Dispersión de minerales de origen natural y sintético en diferentes líquidos

Abstract

La dispersión es muy común en el procesamiento de minerales, esto incluye a la molienda, concentración y separación de minerales, por ejemplo, en el caso de la molienda húmeda de los minerales, se ha reportado que la adición de adecuados dispersantes reduce el consumo de energía necesaria para la molienda, esto a través de la disminución de la viscosidad de la pulpa, siendo los surfactantes ó polifosfatos los aditivos más comunes. En la flotación, los surfactantes (por ejemplo, xantatos) son adicionados para dispersar los minerales finos del agua y para hidrofobizar las partículas del mineral selectivamente. Para incrementar la eficiencia de separación, los dispersantes son referidos como depresores, éstos hidrofilizan los minerales (ganga) no siendo colectados en la espuma, siendo utilizados los polímeros inorgánicos y orgánicos para este propósito. En la presente investigación se realizaron pruebas de dispersión utilizando diferentes partículas de minerales (galena, sílice, rutilo y grafito), y medios de dispersión (agua, alcohol), variando algunos de los factores principales de dispersión (acidez del medio, agentes dispersantes), con la finalidad de comprender mejor las diferentes formas de estabilizar una dispersión sólido-liquido. De todos los tipos de estabilización, las pruebas se enfocaron más hacia la estabilización electrostática y por películas de solvatación (ó de hidratación en el caso del medio acuoso) siendo la última mencionada el tipo de estabilización menos estudiada y de menor información hasta ahora publicada. Las partículas sólidas (minerales) fueron analizadas químicamente mediante análisis químico y de difracción de rayos X, esto para obtener su composición química y pureza de las mismas, a la vez algunas partículas fueron observadas en el microscopio electrónico de barrido (MEB). Se midieron los tamaños de las partículas individuales para obtener un patrón ó referencia y saber si se está realizando una dispersión ó una aglomeración de las partículas. Los medios de dispersión serán tomados en cuenta, así también de las suspensiones con las partículas para medir sus viscosidades. De las pruebas realizadas en medio acuoso se obtuvieron varios resultados en el que destaca, que las partículas de sílice (4.21 μm) poseen una gran estabilidad producto de la hidrofilicidad que poseen éstas originando las fuerzas repulsivas por películas de hidratación, pudiendo cambiar la hidrofilicidad mediante la adición de amina la cual provoca que se convierta en hidrofóbica realizándose luego la aglomeración de las partículas. Para las partículas de grafito y rutilo estando inmersas en un medio acuoso, estas presentaron un comportamiento de aglomeración entre cada una de ellas en un valor de pH en particular, el cual es cerca del valor del punto isoeléctrico de cada partícula, para ello se comprobó esto mediante las mediciones dispersión en medio acuoso y de los potenciales zeta de cada una de las partículas mencionadas, pensando que lo mismo ocurre para las partículas de galena. En las pruebas de potencial zeta también se trabajó con dispersantes en donde se observa claramente que los dispersantes inorgánicos tales como el hexametafosfato de sodio, silicato de sodio y metasilicato de sodio realizan una estabilización electrostática haciendo más negativo el valor del potencial zeta en cuanto se va aumentando progresivamente la concentración de estos dispersantes inorgánicos. Para la suspensión sílice-alcohol se encontró que la estabilidad de la sílice va aumentando en cuanto se aumenta el grado de alcohol, teniendo un máximo valor cuando el grado de alcohol se encuentra entre 50 y 60 decayendo luego la estabilidad. Finalmente se realizaron pruebas de viscosidad de dispersiones de sílice nanométrico encontrando resultados importantes, en donde se destaca que mediante la ecuación de viscosidad de dispersión deducida por Einstein se puede calcular el espesor de las películas de solvatación (ó de hidratación) formadas sobre la sílice de forma esférica. Las pruebas además reportan como la sílice debido a su carácter hidrofílico permite que estando en medio de una solución acuosa forme películas de solvatación llegando el espesor hasta duplicar su tamaño de partícula.