Análisis superficial de secciones finas de pirita y potencial zeta de pirita expuesta a reactivos de flotación en aguas salinas

Abstract

La escasez de agua dulce ha afectado el desarrollo minero del país, es por esto que algunas plantas mineras han empezado a utilizar agua de mar completamente o en partes del proceso. En Chile existen cuatro plantas operando con agua de mar, Minera Centinela (ex Proyecto Esperanza), Las Luces, Michilla y Tocopilla. El uso de agua de mar en minería es relativamente reciente por lo que aún no hay suficiente investigación sobre los efectos específicos que esta produce sobre la recuperación de minerales valiosos, en particular en el proceso de flotación. La flotación consiste en la separación efectiva de distintos minerales en base a su grado de hidrofobicidad, esta se puede acentuar o reducir mediante reactivos químicos, tales como, agentes controladores de pH, colectores, depresantes, etc. El control de pH en agua de mar se dificulta debido a sus características de solución tampón, por lo que producir cambios en el pH no es una alternativa económicamente favorable, es aquí donde cobra mayor importancia el uso de colectores. Los colectores son especies químicas que le confieren hidrofobicidad a las partículas minerales. De este tipo de reactivos un grupo importante incluye los colectores sulfhídricos o tiólicos que tienen como fórmula química general ROCS2M, siendo R un grupo alquil y M un metal. En solución este reactivo se disocia dejando el ion xantato ROCS2- como el ion activo que al reaccionar y ser adsorbido en superficie cambia la afinidad del mineral con agua al dejar expuesta la cadena de hidrocarburos, esto genera superficies hidrofóbicas. Un producto principal de la reacción del ion xantato es el dixantógeno el cual es la especie más hidrofóbica dentro de los xantatos, se han propuesto distintos mecanismos para explicar la adsorción de esta especie en la superficie mineral de pirita. Los mecanismos de adsorción de especies tipo xantato han sido tema de debate desde el comienzo de su utilización en flotación. En este trabajo investigativo se quiere avanzar en la comprensión de tales mecanismos con ayuda de microscopía de fuerza atómica (AFM) y pruebas de potencial zeta y así observar el efecto que tienen algunos de los principales electrolitos presentes en agua de mar. Se realiza un análisis superficial de un mineral sulfurado, pirita, expuesto a distintas condiciones de salinidad en solución acuosa con lo que se observan cambios en la adsorción de especies xantato y en la oxidación superficial del mineral. Estos análisis se complementarán con pruebas de ángulos de contacto, para observar el cambio en el carácter hidrofóbico. Las pruebas de potencial zeta, se realizan para tener una idea de los cambios superficiales a nivel de cargas eléctricas y los ensayos de microscopía de fuerza atómica, para tener una visión superficial de lo que está sucediendo. Este trabajo se separa en dos grandes ejes, análisis superficial de pirita con microscopía de fuerza atómica, capítulo 5.1, y pruebas de potencial zeta con la adición de sales monovalentes y divalentes, capítulo 5.2. En el capítulo 5.1 se analizan superficies pulidas y oxidadas para la adición de xantato con agua ultra pura y así corroborar, en parte, mecanismos actuales propuestos para la adsorción de este tipo de colectores sobre pirita. Ya desde esta base se trabaja solo con pirita oxidada, con el objetivo de reproducir condiciones que se tendrían en el caso de la superficie de la pirita molida expuesta al ambiente y al proceso de molienda. Aquí se añade cloruro de sodio como sal monovalente a distintas condiciones de concentración con distintas concentraciones de colector, se sigue con ensayos de sales divalentes, sales de calcio y magnesio y se observa su efecto sobre la adsorción superficial del colector. Estas observaciones se complementan con medidas macroscópicas de ángulo de contacto, para tener una referencia de la hidrofobicidad superficial. En el capítulo 5.2 se realiza una gran batería de ensayos de potencial zeta, utilizando el método de streaming potential, de pirita sola y pirita en presencia de sales monovalentes y divalentes. Como representantes de la serie monovalente de sales alcalinas se utiliza litio, sodio, potasio y cesio y de la serie divalente, calcio y magnesio. Con estos ensayos de potencial se hacen comparaciones entre sales a diferentes concentraciones e igual concentraciones, estas concentraciones son 0,01, 0,05 y 0,1 M, también se agrega amil xantato de potasio al sistema en dos concentraciones 10-3 y 10-4 M. Con toda esta información se procede a un análisis detallado de tendencias y características de las curvas y se dan posibles explicaciones de los resultados obtenidos.