Ingeniería Civil Química

La flotación es un proceso de separación de minerales en el cual se ven involucradas las fases sólida, líquida y gaseosa. Las propiedades interfaciales determinan el rendimiento de este proceso, como por ejemplo la afinidad de la fase sólida con la burbuja evaluada a través de su ángulo de contacto. De igual manera, están presentes los reactivos de flotación, dentro de los cuales el de mayor interés para este informe fue el uso de espumantes y el efecto que genera la presencia de electrolitos en las soluciones. Esto es debido a que a nivel industrial el agua de mar cada día tiene una mayor importancia en el uso dentro del proceso de flotación a causa de la escasez hídrica, la cual ha ido en aumento en los últimos años. A nivel industrial el tamaño de burbuja y la determinación de la concentración crítica de coalescencia es una de las propiedades más utilizadas para evaluar el desempeño de espumantes. Considerando que el fenómeno de coalescencia está fuertemente relacionado con el tamaño de burbuja, en este trabajo se estudia este fenómeno a partir de medidas de tiempo de coalescencia. El objetivo de este trabajo fue evaluar el tiempo de coalescencia para espumantes de la familia de alcoholes: 1-pentanol, metil isobutil carbinol (MIBC), 1-hexanol, 1-heptanol y 1-octanol como también de espumantes industriales: Dowfroth-250, Dowfroth-400, Dowfroth-1012 y Pinnacle 9891 a distintas concentraciones, con y sin presencia de NaCl, a través de la medición de los tiempos de coalescencia, y relacionar estos resultados con tamaños de burbuja obtenidos en otras investigaciones. De acuerdo a los resultados obtenidos, se determinó que el tiempo de coalescencia es de gran utilidad al momento de caracterizar un espumante. Simultáneamente, se observó que los tiempos de coalescencia aumentaron con la presencia de NaCl para los espumantes alcoholes, siendo el 1-pentanol el que presentó los tiempos más bajos y el 1-octanol los tiempos más altos dentro del grupo de los alcoholes. Por otro lado, los espumantes del tipo industrial presentaron un comportamiento totalmente distinto, debido a que cada espumante presentó diferentes variaciones de tiempos de coalescencia con respecto a la presencia de NaCl. En cuanto al tamaño de burbuja, la relación que se obtuvo con respecto al tiempo de coalescencia es que a medida que aumentaban los tiempos de coalescencia, el tamaño de burbuja disminuía, pero no se pudo obtener una relación numérica tanto para los espumantes alcoholes como los industriales. De acuerdo al trabajo realizado se concluyó que el evaluar el efecto de la presencia de NaCl en los tiempos de coalescencia ayudó a caracterizar los diferentes tipos de espumantes, donde los tiempos de coalescencia de los espumantes alcoholes aumentaron con la presencia de sal, mientras que los industriales presentaban una disminución de dicha propiedad. Dichos comportamientos ayudaron a comprender su utilidad para el proceso de flotación.

En el proceso de flotación de minerales una de las variables críticas para la correcta separación del mineral de interés, de la ganga, es la estabilidad de las burbujas entendiéndose como la permanencia de un tamaño de burbuja pequeño, lo cual se logra con la adición de espumantes. En este sentido existen múltiples trabajos que describen los efectos tanto de espumantes en el proceso de flotación y en la coalescencia de burbujas, como la presencia de electrolitos en estos procesos, producto de por ejemplo, el uso de agua de mar la cual se posiciona como una fuente alternativa del recurso hídrico en la flotación de minerales. Sin embargo, existen pocos trabajos que intenten explicar las causas del resultado final en el tamaño de las burbujas en sistemas más complejos, es decir, con un gran número de burbujas y en condiciones dinámicas. Al tener mayor conocimiento de cuál o cuáles son los fenómenos que dominan la estabilidad de las burbujas podría ser posible diseñar u optimizar de mejor manera los procesos en los que estas interfases se vean involucradas. Por este motivo es que en este trabajo se ha evaluado la estabilidad de interfaces aire-agua en soluciones de espumantes de la familia de alcoholes: 1-pentanol, metil isobutil carbinol (MIBC), 1-hexanol, 1-heptanol y 1-octanol con y sin presencia de electrolitos: NaCl y MgCl₂, mediante tensión superficial, tamaño de burbuja inicial, tiempo de coalescencia y propiedades de reología superficial (elasticidad y viscosidad superficial). Se ha determinado que de todas las propiedades medidas, el tiempo de coalescencia resulta de suma importancia a la hora de describir la estabilidad de las burbujas. Así mismo se ha observado que este tiempo de coalescencia aumenta con la concentración de espumante, con el largo de la cadena de espumante y con la presencia de sales, de esta manera se tiene que los mayores tiempos de coalescencia dentro de los espumantes estudiados se obtuvieron con 1-octanol. Se observa que podría existir cierta relación entre la elasticidad y viscosidad superficial con la estabilidad de las burbujas puesto que ambas propiedades aumentan en sintonía con el tiempo de coalescencia hasta una concentración dada que depende de la presencia y el tipo de sal.