Estudio del efecto de la altura de la interfase solido-liquido-gas en una columna de flotación sobre el beneficio de carbón

Abstract

El carbón Colombiano presenta diversas características de calidad de acuerdo a la zona carbonífera de donde se extrae. El Valle del Cauca es una de las diez zonas carboníferas del país cuyas reservas de carbón permanecen en uno de los últimos lugares de explotación debido a su alto contenido de ceniza y de azufre, cualidades que marcan su baja calidad. Por esta razón, la implementación de un proceso de beneficio de carbón que mejore las características del carbón extraído, podría impulsar el sector minero del Valle del Cauca, además de disminuir costos operativos y de transporte para las empresas que cubren su demanda con carbones provenientes de otras zonas del país. La flotación en columna, una de las técnicas más usadas para el beneficio de carbón, es un medio físico de separación de partículas que se basa en las diferencias fisicoquímicas superficiales entre los componentes orgánicos e inorgánicos presentes en el carbón. La determinación de las mejores condiciones de operación de las variables que influyen en el proceso de beneficio, es una etapa indispensable para la implementación de esta técnica a nivel industrial, dado que permite establecer las condiciones bajo las cuales el proceso es técnicamente viable. La variable de interés principal en este trabajo es la interfase sólido-líquido-gas (S-L-G) que divide las zonas que se forman en la operación de la columna: La zona de limpieza, en la cual se concentra la materia orgánica y la zona colección, en la que las partículas orgánicas se adhieren selectivamente a las burbujas de aire ascendentes. El objetivo es determinar el efecto de la altura de ésta interfase sobre el beneficio de un carbón del Valle del Cauca, usando como variable de respuesta el porcentaje de material orgánico recuperado en el flotado. El carbón alimento presentó un porcentaje de ceniza del 26.88% y se usó queroseno como colector y Aerofroth 65 como espumante. Las corridas experimentales se llevaron a cabo utilizando dos relaciones de espumante/colector (900/900 y 900/600 g/ton carbón seco, CS), y dos velocidades de aire (0.8 y 1.2 cm/s) en tres alturas diferentes de interfase S-L-G en un diseño experimental factorial (3x2x2) con una réplica por tratamiento. Para evaluar el efecto de estas variables, se realizaron análisis de contenido de ceniza a los flotados (producto del tope de la columna) y fondos, obtenidos de las corridas experimentales, con lo que se calculó el rendimiento másico y la recuperación orgánica de cada tratamiento. Los mejores resultados de beneficio del carbón del Valle se obtuvieron en la altura de interfase S-L-G ubicada a 99 ± 1 cm por encima de la zona de alimentación, con velocidad de aire de 1.2 cm/s y relación de espumante/colector (relación e/c) de 900/600 g/ton CS, donde se obtuvo una recuperación orgánica de 88.95% con rendimiento másico de 85.71% y contenido de ceniza de 14.63%.