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Potencial Z

Integrantes: Claudia Aguirre Soto Suylam Espinoza Kong Piare Jorquera Romero Fecha: 21-03-2019. Profesor: Osvaldo Pavéz

Contenido Introducción ............................................................................................................................................ 3 ¿Qué es el potencial Z?........................................................................................................................ 4 Medición de la movilidad electroforética ......................................................................................... 4 ¿Qué nos permite determinar el potencial Z? ................................................................................ 4 Estabilidad de las dispersiones coloidales .................................................................................... 7 Aplicaciones del potencial z en la flotación de minerales. ......................................................... 7 Factores que afectan el potencial Z .................................................................................................. 8 Medición del potencial Z. ..................................................................................................................... 9 Conclusión............................................................................................................................................. 13

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Introducción El potencial Z es una medida de la magnitud de la repulsión o atracción entre las partículas. Su medida proporciona una idea detallada de los mecanismos de dispersión y es la clave del control de dispersión electrostático. La medición del potencial zeta es una técnica que proporciona la información suficiente de la distribución de carga superficial en la interface sólido/agua. Es en este sentido que el estudio del potencial superficial puede ser utilizado para la evaluación y conocimiento de los procesos de separación por flotación. El principal objetivo es mejorar la adsorción del reactivo colector en la especie de interés a fin de optimizar la adherencia de las partículas minerales a las burbujas, aumentando la recuperación en la flotación. En el siguiente trabajo estudiaremos en forma teórica y práctica la determinación del potencial Z a escala de laboratorio, analizando los factores que influyen, métodos me medición e interpretación de dados.

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¿Qué es el potencial Z? El potencial Z es una medida de la magnitud de la repulsión o atracción entre las partículas, permite medir la estabilidad de una partícula e indicar el potencial que se requiere para penetrar la capa de iones circundantes en la partícula para ser desestabilizada. Su medida proporciona una idea detallada de los mecanismos de dispersión.

Medición de la movilidad electroforética Es una constante física propia de una sustancia pero que está íntimamente relacionada con las condiciones de trabajo seleccionadas. Es asi que no solo depende de la carga, tamaño y forma de la partícula, sino también de las condiciones del entorno, viscosidad, pH, fuerza iónica, temperatura. Por lo tanto se puede concluir que la movilidad electroforética es el cociente entre la velocidad de la molécula cargada y el campo eléctrico aplicado. Es un parámetro significativo y característico de las moléculas o partículas cargadas y depende del grupo cargado y del tamaño de la molécula o partícula. Por ende permite separar especies cargadas (anión y catión).

¿Qué nos permite determinar el potencial Z? El estudio del potencial Z permite conocer y controlar el comportamiento del mineral puesto que indica cambios en el potencial de la superficie y en las fuerzas de repulsión entre ellos, esto ocasionado por las cargas negativas o positivas que posee le mineral. Si la carga es suficientemente elevada el mineral permanece discreto, disperso y en suspensión. Reduciendo o eliminando estas cargas se obtiene el efecto opuesto y los minerales se aglomeran y sedimentan fuera de su suspensión. Para explicar la repulsión, se usa el modelo de la doble capa y así visualizar la atmosfera iónica presente en la proximidad del mineral cargado. Se debe considerar que la doble capa se forma por los contra-iones que se presenta en la capa difusa y de la capa de Stern. CONCENTRACION DE MINERALES I

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La capa de Stern es aquella formada por los contra-iones que forman una capa alrededor del ion (mineral), el cual presenta una alta densidad de carga, lo que permite que se tenga una mayor atracción entre los iones. La capa difusa es formada a partir de la repulsión ocasionada por la capa de Stern a los contra-iones que todavía tienen una ligera atracción por el coloide con carga negativa, que se presenta en la parte central. El mineral negativo y su atmosfera cargada positivamente producen un potencial eléctrico relativo a la solución. El cual tiene un valor máximo en la superficie y disminuye gradualmente con la distancia, aproximándose a cero fuera de la capa difusa. La caída del potencial y la distancia desde el coloide es un indicador de a fuerza repulsiva entre los minerales en función de la distancia a las cuales estas fuerzas e.ntran en juego. Se tiene que el potencial Z es el punto donde se une la capa difusa y la de Stern

Figura N°1.

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Figura N°2.

Respecto a la imagen 2: Capa de Stern: Está formada por iones positivos que son atraídos por el mineral negativo, dando origen a una capa rígida adyacente alrededor de la superficie del mineral. Capa Difusa: Está compuesta por iones positivos que aún son atraídos por el coloide negativo pero que son rechazados por la Capa de Stern

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Potencial Z: Corresponde al potencial en el cual la Capa de Stern y la capa Difusa se unen. Potencial Superficial: Corresponde al potencial eléctrico formado entre la capa eléctrica de iones de la solución y la superficie cargada eléctricamente.

Estabilidad de las dispersiones coloidales Las partículas coloidales (en este caso mineral) están sometidas a fuerzas de atracción y repulsión. Existe un balance entre dichas fuerzas. El movimiento Browniano produce colisión entre las partículas, y si las fuerzas de atracción predominan, las partículas se aglomeran después de la colisión. En caso contrario, si las fuerzas de repulsión predominan las partículas permanecen separadas después de la colisión. Las fuerzas de tracción son las de Van der Waals, en tanto que las fuerzas de repulsión provienen de la interacción entre las dobles capas eléctricas que rodean a las partículas. La teoría DVLO (llamada así por Derjaguin, Landau, Verwey y Overbeek) es la clásica explicación de los coloides en suspensión. Esta se basa en el equilibrio entre las fuerzas opuestas de repulsión electrostática y atracción tipo Van der Waals y explica porque algunos coloides se aglomeran mientras que otros no lo hacen.

Aplicaciones del potencial z en la flotación de minerales. Mejora la adsorción del reactivo colector en la especie de interés a fin de optimizar la adherencia de las partículas minerales a las burbujas, aumentando la recuperación en la flotación. Se puede inducir la unión de partículas finas en suspensión de una especie mineral reduciendo la carga superficial o reduciendo la doble capa eléctrica, lo que se logrando un pH de solución lo más cercano al IEP (Potencial Zeta es igual a 0).

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Factores que afectan el potencial Z 1) El factor más importante que afecta al potencial Z es el pH. Una medida de potencial Z a diferente pH, puede proporcionar información acerca de la estabilidad coloidal de su sistema. Por ejemplo, puede darle el valor del punto isoeléctrico. Este dato se define como el pH al cual el potencial Z es cero y es el punto donde el sistema coloidal es menos estable. Los valores de pH donde se presenta estabilidad son: pH< 4 y pH>7,5.

2) Conductividad, el cual depende de la concentración de los iones presentes en la doble capa y puede ser calculado por la interacción iónica del medio. 3) Concentración y formulación de los compuestos.

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Medición del potencial Z. Nombre equipo de medición: Zeta Meter

Para medir el potencial Z a nivel laboratorio, se necesita una muestra de mineral puro, el cual debe tener una granulometría de 100% bajo malla 400. Esta muestra se mezcla con un electrolito (KNO3) el cual debe ser lo más limpio posible, ya que, este puede presentar iones que se reflejen en la medición con el equipo y no medir únicamente el mineral de interés. La idea es realizar un barrido de pH, CONCENTRACION DE MINERALES I

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desde el rango 2 a 12 aproximadamente, con el fin de estudiar el comportamiento de las partículas.

Las medidas de potencial zeta son hechas usando la técnica llamada microelectroforésis. Un microscopio de alta calidad es usado para observar cómodamente las partículas coloidales que se encuentran dentro de una cámara llamada celda (o célula) electroforética. Dos electrodos colocados en los extremos de la cámara son conectados a una fuente de poder, creándose un campo eléctrico que cruza la celda. Los coloides cargados migran en el campo y su movimiento y dirección están relacionados con su potencial zeta. El instrumento verdaderamente mide la movilidad electroforética de las partículas, la cual es expresada como micrones/segundo por voltios/centímetro. El primer término, micrones por segundo, representa simplemente la velocidad, mientras que el segundo, voltios por centímetro, es una expresión de la fuerza eléctrica del campo. El potencial zeta se calcula a partir de las medidas de la movilidad electroforética.

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Las escalas de medición del movimiento de las partículas son ajustables, hay partículas que se mueven más rápido que otras, por lo tanto, es necesario ajustar las escalas de acuerdo a la velocidad de estas.

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Análisis de Resultados Para poder analizar los resultados que nos entrega el equipo de medición de Potencial Zeta (ZetaMeter), analizaremos el siguiente ejemplo: -

Potencial zeta de cuarzo en función del pH, en la presencia de 1x10-4M PbCl2

Un ejemplo es el del cuarzo, que para valores de pH superiores a 3 solo mostraría potencial zeta negativo, por lo cual, con la adición de iones plomo, hay una reversión de carga, tornándose positivo en el rango de pH de 6 a 10, con un máximo en pH = 8.

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Conclusión En el proceso de flotación es fundamental poder estudiar y analizar mediante el Potencial Zeta la adsorción del reactivo colector en la especie de interés con el fin de optimizar la adherencia de las partículas minerales a las burbujas, aumentando la recuperación en la flotación. Se comprobó que mediante el análisis de la variación del potencial zeta de las dispersiones minerales, con respecto a la adición de diferentes concentraciones de reactivos surfactantes, se puede hacer un seguimiento y evaluación de la hidrofobicidad y de la humectabilidad de las partículas minerales presentes en los sistemas dispersos, y así de este modo poder seleccionar y dosificar los reactivos acondicionadores y colectores necesarios para la separación y concentración de minerales mediante flotación espumante. Se puede inducir la unión de partículas finas en suspensión de una especie mineral reduciendo la carga superficial o reduciendo la doble capa eléctrica, lo que se logrando un pH de solución lo más cercano al IEP (Potencial Zeta es igual a 0). En la investigación realizada se comprobó en forma experimental la importancia del potencial zeta en el estudio y control de la etapa de flotación, evaluando la incidencia de este en poder realizar una etapa de concentración exitosa además de influir directamente en resultados finales como lo son la recuperaciones metalúrgicas y concentración de leyes.

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