zinc.Especialmente en las celdas unitarias; acta muy bien en circuitos neutros y alcalinos, y tiene buena sinergia en los Xantatos.

Ditiofosfato AR1-404(Aerofloat 404):Este promotor se desarroll originalmente para la flotacin de carbonato de plomo sin el empleo de un agente sulfurizante. Este colector tiene bajas propiedades espumantes. Acta bien en circuitos dbilmente cidos (pH de 6 a 7), en combinacin con elAR-1242 forma una mezcla sinergtica de mejor accin, para la recuperacin de cobre, plomo y zinc.

Ditiofosfato AR-1238 (Aerofloat 238):Este reactivo es un promotor excelente para sulfuro de cobre, especialmente til en la flotacin de chalcopirita, en presencia de pirita cuando se desea la selectividad.Colector usado en la flotacin de sulfuros de cobre - plata, por su selectividad al sulfuro de fierro. Tambin es usado en los circuitos de Scavenger, mejorando larecuperacin de los valores que se pierden en el relave. No es un buen colector de Galena y, al igual que los otros ditiofosfatos, tiene considerable selectividad con respecto a la pirita en circuito alcalino.

Colectores Oxhidrlicos: Mayormente est compuesto por carboxlicos (cidos grasos, sus sales y los jabones), Tienen fuertes propiedades colectoras y, adems, son pocos selectivos, lo que impide una eficiente separacin de los sulfuros de sus gangas. Se usan actualmente en la flotacin de minerales oxidados, sales y no metlicos; por ejemplo, en la flotacin de minerales de Manganeso y Hierro, y en la flotacin de la malaquita.

B) Colectores Catinicos: Se derivan de un ion complejo de amonio, son aquellos donde la repelencia al agua es asegurada por el catin (cargado positivamente); al igual que los colectores aninicos, consiste de un radical hidrocarbonado y un grupo solidoflico, el cual se halla qumicamente ligado al radical. El elemento principal en la mayora de colectores catinicos es el nitrgeno, as como el grupo amino.Por lo general, los aniones de este tipo de colectores son haluros, los cuales no toman parte activa en la reaccin con el mineral.En contraposicin con los colectores aninicos, donde la adherencia del colector al mineral es muy fuerte, la adhesin de los colectores catinicos es muy dbil y la desorcin del colector puede ser efectuada solamente reduciendo la concentracin.Los colectores catinicos se usan principalmente en la flotacin de silicato y xidos, almino-silicatos, siendo bastante limitada y son menos selectivos que los reactivos aninicos.

1.2.6.2. Agentes espumantes:Son sustancias orgnicas de superficies activas heteropolares que se concentran por absorcin en las interfases aire-agua ayudando a mantenerse a las burbujas de aire dispersas y evitando su coalescencia. Entre los agentes espumantes ms utilizados se tienen:a) Aceite de pino.Proporciona una espuma fina, fcilmente quebrable y manipulable. Tiene tendencia a proporcionar altas recuperaciones y grados de concentracin medianos. Cuando se utiliza en exceso abate las espumas y proporciona efervescencia.Se usa fundamentalmente en sulfuros de cobre y en menor intensidad en la flotacin de Galena y Blenda.

b) Aceite creslico.El cido creslico proporciona espumas menos finas, pero tiene las mismas propiedades que las del aceite de pino.Se usa slo o combinado con el metilisobutil carbinol. Se usa muy ampliamente en la flotacin de la galena, de pirita y en la flotacin bulk de sulfuros.

c) Metil-isobutil-carbinol (MiBC).Espumante de excelentes propiedades selectivas debido a su cadena corta de carbones, lo hace ideal para recuperar valores de zinc, cobre, plomo y otros cuando se busca una buena selectividad.

d) Dowfroth 200 o 250.Fabricado por la firma The Dow Chemical Company, Midland, MI 48674. Su nombre cintifico es Polypropylene glicol methylether.

1.2.6.3. Modificadores:Son reactivos inorgnicos que se emplean en dosis ms altas que los reactivos orgnicos. La finalidad de los modificadores es producir condiciones que favorezcan el proceso de flotacin, ya sea regulando el pH, activando el intercambio de iones, dispersando el medio, etc. Los modificadores de la flotacin se clasifican en reguladores de pH, depresores, activadores, dispersantes y sulfurantes.

a) Reguladoresde pH: Estabilizan el pH e influye en los fenmenos de ionizacin de los minerales sulfurados y en la reaccin con las molculas heteropolares. Cada sulfuro posee su propio pH de flotacin en donde flota mejor; esta propiedad vara de acuerdo al mineral.

CaO (xido de calcio)En forma de polvo, su dosificacin est en un rango de 250 a 2500 g./ton. Deprime a los sulfuros de hierro, plomo marmattico y ciertos minerales de cobre si se usa en exceso, en minerales preciosos deprime el oro. Tiene poco efecto sobre sulfuros de plata. En no metlicos retarda la recuperacin de silicatos con promotores de tipo catinico. Na2 CO3 (carbonato de sodio)Polvo blanco grisceo soluble. Este producto se amortiguar a un pH de 10,25. En forma de polvo se dosifica entre 250 a 1500 g./ton. En sulfuros acta como dispersante de lamas de la ganga y ayuda en la recuperacin de arsenopirita cuando se usa con sulfato de cobre. Ayuda en la flotacin de metales preciosos y sulfuros como tambin a ciertos minerales no metlicos como rodocrosita, sheelita, etc. NaOH (hidrxido de sodio)En forma de escamas o en polvo. Se dosifica entre 250 a 2000 g./ton. Regulan las lamas de la ganga, con sulfato de cobre activa la arsenopirita, ayuda en la recuperacin de oro libre y adems es un saponificador para cidos grasos, regulador de alcalinidad para la sheelita y algunos otros minerales no metlicos. H2SO4 (cido sulfrico)En forma lquida. Se dosifica entre 250 a 1000 g./ton, Ayuda en la recuperacin de sulfuros de hierro, especialmente despus de la depresin con cal o cianuro. Deprime al cuarzo en la flotacin, ayuda en la recuperacin de xidos de hierro y otros minerales que contienen hierro.

b) Depresores: Su funcin es la de disminuir la flotabilidad de un determinado mineral y ayudar a separar minerales de flotabilidad similar. NaCN (cianuro de sodio).Son cristales en forma de pellets de color blanquecino, se usan para el recubrimiento y depresin de minerales sulfurados de fierro, cobre y zinc. ZnSO4 (sulfato de zinc).Son cristales incoloros; es uno de los reactivos reguladores principales de accin depresora. Es utilizado para la flotacin selectiva de minerales de cobre y plomo de la esfalerita.

NaHSO3 (sulfato acido de sodio).Es un depresor para sulfuros de zinc y fierro. Se usa en reemplazo del cianuro de sodio particularmente en minerales con contenido de plata. La adicin del agente reductor sulfito de sodio o bisulfito de sodio previene la oxidacin y, por consiguiente, la activacin resultante de la esfalerita. K2Cr2O7 (bicromato de potasio)Deprimen a la galena, pero no a la blenda o los sulfuros de Cu.

NaHS (sulfuro acido de sodio)

c) Activadores: Su funcin es contraria a la funcin depresora, es decir, que los reactivos de este tipo hacen flotar los sulfuros que han sido deprimidos en otros circuitos.

CuSO4 (sulfato de cobre).Es un activador de la esfalerita, tambin pirita, calcopirita, pirrotita, arsenopirita y cuarzo.

Pb(NO3)2 (nitrato de plomo)

Pb(CH3COO)2 (acetato de plomo)

d) Dispersante: En la molienda se producen lamas que tienen tendencia a pegarse a las burbujas y flotan junto con ellas ensuciando los concentrados. Para que evitar que estas lamas floten, se usan los reactivos dispersantes.

Na2SiO3 (silicato de sodio)Los silicatos solubles son utilizados en numerosos procesos para la concentracin de minerales. El uso principal del silicato de sodio en la flotacin mineral, es como depresor y dispersor, de minerales silceos que no se desean. En general slo se necesitan pequeas cantidades de silicato, similares a las concentraciones utilizadas en las operaciones de limpieza. Algunas veces la habilidad del silicato, para reaccionar o precipitar iones de metal pesado y formar una capa de iones de sodio en una superficie particular, es importante preparar esta superficie o bien aplicar una separacin selectiva.

e) Sulfurantes: Mediante un proceso de sulfurizacin, estos reactivos hacen que las superficies oxidadas se comporten como superficies sulfuradas.

Na2S (sulfuro de sodio)

NaHS (sulfuro acido de sodio)

1.3. Marco conceptualEn el presente trabajo se ha utilizado una serie de trminos tcnicos las cuales sern definidas para un mejor entendimiento: Chalcopirita: Lacalcopiritaes lamenadecobrems ampliamente distribuida. Es un mineral muy comn en los filones de sulfuros diseminados por lasrocas gneas. Puede formarse y encontrarse en rocaspegmatitasneumatolticas, rocashidrotermalesde alta temperatura, depsitos de metamorfismo de contacto, as como constituyente primario de rocas gneas bsicas. En los yacimientos de cobre suele ser el principal mineral de este metal que aparece. Concentrado de cobre: producto final que se obtiene mediante una serie de procesos y operaciones (molienda flotacin) donde se recupera gran porcentaje de mineral valioso. Densidad de pulpaSe define como la relacin entre el peso total de una pulpa (slido ms lquido) y el volumen que ocupa. FlotacinProceso de concentracin mediante el cual las partculas de un mineral son inducidas a adherirse a las burbujas creadas por un agente espumante presente en la pulpa, que las hace flotar. Flotacin Primaria o RougherEs aquella que recupera una alta proporcin de las partculas valiosas aun a costa de la selectividad, utilizando las mayores concentraciones de reactivos colectores y/o depresores del circuito velocidades altas de agitacin y baja altura de la zona de espuma. El concentrado Rougher, no es producto final y deber pasar a las etapas de limpieza o Cleaner.

Flotacin en limpiezas (Cleaner)Se utiliza para describir las operaciones en las que los concentrados primarios o la de las unidades de procesamiento estn sujetos a flotaciones repetidas para mejorar la calidad del concentrado. Flotacin ScavengerEs aquella operacin en la que se recupera la mayor cantidad de valiosos posibles; su relave ser un descarte final mientras que su concentrado deber retornar generalmente a la etapa Rougher para incrementar su ley. Ley Indica la cantidad de metal por unidad de material estril. Generalmente se expresa en porcentaje en peso, MineralSustancia homognea originada por un proceso gentico natural con composicin qumica, estructura cristalina y propiedades fsicas constantes dentro de ciertos lmites. MoliendaMediante esta operacin , se continua reduciendo el tamao de las partculas que componen el mineral, para obtener una granulometra adecuada, la que permite finalmente la liberacin de la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partculas individuales. Molino de bolasCilindro metlico cuyas paredes estn reforzadas con material fabricado en aleaciones de acero al manganeso. Estas molduras van apernadas al casco del molino y se sustituyen cuando se gastan. El molino gira y la molienda se realiza por efecto de la bolas de acero al cromo o manganeso que, al girar con el molino, son retenidas por las ondulaciones de las molduras a una altura determinada, desde donde caen y pulverizan por efecto del impacto, el material mineralizado mezclado con agua.

MuestraPorcin de material tomado de una gran cantidad, con el propsito de estimar sus propiedades o su composicin mediante anlisis de laboratorio.

OptimizacinEs la Bsqueda de realizar una actividad de la mejor manera, ya sea reduciendo costos, mejorando el proceso con nuevos mtodos y/o estrategias. ProcesoSon los mtodos a seguir para la obtencin de concentrados de cobre mediante operaciones que involucren cambios fsicos y qumicos en el mineral. TamizadoEs un mtodofsicoel cual consiste en hacer pasar una mezcla de partculas de diferentes tamaos por un tamiz para separarlos slidos formados por partculas de tamao diferente. Trituracin primariaProceso por el cual el mineral es triturado entre 1/2 a 1/6 de su tamao original, en preparacin a la siguiente etapa de reduccin (segunda o tercera etapa de trituracin o circuito de molienda). Yacimiento mineroLugar o zona rica en mineral el cual es estudiado para determinar las leyes de mineral por reas.

CAPITULO II: FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION

2.1. Formulacin del problema2.1.1. Situacin problemtica.Las actividades mineras en el Per en los ltimos aos se han incrementado por muchas razones, entre ellas, por la creciente demanda de los metales y por el precio, cuya cotizacin aumenta gradualmente. Sin embargo existen numerosos problemas por los que atraviesa la industria minero-metalurgia en nuestro pas y sobre toda en nuestra regin (Ica). Entre los principales problemas de este sector productivo del Per se tiene los siguientes: La falta de tecnologa para mejorar la extraccin de los minerales y, as mismo, para el procesamiento. La falta de estudios e investigaciones que permitan optimizar la recuperacin, el rendimiento y la eficiencia de los procesos de obtencin de concentrados de minerales. Esto, si se tiene en cuenta que los minerales de los metales por naturaleza, tiene diferencia de composicin, dependiendo dems de la zona en la que se encuentra. Otro de los problemas del sector minero-metalrgico es el crecimiento de la minera informal, la cual por la baja inversin y por el escaso control de las operaciones de procesamiento dan lugar a una produccin de concentrados de baja calidad. Sin lugar a duda, un problema muy comn en la flotacin es la presencia de lamas, stos son minerales muy finos los cuales provienen de una molienda inadecuada en funcin al tiempo; las lamas por ser muy finas tienden a sedimentar y difcilmente son arrastradas por la espuma, de lo contrario para que haya recuperacin, el consumo de reactivos tendra que ser ms de lo comn, el cual generara exceso de consumo, por ende gasto. Otro problema es lograr alcanzar un PH adecuado, debido a que los reactivos actan en un medio bsico (PH 10-12), por ellos se realizan constantes pruebas de laboratorio para determinar la cantidad de cal a necesitar.

2.1.2. Problema.

Segn los antecedentes expuestos, se demuestra que no hay estudios relacionados con el tiempo ptimo de molienda en el proceso de flotacin de minerales sulfurados de cobre. Por lo tanto, se formula el siguiente problema de investigacin:Cul es el tiempo ptimo de molienda para obtener alto rendimiento de concentrado de cobre por flotacin del mineral calcopirita?

2.2. Objetivos

2.2.1. Objetivo general

El objetivo general de la investigacin a realizar es el siguiente: Determinar el tiempo ptimo de molienda para obtener alto rendimiento de concentrado de cobre por flotacin del mineral chalcopirita.

2.2.2. Objetivos especficos

Como objetivos especficos tenemos los siguientes: Evaluar las condiciones tcnicas necesarias para el proceso de molienda de mineral de Cobre (calcopirita). Establecer el rendimiento ptimo del concentrado de cobre a partir de la flotacin del mineral calcopirita.

2.3. Hiptesis

2.3.1. Hiptesis general.

En el proyecto de tesis se plantea probar experimentalmente la siguiente hiptesis general:La determinacin del tiempo ptimo de molienda es un indicador tcnico significativo para obtener un alto rendimiento de concentrado de cobre por flotacin del mineral calcopirita.

2.3.2. Hiptesis secundaria.

Hiptesis secundaria 1La evaluacin preliminar de las condiciones tcnicas necesarias para el proceso de molienda de mineral de cobre (chalcopirita) permite obtener la granulometra adecuada.Hiptesis 2La aplicacin de las condiciones granulomtricas adecuadas permite obtener un rendimiento ptimo del concentrado de cobre a partir de la flotacin del mineral chalcopirita.

2.4. Variables de investigacin

Las variables de investigacin son las siguientes: Variable independiente Tiempo de molienda Velocidad de rotacin del molino Volumen de alimentacin de agua

Variable dependiente Rendimiento del concentrado de cobre

2.5 Indicadores de las variablesVariablesIndicadores

Variables independientes: Tiempo de molienda

Duracin del proceso de molienda

Variables dependientes: Rendimiento del concentrado de cobre Ley del concentrado

CAPITULO III: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

3.1. Tipo de investigacinLa investigacin es de tipo aplicada debido a que est referida a la operacin del proceso de flotacin de cobre; asimismo, el nivel de investigacin es tecnolgica-experimental porque se basa en un conjunto de pruebas experimentales de flotacin del mineral de cobre en la planta procesadora.

3.2. Poblacin y muestra de estudio Poblacin:La poblacin est constituida por los minerales de cobre de los yacimientos oficialmente reconocidos en el Per. Muestra:La muestra de investigacin consisti de 30kg de mineral calcopirita proveniente del yacimiento minero SANTA MONICA ubicado en la provincia de Lucanas, Regin de Ayacucho.

3.3. Diseo del Mtodo de investigacinEl diseo del mtodo aplicado es experimental de tipo pre test-post test de grupo nico, cuyo cdigo es el siguiente:G.E.: O1 --- X --- O2En donde:O1: representa el pretratamiento de la muestra de mineral.X: representa el proceso de flotacin.O2: representa el anlisis y evaluacin del concentrado de cobre.

3.4. Tcnicas e instrumentos de recoleccin de informacinEn esta investigacin se aplicaron las siguientes tcnicas: Investigacin bibliogrfica. Anlisis documental. Experimento.

Como instrumentos de recoleccin de informacin se utilizaron: Ficha bibliogrfica. Ficha de anlisis de contenidos. Ficha de inventario. Analizador por volumetra.

3.5. Tcnicas de anlisis de datos y resultadosPara el anlisis y procesamiento de datos y resultados obtenidos de la experimentacin se aplicaron las siguientes tcnicas: Clasificacin matricial. Anlisis estadstico descriptivo e inferencial. Modelamiento matemtico y correlacin de variables.

CAPITULO IV: FLOTACIN EXPERIMENTAL DE LA CHALCOPIRITA.

0. Determinacin de la humedad del mineral:0. Equipos y Materiales. Bandeja, cronometro. Cucharas de fierro, brochas, esptulas. Estufa Balanza digital0. Procedimiento Experimental.

1st. Seleccionamos una porcin o muestra representativa del mineral a trabajar, esta muestra se obtendr por el mtodo de cuarteo.2nd. Revisamos que la balanza digital este previamente calibrada y luego registramos el peso de la bandeja, el cual resulto:

3rd. De la muestra obtenida por el mtodo del cuarteo, se agrega a la bandeja y registramos su peso:

Luego:

4th. Observamos que a simple vista no podemos deducir si el mineral este hmedo o no; por lo cual la muestra presente en la bandeja la colocamos en una estufa a una temperatura de 180C por 25 min.5th. Habiendo transcurrido los 25 min retiramos la bandeja ms el mineral ya seco y registramos su peso:

6th. Realizando operaciones bsicas, determinaremos el peso del mineral seco.

7th. Por ltimo, hallamos el porcentaje de humedad aplicando la siguiente frmula:

Reemplazando los resultados (4.1) y (4.2) en la formula (4.3)

0. CHANCADO:Otra de las operaciones fundamentales, tenemos el chancado, en la planta concentradora Santa Mnica la chancadora de quijada tena una dimensin de 4*6, el mineral.

Una vez tomando las muestras, tras una previa homogenizacin se chanco el mineral en una chancadora a escala de laboratorio, donde el tamao promedio de partcula en la alimentacin fue de media pulgada y el tamao de partcula promedio de descarga fue de 3/8 de pulgada; Con estos datos calculamos el ratio de reduccin.

De la descarga del chancado pasamos el mineral por malla 10, donde el -10M se emple para la molienda.

0. Clculo de la densidad del mineral por el mtodo del Picnmetro:2. Equipos y Materiales Picnmetro. Agua destilada. Balanza digital. Mineral a procesar.2. Procedimiento experimental. Prueba N 1:1er Paso:Se acondiciona el picnmetro, por lo cual debe secarse por dentro y por fuera.2do Paso:Una vez seco se pesa el picnmetro. Su peso es:P picnmetro = 66.153er Paso:Se agrega cierta cantidad de mineral al picnmetro y se procede a pesar siendo su peso:P picnmetro + mineral = 96.76 gr.4to Paso:Luego se enrasa el picnmetro con agua destilada hasta llegar a los 100 ml y se pesa, su peso es:P picnmetro + mineral + agua = 185.18 gr.5to Paso:Se determina el peso del mineral:P mineral = P picnmetro + mineral - P picnmetroP mineral = 96.76. 66.15 grP mineral = 30.61 gr.6to Paso:Se descuenta el porcentaje de humedad que tiene el mineral:P mineral seco= P mineral hmedo (P mineral hmedo x porcentaje de humedad)P mineral seco= 30.61 gr. (30.61 gr. X 0.0057) P mineral seco= 30.61- 0.174P mineral seco= 30.436gr........................ (4.4)

7mo Paso:Hallando el peso del agua:Pagua= P picnmetro + mineral + agua (P picnmetro + mineral - porcentaje de humedad)Pagua= 185.18 (96.76 -0.174)Pagua= 185.18 gr. 96.58 gr.Pagua= 88.594 gr.8tavo Paso:Hallando el volumen del mineral:V mineral = V picnmetro - PaguaV mineral = 100 ml 88.594 mlV mineral = 11.406 ml (4.18)9no Paso:Hallando la densidad del mineral: .. (4.6)Donde:: densidad del mineralm: masa del mineral V: volumen del mineralReemplazando los resultados obtenidos en (4.4 4.5) en la formula (4.6)

Prueba N2:1er Paso:Se acondiciona el picnmetro , por lo cual debe secarse por dentro y por fuera.2do Paso:Una vez seco se pesa el picnmetro. Su peso es:P picnmetro = 66.143er Paso:Se agrega cierta cantidad de mineral al picnmetro y se procede a pesar siendo su peso:P picnmetro + mineral = 104.33 gr.4to Paso:Luego se enrasa el picnmetro con agua destilada hasta llegar a los 100 ml y se pesa, su peso es:P picnmetro + mineral + agua = 190.04 gr.5to Paso:Se determina el peso del mineral:P mineral = P picnmetro + mineral - P picnmetroP mineral = 104.33. 68.14 grP mineral = 38.19 gr.6to Paso:Se descuenta el porcentaje de humedad que tiene el mineral:P mineral seco= P mineral hmedo (P mineral hmedo x porcentaje de humedad)P mineral seco= 38.19 gr. (38.19 gr. X 0.0057) P mineral seco= 38.19 - 0.218P mineral seco= 237.972 gr........................ (4.7)

7mo Paso:Hallando el peso del agua:Pagua= P picnmetro + mineral + agua (P picnmetro + mineral - porcentaje de humedad)Pagua= 190.04 (104.33 -0.218)Pagua= 190.04 gr. 104.112 gr.Pagua= 85.928 gr.8tavo Paso:Hallando el volumen del mineral:V mineral = V picnmetro - PaguaV mineral = 100 ml 85.928 mlV mineral = 14.072 ml (4.8)9no Paso:Hallando la densidad del mineral: .. (4.6)Donde:: densidad del mineralm: masa del mineral V: volumen del mineral Reemplazando los resultados obtenidos en (4.7 4.8) en la formula (4.6)

Prueba N 3:1er Paso:Se acondiciona el picnmetro, por lo cual debe secarse por dentro y por fuera.2do Paso:Una vez seco se pesa el picnmetro. Su peso es:P picnmetro = 66.333er Paso:Se agrega cierta cantidad de mineral al picnmetro y se procede a pesar siendo su peso:P picnmetro + mineral = 103.644to Paso:Luego se enrasa el picnmetro con agua destilada hasta llegar a los 100 ml y se pesa, su peso es:P picnmetro + mineral + agua = 190.075to Paso:Se determina el peso del mineral:P mineral = P picnmetro + mineral - P picnmetroP mineral = 103.64gr 66.33 grP mineral = 37.31 gr.6to Paso:Se descuenta el porcentaje de humedad que tiene el mineral:P mineral seco= P mineral hmedo (P mineral hmedo x porcentaje de humedad)P mineral seco= 37.31 gr. (37.31 gr. X 0.0057) P mineral seco= 37.31- 0.213P mineral seco= 37.097 gr(4.9)

7mo Paso:Hallando el peso del agua:Pagua= P picnmetro + mineral + agua (P picnmetro + mineral - porcentaje de humedad)Pagua= 190.07 (103.64 -0.213)Pagua= 190.07 gr. 103.427 gr.Pagua= 86.643 gr.8tavo Paso:Hallando el volumen del mineral:V mineral = V picnmetro - PaguaV mineral = 100 ml 86.643 mlV mineral = 13.357 ml (4.10)9no Paso:Hallando la densidad del mineral: .. (4.6)Donde:: densidad del mineralm: masa del mineral V: volumen del mineral Reemplazando los resultados obtenidos en (4.9 4.10) en la formula (4.6)

1. Determinacin de la densidad del mineral.Una vez habiendo realizado las tres pruebas por formula simple de promedio aritmtico determinacin la densidad del mineral a evaluar.

0. Molienda.3. Equipos y materiales.

1. Mineral de cobre sulfurado (-10 m)1. Molino de bolas 1. Balanza digital1. bandeja, brocha, franela.1. Cronometro.1. Tamiz malla 200.1. Rotap.

3. Procedimientos Experimentales. Se retira las bolas del molino y se limpia su interior. Se realiza un carteo en el cuarteador Jones de la muestra a procesar y previo al cuarteo tomamos 900 gr de mineral chalcopirita, y se procede a la molienda durante el tiempo necesario para llegar a un 65% malla -200. Una vez obtenida la granulometra deseada, que es el 65% malla -200, se procede a llevarlo al proceso de flotacin.1. A continuacin se efectan 4 pruebas experimentales para encontrar el tiempo Optimo de molienda y obtener un 65% malla -200.Dichas pruebas se muestran en la Tabla N4.1.

Tabla N4.1Resultados de las pruebas realizadas para la obtencin del 65% malla -200.

Prueba N1: T=16minMallaAbertura (um)Peso de lamuestra retenida (gr)%peso

200744.545

Pan5.555

10.0100

Prueba N2: T=19minMallaAbertura (um)Peso de lamuestra retenida (gr)%peso

200744.040

Pan6.060

10.0100

Prueba N3: T=22minMallaAbertura (um)Peso de lamuestra retenida (gr)%peso

200743.535

Pan6.565

10.0100

Prueba N4: T=25minMallaAbertura (um)Peso de lamuestra retenida (gr)%peso

200742.3023.00

Pan6.7067.00

10.0100

Fuente: Elaboracin propia de los autores de la Tesis.

Luego se procede a realizar pruebas en el molino, para poder hallar el 65% malla -200, como podemos apreciar en la Tabla N 4.2, y hacemos un grfico Tiempo vs% Peso retenido como podemos observar en el Grfico N4.1.

Tabla N4.2Resultados de las pruebas en el molino de bolas.% Peso Acumuladot (min)

5516

6019

6522

6725

Grfico N 4.1. Tiempo de molienda vs. % Peso retenido.Fuente: Elaboracin propia de los autores de la Tesis.

% Peso Retenidot (min)

4516

4019

3522

3325

0. Clculo del porcentaje de slidos para la flotacin.

Sirve para saber la cantidad de mineral, que est presente en la pulpa, mediante la frmula (4.25), ya que la pulpa est compuesta de agua y mineral chalcopirita. (4.12)Donde:Gs: Densidad del mineral (gr/ml)dp: Densidad de pulpa (gr/ml), que generalmente para aplicaciones prcticas es de 1257 gr/L.X: Fraccin de porcentaje de slidos (en peso).

Despejando X en la ecuacin (4.12).

(4.13)

Reemplazando los valores de (4.11) y la densidad de pulpa que es de 1257 gr/L, en la formula (4.13).

X = 32.99%.....................(4.14)

0. Clculo para hallar la cantidad de mineral a emplear en la flotacin.

Mediante este clculo nos permite, saber con qu cantidad se va a trabajar, en las pruebas de laboratorio, sabiendo el volumen de la celda de flotacin, como se muestra en la Figura N 4.1.

Figura N 4.1. Celda de flotacin.Donde:

Vt = H1 + H2 + H3.H1: Espacio vaco.H2: Colchn de espuma (altura=2 cm).H3: Volumen de Pulpa, que para la celda utilizada tiene un volumen estndar de 2.5 L que corresponde al 75% del volumen total de la celda,Por lo tanto, H1 + H2 es el 35% del volumen total de la celda, que efectuando los clculos respectivos es de 1.35 L.Vt = 1.35 L + 2.5 L = 2.16 L.

Frmulas:.. (4.15)Wpulpa = 1.257 Kg/L gx 2.16 L = 2.715 Kg .. (4.16)Reemplazando los resultados prcticos en la formula (4.16):

0. Clculo para hallar el porcentaje de concentracin de Xantato Z-6.

Xantato Z-6 al 10 % de concentracin.1er Paso:Se pesa una fiola de 100 ml y se tara.2do Paso:Se hace el clculo para saber qu cantidad de Xantato Z-6 se necesita para que est al 10 % de concentracin.

; Teniendo presente que la densidad del agua es 1 gr/ml, entonces (x= 10 gr.)3er Paso:Se agrega 10 gr a la fiola y se enrasa hasta su lnea lmite.4to Paso:Se tapa la solucin y se agita.

Las cantidades de reactivo para las diferentes concentraciones se muestran en la Tabla N 4.3.

Tabla N 4.3

Cantidad de reactivo que se va necesitar para la concentracin

XantatoZ-6

% Concentracin al 10%10 gr

0.7. Clculo del pH para el Xantato Z-6.

En una celda de flotacin se agrega la cantidad de mineral y agua a trabajar, se homogeniza y se procede a acondicionar con cal, hasta obtener un pH=6, como se muestra en la tabla N 4.19.

Tabla N 4.4Cantidad de cal para un pH = 6.1

pH = 6.1

ReactivoCantidad

Cal1 gr

Xantato Z-61 cm

Dowfroth 2501 gota

Fuente: Elaboracin propia de los autores de la Tesis.

En una celda de flotacin se agrega la cantidad de mineral y agua a trabajar, se homogeniza y se procede a acondicionar con cal, hasta llegar a obtener el pH=10, como se muestra en la tabla N 4.20.

Tabla N 4.20Cantidad de cal para un pH = 10pH = 10

ReactivoCantidad

Cal5 gr

Xantato Z-61 cm

Dowfroth 2501 gota

Fuente: Elaboracin propia de los autores de la Tesis.

En una celda de flotacin se agrega la cantidad de mineral y agua a trabajar, se homogeniza y se procede a acondicionar con cal, hasta llegar a obtener el pH=11, como se muestra en la tabla N 4.21.

Tabla N 4.21Cantidad de cal para un pH = 11pH = 11

Reactivo Cantidad

Cal3 gr

Xantato Z-61 cm

Dowfroth 2501 gotas

Fuente: Elaboracin propia de los autores de la Tesis.

0.8. Flotacin.

0.8.1. Equipos y materiales.

Celda de flotacin. PH metro y solucin buffer alcalino. Baldes de plstico, picetas, probetas de 1000ml, vasos de 250 cm3 y fiolas de 50 cm3. Goteros y jeringas descartables (1cm3). Reactivos de flotacin. Luna de reloj. Reporte de prueba experimental.

0.8.2. Procedimiento experimental:1. Prueba N1. Se transfiere la pulpa a la celda de flotacin. Se mide el pH de la pulpa. Iniciamos el acondicionamiento, controlando el tiempo (1 min) y el pH (11). Adicionamos el colector Z-6 al 10 %. Agregamos los espumantes 15 segundos antes de finalizar el acondicionamiento, diluyendo la pulpa. Abrimos la llave de aire e iniciamos la flotacin rougher. Plateamos el concentrado con la luna de reloj y observamos su composicin. Finalizar a los 5 min. Con lo no flotado, le adicionamos Colector Xantato Z-6 al 10 %. Iniciamos el acondicionamiento (1min). Agregamos los espumantes 15 segundos antes de finalizar el acondicionamiento. Abrimos la llave de aire e iniciamos la flotacin de los medios. Plateamos el concentrado con la luna de reloj y observamos su composicin. Finalizamos a los 3 min. Despus mezclamos el concentrado rougher con el concentrado medio, en una celda de