METALURGIA EXTRACTIVA

EXTRACCION PIROMETALURGICA DE METALES

INFORME Nº 7

ALUMNO: LAZO MUNAYCO FERNANDO

CODIGO: 104902

PROFESOR: ING. CORCUERA URBINA, JUAN AGUSTÍN

OBJETIVOS:

1. Explicar la necesidad de emplear compuestos químicos sólidos,fundentes,para reducir la temperatura de fusión del mineral

2. Operar, en forma segura a nivel laboratorio, un horno para fusión de metales, así como poder identificar sus componentes básicos.

Fecha de realización: 12 de Junio de 2014.

Fecha de entrega : 26 de Junio de 2014.

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ÍNDICE

pág

INDICE………………………………………………………………………………..2

ABSTRACT…………………………………………………………………………..3

1. INTRODUCCION……………………………………………………………42. METODOLOGIA SEGUIDA…………………………………………………53. PRESENTACION DE RESULTADOS……………………………………..84. DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………….………. 85. RESOLUCION DE CUESTIONARIO……………………………….……...96. CONCLUSIONES…………………………………………………………….13

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………..13

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LABORATORIO DE METALURGIA EXTRACTIVA N º 7

EXTRACCION PIROMETALURGICA DE METALES

ABSTRACT

In this lab will take aim to understand the importance of bringing the sulfur metals through the use of heat. Further testing will be done with different fluxes without flux and see what happens in the process.

RESUMEN

En el presente laboratorio se llevara como objetivo entender la importancia de llevar los metales sulfurados a través de la utilización del calor. Además se hará las pruebas con distintos fundentes y sin fundentes y ver qué es lo que ocurre en dicho proceso.

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INTRODUCCION

La pirometalurgia es la rama de la metalurgia y de la electrometalurgia consistente en la obtención y refinación de los metales utilizando calor, como es el caso de la fundición. La pirometalurgia es la técnica tradicional de extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus minerales o de sus concentrados por medio de calor. Se trata principalmente de extraer el metal del mineral, eliminar la ganga del mineral y purificar los metales. Históricamente, este procedimiento fue el primero en aparecer. Las operaciones se efectúan entre 950 ºC y 1000 ºC .Una gran cantidad de metales tales como el hierro, níquel estaño, cobre, oro y plata son obtenidos desde el mineral o su concentrado por medio de pirometalurgia.La pirometalurgia es utilizada en mayor proporción porque es un proceso mucho más rápido, su desventaja es ser altamente contaminante para el medio ambiente.

El metal, en el mineral, se encuentra en estado químico “oxidado”. La extracción del metal consiste esencialmente en una “reducción” esquematizada por la reacción:

Mn+ + ne—----> M°

Esta reacción es esencialmente una reacción redox, los electrones deben ser transferidos por un reductor X, el cual quedará “oxidado”

Mn+ + nX< ===== > M°+ nX+

La reacción química se produce si ΔG < 0 , y tendrá tanta mayor tendencia a producirse cuanto más grande sea ΔG en valor absoluto

Ejemplos:ZnO+ C ------> Zn + CO ΔG1100°C= -12.2 Kcal/mol

Cu2O + C ------> 2Cu + CO ΔG1100°C= -40.3 Kcal/molPbO+ C ------> Pb + CO ΔG1100°C= -35.8 Kcal/mol

Por lo tanto es conveniente transformar los sulfuros en óxidos ΔG < 0

Algunas ventajas de la pirometalurgia son:

Velocidades de reacción muy grandes Altas producciones en reactores relativamente pequeños Idónea para alimentaciones heterogéneas formadas por minerales de

diversas procedenciasLos procesos unitarios de la pirometalurgia son:

Calcinación, Tostación, Fusión, Conversión, Reducción a fino al fuego,destilación,procesos continuos.

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METODOLOGIA SEGUIDA

Equipos y materiales

Horno a petróleo Diésel Crisol Lingotera de hierro Tenaza,pinza,martillo Balanza electrónica Equipo de seguridad.

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Procedimiento

A. Preparacion del lecho de fusión.

1. Pesar 20g de mineral2. Pesar 120 g de fundente3. Pesar 5g de harina (Reductor) 4. Mezclar el contenido de la bolsa hasta formar una mezcla heterogenea.5. Colocar la bolsa cerrad dentro del crisol.Cada grupo debe identificar con

una marca su crisol empleando lápiz.

B. Proceso de fusión de la carga y separación del metal

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1. Introducir el crisol en el horno cuando este a una temperatura aproximada de 1000ºC, empleando adecuadamente una tenaza larga.

2. Setear 1200ºC el controlador de temperatura interior del horno

3. Luego de 50 minutos se retirara el crisol y contenido ya está liquido se le vaciara a la lingotera de fierro.

4. El material de la lingotera, luego de estar sólido y frio, se identificara las diferentes fases formadas.

5. Se separan las fases empleando un martillo; el plomo metálico y la escoria.

PRESENTACION DE RESULTADOS

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Lecho de fusión

CaracterísticasTipo de mineral

Tipo de fundente

Reductor

Mineral Sin fundente Harina y bolsa

Sólido, sin brilo y amorfa

Mineral SiO2,CaO,FeO

Harina y bolsa

Metal con impurezas

Mineral Nitratos Harina y bolsa

El metal fue más compactado(pequeño)

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

1. El mineral que no se usó el fundente al momento se sacarlo del horno, tiene una contextura amorfa y sin brillo a comparación de los otros con fundente. (al parecer no llego a fundirse con la temperatura alcanzada) debido al fundente.

2. Encontramos mucha cantidad de escoria y poco metal. Esto nos indica de forma general que tiene poca ley.

RESOLUCION DE CUESTIONARIO

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1. Investigue y explique las ventajas y desventajas de la pirometalurgia.Detalle todos los procesos pirometalurgicos utilizados en la extracción de metales.

Ventajas

I. Bajos requerimientos energéticos

Grandes velocidades de reacción.El control de la temperatura puede usarse para alterar el equilibrio de la reacción. Los sulfuros metálicos son también "combustibles".Los flujos involucrados son altamente concentrados en el metal

II. Reductores baratos

Grandes velocidades de reacción.El control de la temperatura puede usarse para alterar el equilibrio de la reacción.

III. Las altas capacidades específicas conducen a bajos costos de inversión y obra de mano

Grandes velocidades de reacciónLos flujos involucrados son altamente concentrados en el metal.

IV. La separación del metal y sus residuos constituye un proceso simple y barato

En estado líquido, la mayoría de los metales son inmiscibles con la escoria, es decir, no se mezclan con ésta.

V. Los metales preciosos son ampliamente recuperados como subproductos

Los metales preciosos son solubles en el metal fundido (oro, plata en cobre).

VI. El descarte de desechos sólidos es simple

Los metales preciosos son solubles en el metal fundido (oro, plata en cobre).

Desventajas

I. Tiene poca selectividad para reaccionar.

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II. Sus reacciones químicas tiene bajo rendimiento.

III. A veces es necesario repetir las etapas, lo que implica mucho gasto de energía.

IV. Exagerado uso de energía y combustible, por lo que se limita a minerales de alta ley, si no, no valdría la pena.

V. Costosa recuperación y tratamiento de gases. Equipos de tecnología que son costosos

VI. Problemas de contaminación ambiental, sobre todo el de la lluvia ácida con sulfuros.Esto se debe a la liberación de SO2 que al reaccionar con el oxígeno del ambiente.

2. Mencione a las empresas peruanas que emplean procesos pirometalurgicos indicando el metal que extraen; proceso pirometalurgico empleado y su capacidad de producción.

EI complejo metalúrgico La Oroya es uno de más grandes e importantes del mundo, consta de tres circuitos de producción: cobre, plomo y zinc. Los concentrados procesados, especialmente de cobre son polimetálicos con altos contenidos de metales preciosos e impurezas; estos son sometidos a diferentes procesos pirometalúrgicos, hidrometalúrgicos y electrometalúrgicos para la obtención de metales refinados tales como: cobre, zinc, plomo, oro, plata, bismuto, selenio, teluro, cadmio, indio y antimonio. Además, los siguientes subproductos químicos son obtenidos: sulfato de cobre, sulfato de zinc, ácido sulfúrico, oleum, trióxido de arsénico, polvos de zinc, bisulfito de sodio, oxido de zinc, y concentrado de zinc-plata.

EI Complejo Metalúrgico de La Oroya fue diseñado para procesar concentrados polimetálicos provenientes de sus propias instalaciones hasta el año 1997, y de ahí en adelante de varios proveedores.

CIRCUITO DE COBRE

Preparación – Tostación

El proceso de fundición de cobre se inicia en la Planta de Preparación, donde se mezcla proporcionalmente el material recirculante, los fundentes y los concentrados formando los lechos de fusión de cobre. Esta mezcla es sometida a un proceso de tostación para eliminar la mayor cantidad de arsénico, azufre y

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algo de antimonio y plomo. El material particulado de proceso es recuperado en precipitadores electrostáticos (Cottrell). En esta planta se drena el arsénico de los circuitos de cobre y plomo en forma de Trióxido de Arsénico (As2O3).

Fundición de cobre

La calcina, producto de la tostación, se funde en un horno de reverbero (con quemadores oxy-fuel) donde se separan los sulfuros metálicos (FeS - Cu2S) de la ganga (escoria) y se produce una mata adecuada para ser cargada en los convertidores. La escoria es sangrada y granulada con agua a presión, luego es transportada y almacenada en el depósito de escorias de Huanchán. La mata al estado líquido, por medio de tazas izadas por grúas, es transferida a los reactores de conversión (convertidores Pierce Smith) para eliminar, mediante el soplado con aire y uso de fundentes, el hierro y el azufre presentes, obteniéndose un cobre metálico ampolloso denominado blister de 98,5% de pureza

CIRCUITO DE PLOMO La Planta de Preparación dosifica los materiales recirculantes, los fundentes y los concentrados de plomo formando los lechos de fusión. Esta mezcla es tratada en la Planta de Aglomeración de Plomo donde se reduce la cantidad de azufre presente mediante un proceso de tostación, produciéndose un material aglomerado con características físicas apropiadas para ser tratado en los hornos de manga.

Fundición de plomo

La fracción gruesa del aglomerado de plomo es fundido en hornos de manga usando como reductor y combustible coque metalúrgico, en la carga se adiciona un porcentaje de chatarra de fierro con el fin de prevenir la formación de magnetita y evitar la pérdida de metales (Pb, Ag) en las escorias.

Al separar las escorias del plomo, ésta se granula con agua a presión para luego ser almacenada en el depósito de escorias de Huanchán. El plomo reducido en los Hornos de Manga es transportado a ollas receptoras donde es espumado. Las espumas son cargadas a un horno reverbero donde se separa la mata de cobre, el speiss (Cu-As-Sb) y el plomo bullón. El plomo bullón retorna a las ollas receptoras mezclándose con el plomo de obra limpio. Esta mezcla es decoperizada con la finalidad de eliminar el exceso de cobre. El plomo se bombea a las ollas de la sección de moldeo, donde se moldea los ánodos de plomo en dos tornamesas horizontales a una temperatura de 350 – 380ºC.

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CIRCUITO DE ZINC

Tostación

Los concentrados de zinc provenientes de Paragsha, Mahr Túnel y otros proveedores, son tratados en un tostador de cama turbulenta. El tostador de cama turbulenta (TLR) produce calcina que es transportada también a los silos de almacenamiento de la unidad de lixiviación. Con el SO2 que se obtiene en el tostador de cama turbulenta se produce ácido sulfúrico de grado comercial al 98,5% de pureza (45 000 T/a). El óxido de zinc recuperado en los ciclones y precipitador electrostático también es almacenado en los silos de la unidad de lixiviación.

3. Si consideramos que para calentar el horno del laboratorio se consume 1m3/hr de gas natural (asuma 100%) ¿Cuál es el volumen de los gases de combustión producidos? ¿Cuál es la composición en base húmeda y en base seca de los gases de combustión?

El gas natural está compuesto de metano CH4 y asumiendo una combustión completa

1 CH4(g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O(v)

1m3 2 m3 1 m3 2 m3

Volumen de los gases producidos es 3m3

Composición de gas en base húmeda

% CO2= 1m3

3m3*100% =33.33%

Composición de gas en base seca % CO2 =1m3

1m3=100%

CONCLUSIONES

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En la pirometalurgia el fundente es un factor muy importante para la extracción del metal, que nos sirve básicamente para reducir la temperatura de fusión del mineral, en este caso el sulfuro de plomo.

Se identificó las dos fases metálicas, la parte inferior que pertenece al metal de interés, y la parte superior que se denomina escoria.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

I. http://www.osinerg.gob.pe/newweb/uploads/Publico/Informe%20final.pdf II. Jose Sancho.Metalurgia extractiva(volumen II,Procesos de obtención).Editorial

Sintesis.

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