Chile es pionero en la aplicación y desarrollo de la flotación de cobre

En el 2011 se cumplirán cien años desde que la planta concentradora de El Teniente, que inicialmente operó por concentración gravitacional, usara por primera vez la flotación como proceso emergente, iniciando la aplicación de esta tecnología en la minería del cobre chilena. Le seguirían en 1927 la operación de la planta de flotación de Potrerillos y, en 1952 la de Chuquicamata.
Durante los 90 años de historia de la flotación en Chile, las tendencias predominantes han sido el aumento de la capacidad de las plantas, la disminución del consumo específico de energía de los equipos, la simplificación en los diagramas de flujos y el desarrollo de la automatización. El especialista y académico del Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Concepción, Sergio Castro, añade que las capacidades de las plantas han crecido desde 3.000 a 160.000 tpd; el volumen de las celdas ha aumentado desde alrededor de 40 hasta 4.500 pie3; y la configuración de circuitos se ha simplificado considerablemente. El profesor Castro realizó para Minería Chilena un acabado análisis de lo que ha sido la evolución de este proceso tecnológico y de su importancia actual.

-¿Qué características tenía en sus inicios el proceso de flotación?
-En su inicio la planta de El Teniente contaba con una capacidad instalada de 3.000 tpd y empleó prototipos de celdas Janney, Callow, Nevada y Forrester. Fue una aplicación pionera en el mundo, dado que el único antecedente de flotación con un mineral similar se encuentra un año antes, en la planta de Kyloe en New South Wales. Recordemos que la flotación en una versión cercana a la actual sólo fue patentada entre 1904 y 1905 por E. Elmore y E. Sulman; y que los reactivos de flotación en esos años se encontraban en pleno desarrollo.
-¿Cuáles han sido los principales hitos tecnológicos?
-El avance más importante en los llamados colectores tiólicos ocurrió en 1925 cuando C. Keller patentó los alquil xantatos; en 1926 F. Whitworth los alquil ditiofosfatos, y en 1928 A. Fischer los xantoformiatos. Por su parte, los principales espumantes fueron patentados en 1908 y 1909 por E. Sulman et al., incluyendo los alcoholes de cadena larga, aceite de pino y ácido cresílico.
En el mundo, la máquina de flotación neumática fue patentada en 1914 por J.M. Calow. Las primeras celdas industriales empleadas en Chile fueron de tecnología experimental de la Mineral Separation Company. En los años posteriores se instalaron celdas Galigher modelo Agitair 48 de 40 pie3 y celdas Denver Nº 30 y 24 de 100 y 50 pie3 respectivamente. En la década del 30 se usaron las celdas Wemco Fagergren 66 de 51pie3.
La molienda en Chile también estaba en niveles de desarrollo primario, con molinos Hardinge y trapiches; y la clasificación usaba clasificadores Bowl.
-¿Cómo fue la evolución en Chile y en qué pie se encuentra hoy en día? 
Las tendencias predominantes durante estos 90 años de historia de la flotación en Chile han sido: el aumento de la capacidad de las plantas, la disminución del consumo específico de energía de las máquinas de flotación, la búsqueda de simplicidad en los diagramas de flujos, y el desarrollo de automatización con niveles crecientes de control automático.
En una perspectiva histórica, las capacidades de las plantas han crecido desde 3.000 tpd a 160.000 tpd y el volumen de las celdas ha aumentado desde alrededor de 40 pie3 hasta 4.500 pie3; y la configuración de circuitos se simplificó considerablemente. En clasificación, lo más importante ha sido la introducción de los hidrociclones en la década del '60. Del mismo modo, en molienda lo más importante ha sido el desarrollo del molino SAG de gran capacidad; y en remolienda, el reemplazo del molino convencional por el molino vertical.
Otro hito importante lo representa la introducción de la tecnología de celdas en columnas en Chile.
-¿Cómo se dio este proceso?
-La columna de flotación fue inventada en Canadá en 1962 para minerales de hierro, pero estuvo en desarrollo experimental hasta 1968, cuando logra los primeros resultados industriales. Sin embargo, después del fracaso en aplicaciones para cobre en Perú, el proyecto sería retomado en 1975, pero no fue hasta 1979 cuando se proclama el éxito industrial de las columnas en la mina Gaspé-Canadá reemplazando varias etapas de limpieza en flotación de molibdeno. Chile reaccionó rápido en transferir y perfeccionar esta tecnología emergente. La primera columna para molibdeno se instala en la planta de molibdenita de Chuquicamata en 1982. Paralelamente, para limpieza de cobre se evalúan unidades de prueba en Disputada Los Bronces en 1983 y posteriormente en Andina, en 1987.
Será en la década de los 90 cuando se producirá la incorporación definitiva de columnas en Chile para la flotación de minerales de cobre y molibdeno. La planta de Escondida en 1990 será el primer proyecto en cobre en el mundo que se diseña con celdas en columna como una tecnología convencional. Además, introduce el concepto de limpieza única en celdas columnares y ratifica la necesidad de complementar la baja recuperación de las columnas con un circuito scavenger. Este diagrama de flujos, con algunas variantes, predominará en los proyectos posteriores de nuevas plantas de flotación y llevará también a muchas de las antiguas plantas a rediseñar sus circuitos.
-Actualmente, ¿cuáles son las tecnologías de punta en flotación?
-Las tecnologías de punta en flotación corresponden al uso de celdas gigantes de 4.500 pie3, -pero ya hay disponibles en el mercado de 5.500 pie3 y mayores-, el empleo de celdas columnares de 11-14 m de alto, y numerosos avances en el control automático, tales como: control de nivel y de aireación, analizadores de leyes en línea con monitor en terreno, empleo de cámaras de video con analizadores de imágenes para optimizar los flujos de evacuación de concentrados en celdas unitarias de gran volumen, etc.
-En este escenario ¿cómo se encuentran posicionadas las plantas que operan en el país?
-Chile cuenta con las más grandes plantas de flotación para cobres porfídicos en el mundo. Emplea una moderna tecnología y es líder en innovación y aplicación a gran escala.
-¿Cuáles son sus principales características?
-Las actuales plantas de flotación de cobres porfídicos en Chile presentan alrededor de 5 variantes en sus diagramas de flujos. Sin embargo todas ellas cuentan con un circuito rougher-scavenger con celdas de entre 1.500 pie3 y 4.500 pie3. Le sigue una etapa de remolienda del concentrado rougher, en circuito cerrado inverso, con molinos convencionales o molinos verticales. Las diferencias se producen en las etapas de limpieza, que pueden contemplar 1, 2 y 3 etapas. Así también, se diferencian en la estrategia de uso de los circuitos scavenger.

Lo más frecuente es que exista una limpieza única en celdas columnares. Se emplean frecuentemente celdas rectangulares de 2 x 6 m; 2,5 x 6 m; 2 x 8 m; o cuadradas de 4 x 4m. Las columnas producen concentrado colectivo final; mientras que su cola es procesada por un circuito scavenger convencional, cuyo concentrado recircula a remolienda. La cola scavenger se une con la cola rougher para formar el relave general. Este va a los espesadores de recuperación de agua y enseguida al tranque de relaves.
Como variantes de proceso existen los circuitos con 2 etapas de limpieza, que pueden ser:
a) Ambas en celdas convencionales.b) Ambas en celdas columnares.
c) Combinación de celdas convencionales y columnares.

Las columnas operan bajo control automático, normalmente con la estrategia de control más simple, es decir, la de control de nivel de la interfaz pulpa/espuma (regula el espesor de la capa de espuma). Emplea un lazo de control, cuyo actuador es la válvula de control dispuesta en la descarga inferior de la columna; mientras que el agua de lavado se maneja independientemente. Las parrillas de agua de lavado operan frecuentemente suspendidas sobre la espuma. La inyección de aire se hace por burbujeadores removibles tipo lanza con insertos de orificio pequeño, del tipo externo de Control International; o bien con sistemas neumáticos regulables como el burbujeador Minovex.
-¿Qué importancia ha tenido la recuperación del subproducto molibdeno?
-Nuevamente se inició en Chile, en El Teniente, a partir de 1939. Posteriormente se instalaron plantas en Chuquicamata, El Salvador, Andina, Disputada-Las Tórtolas y Pelambres, llegando el año 2000 a producirse 33.187 toneladas de molibdeno fino. En estas plantas se ha desarrollado una tecnología de separación Cu-Mo muy eficiente, tanto para la depresión de Cu como para la purificación de los concentrados finales de molibdenita.http://www.editec.cl/mchilena/agosto2002/Articulo/pionero.htm