fundamentos de pirometalurgia maln 2015

Pirometalurgia

22/10/08- URCC - FIMM - NASCA

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Pirometalurgia

Preparacin de concentrados a pirometalurgiaLa preparacin de concentrados tiene importancia en la pirometalurgia, debido a que si no se tiene en cuenta esta situacin los problemas que pueden surgir en las etapas posteriores de tratamiento pirometalrgico sern catastrficos. Por otra parte una buena preparacin de concentrados supone un buen proceso pirometalurgico.Cada planta particularmente tiene una o varias unidades de preparacin de concentrados y los procedimientos de preparacin son similares a casi todas las plantas pirometalrgicas con algunas diferencias debido al tipo de mineral, al tipo de proceso y a la disponibilidad de equipos para esta unidad y esta operacin metalrgica.Un esquema de preparacin de concentrados de una planta de estao se puede observar en la siguiente Figura 2.7, cuya explicacin detallada del proceso es: El concentrado es alimentado al buzn de recepcin con un tamao de grano de 1 pulg. a -35 mallas tyler, una humedad aceptada del 2% aproximadamente. El concentrado pasa a un elevador de cangilones B, Del elevador de cangilones los granos menores a 35 pasan a un segundo elevador de cangilones H, Los granos gruesos del primer elevador de cangilones pasan a una criba vibratoria y luego a un molino de rodillos, molino de barras para fragmentar las granos mayores a 35 .

Pirometalurgia

PirometalurgiaFusin en hornos de cubaSe efecta para minerales sulfurados en trozos y de alta ley. A la actualidad ya no se usa esta metodologa al haberse e agotado los minerales de alta ley.La fusin se realiza para la obtencin de una mata con ayuda del combustible coque que se introduce en la carga.

PirometalurgiaFusin en hornos reverberoLos hornos reverberos de forma paralepipdica con techo ligeramente abombado..Los concentrados de cobre se cargan al horno se funden por accin de la radiacin de las llamas y efecto de reflexin del mismo techo.La carga se alimenta por el frente de los quemadores.La temperatura de la flama es de aproximadamente 1550C, y los gases de combustin abandona a 1250C.La escoria se produce a menos de 11200C.

PirometalurgiaProceso Noranda y el TenienteEstos se clasifican como hornos de toberas. Siendo en realidad grandes hornos convertidores adaptados para la fusin de matas.En estos hornos el concentrado se mezcla y fluye en un bao turbulento Mata/escoria; se oxidan el Fe y el S del concentrado para formar una mata rica, escoria no desechable, y un gas con alto contenido de SO2.En el proceso Noranda, se alimentan, desde el lateral, pellets de concentrado hmedo, slice y algo de Carbn.Estos hornos son cilndricos y rotatorios, poseen una lnea de toberas a lo largo del horno.En el proceso El Teniente, se inyectan concentrados a la salida de los gases

Pirometalurgia

PirometalurgiaFusin Instantanea (Flash)Es la rapidez del proceso de fusin con un quemador con aire precalentado y enriquecido con oxgeno. Puede ser autgeno.La tecnologa autgena INCO, de fusin instantnea utiliza concentrados secos.Proceso Outokumpu, de fusin instantnea, es parecido a un horno reverbero, que incluye una cmara de reaccin, cmara de separacin y salida de gases.Fusin ciclnica KIVCETHorno de forma pareleppeda con quemador ciclnico, tiene una zona adaptada a horno elctrico.

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PirometalurgiaHORNO OUTOKUMPU

Pirometalurgia

Reacciones qumicas a alta temperatura (hasta 3000C)TostacinFusinConversinRefinacin a Fuego

Esquema PirometalrgicoFusinConversinRefinacin a FuegoReacciones qumicas a alta temperatura (hasta 3000C)TostacinFusinConversinRefinacin a Fuego

1. Grandes velocidades de reaccin.2. El control de la temperatura puede usarse para alterar el equilibrio de la reaccin.3. Los sulfuros metlicos son tambin "combustibles".4. Los flujos involucrados son altamente concentrados en el metal.5. En estado lquido, la mayora de los metales son inmiscibles con la escoria, es decir, no se mezclan con sta.6. Los metales preciosos son solubles en el metal fundido (oro, plata en cobre).8. Invariablemente, todos los procesos pirometalrgicos originan subproductos gaseosos.9. Las escorias metalrgicas son relativamente estables en el medio ambiente natural.

Ventajas y Desventajas de los Procesos PirometalrgicosVentajas:I Bajos requerimientos energticosII Proceso de bajo costoIII Las altas capacidades especficas conducen a bajos costos de inversin y obra de mano.IV La separacin del metal y sus residuos constituye un proceso simple y barato .V Los metales preciosos son ampliamente recuperados como subproductos.VI El descarte de desechos slidos es simple (9).

Desventajas:I. Costosos tratamientos de los polvos y gases nocivos.II. Costosa recuperacin y tratamiento de los gases.

Fundicin

4.-Fusin: El concentrado de cobre seco, con una concentracin variable de cobre, se somete a procesos pirometalrgicos en hornos a grandes temperaturas, mediante los cuales el cobre del concentrado es transformado en cobre metlico y se separa de los otros minerales como fierro (Fe), azufre (S), slice (Si) y otros.

El proceso de fundicin se realiza en etapas que son:Recepcin y muestreo.Fusin. Conversin. Pirorrefinacin.

Fundicin

Fusin: El objetivo de la fusin es lograr el cambio de estado que permite que el concentrado pase de estado slido a estado lquido para que el cobre se separe de los otros elementos que componen el concentrado.

En la fusin el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (1.200 C) para lograr el cambio de estado de slido a lquido. Al pasar al estado lquido, los elementos que componen los minerales presentes en el concentrado se separan segn su peso, quedando los ms livianos en la parte superior del fundido, mientras que el cobre, que es ms pesado se concentra en la parte baja. De esta forma es posible separar ambas partes vacindolas por vas distintas.

Fusin a Mata o EjeObjetivo: Separar los sulfuros metlicos de la ganga.Fundiendo los concentrados a T=1250 CEscoria Lquida: GangaEje o Mata: Sulfuros MetlicosHornos Reverberos: 30m largo x 10 mt anchoCalentado con quemadores a petrleo, carbn molido o gas natural

Materias PrimasConcentrado de cobreFundentes: SiO2Carga fraEscoria de ConvertidorProductos EscoriaOxidos metlicos, FeO.SiO2 (0.8%Cu)Mata o EjeCu2S, FeS (50-55%Cu)Gases 1-6% SO2

Fundicin

Conversin: Mediante el proceso de conversin se tratan los productos obtenidos en la fusin, para obtener cobre de alta pureza. Para esto se utilizan hornos convertidores convencionales llamados Peirce-Smith, en honor a sus creadores.

En la conversin se produce la oxidacin del hierro y del azufre presentes en los minerales que constituyen el concentrado. El hierro forma magnetita, que se concentra en la escoria, y el azufre forma gases los cuales son evacuados a travs de chimeneas, junto a otros gases, donde son captados en gran parte para producir cido sulfrico.

1 Etapa: Eliminacin de FeS (como FeO.SiO2), Metal blanco: Cu2S2 Etapa: Cu(l)Gases: SO2Producto Cobre Blster, (99-99.6%Cu)

Materias PrimasMata o EjeAireFundenteCarga fraProductosCobre blsterGases, PolvoEscoria (4%Cu)

Convertidores

Fundicin

Pirorefinacin: Este es un proceso especial que se aplica en algunas fundiciones, como en la fundicin de Caletones, donde el cobre blister es sometido a un proceso final de refinacin en un horno basculante, mediante la introduccin de troncos de eucaliptus. En este caso, la ignicin de la madera permite captar el oxgeno que contiene el cobre blister como impureza y lo transforma en anhdrido carbnico (CO2), que es liberado a la atmsfera. De esta manera, la pureza del cobre se incrementa a 99,7% y el producto se denomina cobre RAF (refinado a fuego).

Mediante la pirorefinacin o refinacin a fuego se incrementa la pureza del cobre blister obtenido de la conversin. Consiste en eliminar el porcentaje de oxgeno presente el este tipo de cobre, llegando a concentraciones de 99,7 % de cobre.

Rueda de moldeo

Fundicin

Electrorefinacin: Mediante la electro refinacin se transforman los nodos producidos en el proceso de fundicin a ctodos de cobre electroltico de alta pureza.

Este proceso de electrorrefinacin se basa en las caractersticas y beneficios que ofrece el fenmeno qumico de la electrlisis, que permite refinar el cobre andico (nodo) mediante la aplicacin de la corriente elctrica, obtenindose ctodos de cobre de alta pureza (99,99%), los que son altamente valorados en el mercado del cobre.

La electrorrefinacin se realiza en celdas electrolticas, donde se colocan en forma alternada un nodo (que es una plancha de cobre obtenido de la fundicin), y un ctodo, (que es una plancha muy delgada de cobre puro), hasta completar 30 nodos y 31 ctodos en cada celda.

Electrorefinacin

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