pirometalurgia aspectos ambientales
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Pirometalurgia Aspectos AmbientalesTRANSCRIPT
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14/09/2015
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INGENIERIA AMBIENTAL EN MINERIA
INGENIERIA AMBIENTAL EN
MINERIA
Pirometalurgia
2015-2
INGENIERIA AMBIENTAL EN MINERIA
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
PLANTAS PIROMETALURGICAS EN LA ACTIVIDAD MINERA EN CHILE
Fundiciones de concentrados de cobre
Tostacin de concentrado de cobre (Ministro Hales)
Produccin de pellets de Fe (Huasco)
Siderrgica primaria (Huachipato)
Produccin de H2SO4 a partir de azufre
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
FUNDICIONES DE CONCENTRADOS DE COBRE
Chile posee 7 plantas de fundicin distribuidas entre la 2 y 6 reginque procesan aproximadamente 4.5 millones de toneladas deconcentrado al ao.
Las etapas principales de estos procesos son.
Secado del concentradoFusin del concentradoConversin del eje y/o metal blancoRefinacin del cobreTratamiento pirometalrgico de la escoriaProduccin de cido sulfrico
INGENIERIA AMBIENTAL EN MINERIA
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
FUNDICIONES DE CONCENTRADOS DE COBRE
El nuevo escenario ambiental oblig a las fundiciones nacionales acomprometerse con la autoridad en la aplicacin de los Planes dedescontaminacin para el abatimiento del SO2 a travs de la instalacinde plantas de cido.
Este nuevo escenario, permiti el disponer en la industria nacional decido sulfrico a bajo costo permitiendo por ejemplo, un mayor impulsoen el desarrollo de la hidrometalurgia en las ltimas dos dcadas.
Lo anterior, es un buen ejemplo como un elemento histricamentecontaminante es abatido y transformado en un producto con valoragregado.
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Composicin qumica de concentrados de cobre (% en peso)
Concentrado 1 Concentrado 2 Conc. 4Conc 3
Cadmio
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FUNDICIN DE CONCENTRADO DE COBRE
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Emisiones etapa de secado de concentrado:
MP, SO2
Emisiones dependen del tipo de tecnologa:
- Secador rotatorio directo: mayor posibilidad de combustionar S y evaporar especies voltiles.
- Secador rotatorio indirecto: menor volumen de gases, menor riesgo combustionar azufre (aire precalentado, llama indirecta, vapor).
- Lecho fluidizado: mayor volumen de gases
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Emisiones etapa de secado de concentrado:
Lecho fluidizado
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Emisiones etapa de Fusin (depende de la tecnologa) Conversin y Limpieza de Escorias:
MP, SO2As
SO2As
MP, As, CO
-Transporte slidos genera contaminacin MP
-Emisiones fugitivas contaminacin, SO2, As: desde boca de los CPS, CT, horno de limpieza de escorias, desde canaletas y ollas de transporte de fases fundidas
-Alternativa para las escorias: Recuperacin de cobre por FLOTACION
Escorias
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Refino y moldeo:
En los Hornos de Refinacin donde se oxida el azufre residual del blstery se usan quemadores, se generan gases que presentan bajo contenidode SO2, presencia de carbn incombusto y algunos voltiles residuales,gases que son directamente evacuados a travs de chimeneas.
MP, humos negros, SO2
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Planta de cido sulfrico:
Gases de fundicin
Lavado de gases
RIL de limpieza de gases: As, metales pesados, H2SO4
SO2, SO3
Gases de cola
Noma:
800 ppm (fundiciones en operacin)
200 ppm (nuevas operaciones)
Tecnologa: plantas de cido de contacto simple y de doble contacto (mejora la eficiencia de conversin del S a H2SO4)
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Ref.: Evaluacin de costos para escenarios regulatorios para una norma de emisiones de fundiciones de cobre. Coprim, para Ministerio del medio ambiente.
Fundicin con Horno fusin CT
CPS
GASES DE COLAPTA ACIDO
BOCA CT
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Ref.: Evaluacin de costos para escenarios regulatorios para una norma de emisiones de fundiciones de cobre. Coprim, para Ministerio del medio ambiente.
Fundicin con Horno fusin CT
BOCA H. LIMPIEZA ESCORIA
BOCA CT
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Ref.: Evaluacin de costos para escenarios regulatorios para una norma de emisiones de fundiciones de cobre. Coprim, para Ministerio del medio ambiente.
Con Horno Flash
GASES DE COLAPTA ACIDO
CPS
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Ref.: Evaluacin de costos para escenarios regulatorios para una norma de emisiones de fundiciones de cobre. Coprim, para Ministerio del medio ambiente.
Con Horno Flash
BOCA H. LIMPIEZA ESCORIA
H. REFINO
SANGRIA/TRANSP. ESCORIA
Reactor CT
Concentrado100% As
Escoria7.2%
CPS
Escoria0.24%
Cobre blister3.31%
Polvos2.26%
Camara polvos
Lavador gases
PPE
Polvos 350C1.9%
85.1%
Acido dbil a neutralizacin
(As)
SO2 a planta de cido
Polvos 250C
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Distribucin del As en una fundicin con reactor CT (Mendoza y Luraschi, Copper 95)
87%
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Distribucin del As en una fundicin con reactor Flash (Mendoza y Luraschi, Copper 95)
48%
30,5%
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Proceso tostacin de concentrado (Ministro Hales)
Tostacin en lecho fluidizado en atmsfera controlada para eliminar elarsnico como As2S3 gas y combustionar el azufre lbil como SO2. A lasalida del horno se introduce aire para transformar el sulfuro de As entrixido de As. La calcina que se produce contiene >30% Cu y entre 20a 22% S.
El reactor de lecho fluidizado es bien hermtico y dispone de un sistemade limpieza de gases que asegura una alta captura de azufre (>98%) yAs (>99%).
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Conc. DMH + 3-5% arenade silke
Alim.rotativo
Reactortostacinlechofluido
Ciclones(276)
Agua decontrol detemperatura
Aire
Camarapostcomb.
Enfr.evap.
Agua
Precipitadorelectrosttico
Aire
Vent. controlde tiraje
Lav.gases
Agua
Solucin de PE hmedo
Solucin arsenicala Ecometales
EnfriadorpolvosAire caliente
Gases aP.E. hmedode plantade cido
Columna atrapa
gotas y enfriamiento
Polvos arsenicalesa Ecometales
Buznpolvo
Aire
Aire
Aire
Buzncalcinas
AireAire
Aire precalentadode planta cido
Sopl. gas
Calcina a mezcladoy fusin flash
Enfriadorcalcinas
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Nueva norma exige 95% captura de azufre y emisiones mximas por ao, adems, de concentraciones.
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para disminuir emisiones:
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para disminuir Material Particulado
a) Ciclones
Son ampliamente utilizados para capturar cenizas y polvos. Se basan enla accin de la fuerza centrfuga sobre la partcula. Estn formados por uncuerpo principal cilndrico-cnico, donde los gases son alimentadostangencialmente. Al interior del equipo se forman dos vrtices: unoperifrico (descendente) y otro central (ascendente). Las partculas mspesadas son lanzadas hacia las paredes, depositndose en la parteinferior del cono. El resto del gas forma un vrtice central, que circulahacia arriba y sale por la parte superior del cilindro.
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para disminuir Material Particulado
b) Filtros: son ampliamente utilizados a escala industrial. El gas se hacecircular a travs de la unidad filtrante, donde los slidos quedan retenidos.Los filtros deben ser limpiados peridicamente, ya que una vez que secolmatan, la prdida de carga puede ser 10 veces mayor que la del filtrolimpio. Los sistemas de limpieza incluyen: Sistemas mecnicos porvibracin, uso de aire en contracorriente y choques de aire comprimido.
Generalmente, los filtros se disean en mdulos separados, de modo quealgunos mantengan su operacin, mientras otros se someten a limpieza.
Como medio filtrante, se utilizan filtros de fibras naturales (lana, algodn) yfibras sintticas (polister, polipropileno, poliamida, PVC, fibra de vidrio). Losfactores que determinan su seleccin son: costos, permeabilidad al aire,resistencia mecnica, resistencia contra cidos y lcalis, hidrofobicidad yresistencia a altas temperaturas.
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para disminuir Material Particulado
b) Filtros: Se puede lograr altas eficiencias de depuracin,llegando a remover el 100% de las partculas de 1 m. Adems, serecupera el producto seco y no se generan efluentes lquidos. Sinembargo, su uso est restringido por las altas temperaturas (hastaun mximo de 250C para la fibra de vidrio) y los peligros deexplosiones e incendios en el caso de polvos de altacombustibilidad. Existen filtros de fibra cermica que operan hasta1000C.
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para disminuir Material Particulado
c) Precipitacin electrosttica: Se basa en la accin de un campoelctrico sobre las partculas slidas cargadas elctricamente. Laspartculas son cargadas mediante una corriente de electrones quecircula entre los electrodos por efecto corona, gracias al alto voltajeexistente entre ellos (del orden de 60 kvolts DC). Las partculas sonatradas hacia electrodos colectores, donde se depositan y separandel resto de la corriente gaseosa. El gas fluye en direccin paralela alos electrodos.
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Precipitador electrosttico
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Tecnologas para disminuir Material Particulado
d) Lavadores con lquido (scrubbers) Aqu se incluyen diversosequipos basados en la eliminacin del material particulado, mediante eluso de un lquido absorbente. Cualquier compuesto gaseoso que seasoluble en dicho lquido, tambin puede ser removido de la corrientegaseosa principal. Adems, no presentan limitaciones debido a lapresencia de compuestos combustibles y explosivos, y tienen mayortolerancia a variaciones de la temperatura del gas. Sin embargo, laprincipal desventaja se debe a la generacin de un residuo lquido quecontiene el contaminante removido del gas. En general, los costosglobales de tratamiento utilizando estos sistemas son altos cuando serequiere una alta eficiencia de depuracin.Los diferentes diseos varan de acuerdo a la forma como se efecta elcontacto entre la corriente gaseosa que contiene el material particuladoy el lquido lavador.
CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para disminuir Material Particulado
d) Lavadores con lquido (scrubbers)
-Torres de aspersin: El lquido se alimenta en la parte superior enforma de lluvia, el que entra en contacto en contracorriente con elgas que circula hacia arriba. Generalmente, gran parte del lquidose recircula. Mientras menor sea el tamao de las gotas delquidos, mayor es el rea de contacto, con una mayor eficienciade remocin de partculas slidas. Se puede removereficientemente partculas de pequeo tamao, en el rango 1-2 m.
- Lavadores ciclnicos: El gas se alimenta en forma tangencial, enforma similar a los ciclones secos. El agua de lavado se alimentaen forma de pequeas gotas desde la parte superior del equipo (odesde los lados hacia el centro). De este modo, se combina elefecto de la fuerza centrfuga y el impacto entre el slido y ellquido.
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CONTAMINACION EN PROCESOS PIROMETALURGICOS
Tecnologas para la Remocin de Compuestos Gaseosos
Procesos Basados en Absorcin (scrubbers) Si el compuestogaseoso es soluble en un lquido, se puede absorber y retirarlo ensolucin lquida. El agua es el medio absorbente ms utilizado aescala industrial. En muchos casos, se agrega solutos al medioacuoso, tales como hidrxido de sodio o aminas, para incrementarla solubilidad del gas que se requiere absorber. Generalmente, seutiliza columnas de relleno para aumentar el rea de contactogas-lquido. El gas se hace circular en contracorriente con ellquido absorbente. Estos procesos son utilizados en la eliminacinde SO2, H2S y compuestos orgnicos voltiles.
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ELECTROREFINACION
Los nodos de cobre producidos en la fundicin son refinadoselectrolticamente para producir ctodos de cobre de +99.99%.
En este proceso se genera:
ERAnodos de cobre
Ctodos de cobre
Barros andicos (metales nobles, Cu, As, Se, Te)
Electrolito de descarte (As, Sb, Bi, Cu, H2SO4)
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