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Fundamentos de Metalurgia Extractiva

Auxiliar 3 y 4 Pirometalurgia

IntroduccinEtapas y Equipos en Pirometalurgia

Auxiliar: Diego Mesa PeaProfesor: Gabriel Riveros UrzaPrimavera 2011

Metalurgia

HidrometalurgiaHidrometalurgiaHidrometalurgiaHidrometalurgia PirometalurgiaPirometalurgiaPirometalurgiaPirometalurgia

T ambiente

xidos y Sulfuros secundarios

Etapa limitante: Reaccin

Menor eficiencia energtica

Menos Contaminante

T > 600C

xidos Primarios

Etapa limitante: Difusin y Conveccin

Mayor eficiencia energtica

Ms Contaminante

Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea

Etapas y Sub-Etapas a Revisar

Secado

Tostacin

Fusin

Conversin

Refinacin a Fuego

Moldeo

Limpieza de Escorias

Tratamiento de Gases


Secado

No hay transformacin qumica

Objetivo: Reducir Costos Transporte Mejorar operacin de Hornos No calentar agua en Hornos (reducir costos de E)

Entrada: Concentrado con 14 - 18% de H2O

Salida: Secado Parcial: 8 - 10% Secado a Muerte: 0,1 0,3%

T Operacin: 220C Tecnologa:

Secador de Bandeja Secador Rotatorio Secador de Lecho Fluidizado


Tostacin Objetivo:

Oxidacin parcial de los sulfuros liberacin de SO2 T Operacin: 500 800C Reacciones de Tostacin:

2 + 3 2 + 2

+ 2 +

+ +

2 (Sulfatacin)

Variables: T, pO2, pSO2


Tostacin Tecnologa:

Tostador de Pisos (Nichols Herreshoff)

Tostador de lecho fluidizado

Fusin Objetivo:

Concentrar el Cu, formando una fase de sulfuros lquidos (Mata), inmiscible a otra fase lquida oxidada (Escoria).

T Operacin: 1200 C Reacciones de Fusin:

+ + + + + + +

2 + 2 (Fayalita)3 + + +

Sobre Oxidacin(Horno Flash)


Tecnologa de Fusin Horno Reverbero: (Batch)

Fusin por calentamiento directo Muy usado entre 1900 1970 Recupera Cu de escorias de conversin Puede usar aire y aire enriquecido (lo que aumenta tpd) Contamina mucho y es poco eficiente Usa Combustibles (No Autgeno)

Tecnologa de Fusin Horno Noranda: (Bao Batch)

60s por Noranda Inc., Canad Cilindro Basculante Humedad de entrada: 6 8% Produce Mata de Alta Ley: 70 75% de Cu

Tiene quemadores (concebido No Autgeno) 1% de Carbn Inyeccin de Aire o Aire Enriquecido (35 40% de O2)

Tecnologa de Fusin Convertidor Teniente: (Bao Batch) 70s en Caletones (CODELCO) Cilindro Basculante (Muy similar a Noranda)

Produce Metal Blanco: 72 75% de Cu Se usa aire o aire enriquecido (35% de O2)

Alimentacin: Carga Fra y fundente Se ingresa concentrado SECO por toberas (0,2% H2O)

Semi-Autgeno (sin quemadores, pero puede usar Carbn)


Convertidor Teniente

Tecnologa de Fusin

Outokumpu Outokumpu Outokumpu Outokumpu IncoIncoIncoInco

50s en Finlandia Tiene quemadores Mata: 55 75% de Cu Escoria se trata en HE Humedad conc.: 0,1 0,3% Usa aire o aire enriquecido 90%

Chagres y Chuquicamata

50s (International Nickel Company)

Produce mucho SO2 Usa O2 puro

Escoria muy limpia (0,6% de Cu)

Fusin Flash: Continuo Combina Tostacin, Fusin y parte de Conversin en 1 reactor Autgeno No limpia Escorias

Hornos Flash

OutokumpuOutokumpuOutokumpuOutokumpu IncoIncoIncoInco


Conversin Objetivo: Eliminar Fe, S y otros. Producir Cobre Blster (98,5 -99,5% Cu).

T Op: 1200C Consta de 2 Etapas:

Soplado de Escoria: Reducir FeS al 1% + 1 2 + 3 + 1 2

2 + (Fayalita)

Soplado a Cobre: Obtencin de Cu con 1% de S. + 3 2 + + 2 6 + + 2 +


Tecnologa de Conversin Discontinua (Batch):

Pierce-Smith (Teniente) Hoboken Noranda

Continua (Flash): Kenneth Outokumpu Inco

Conversin en Lecho: ENAMI Universidad de Chile


Tecnologa de Conversin Batch

Convertidor PierceConvertidor PierceConvertidor PierceConvertidor Pierce----SmithSmithSmithSmith Convertidor HobokenConvertidor HobokenConvertidor HobokenConvertidor Hoboken

Procesa 300-500 tpd mata

Obtiene 100-200 tpd Blster

Autgeno

Escorias con alto contenido de Cu (atrapado fsica y qumicamente)

Discontinuo (Batch)

Contaminante

Creado en Blgica

Difiere del P-S en sistema de carguo y evacuacin de gases.

Producto: Blster de 99%

Menor capacidad que P-S

Batch


Convertidores Batch

Pierce Pierce Pierce Pierce ---- SmithSmithSmithSmith HobokenHobokenHobokenHoboken


Refinacin a Fuego Objetivo:

Generar Producto de calidad Fsica y Qumica (RAF slo Caletones).

Generar nodos lisos (sin Blster) para luego ir a ER(ms usado).

Etapas: Carguo Escoriado Oxidacin Reduccin

Es un proceso discontinuo en Hornos Basculantes tipo Reverbero


Reacciones de Refinacin a Fuego 1.- Remocin de Azufre: (Aire)

() + 1 2 ()

() + 2()

2.a.- Remocin de Impurezas por Oxidacin: (Fundente)

() + 2 ( !)

" =$%&' )%&'

$%* )% +&,

-% =% /012345% %6758

= " $%*

$%&'

99/012345

+&,

Elimino S con aire en forma de SO2

M de K bajo (Metal precioso):NO se oxida

M de K medio (Bi, As, etc.)Se debe Inducir

M de K alto (Fe, Na, Ca)Se Oxida


Refinacin a Fuego

Fundentes Bsicos

(Soda, Caliza)

Fundentes cidos

(SiO2, fosfatos)

El : es neutro

Inducen impurezas cidas

(9;, =>;, ?;)

Inducen impurezas bsicas

(9?,@)

No se puede inducir

Induccin Impurezas: Cuando el K es medio, se debe inducir. La nica variable es $%&', valor que vara con el Fundente.


Refinacin a Fuego 2.b.- Remocin de Impurezas por Oxidacin y Escorificacin:

Escorias cidas remueven Pb Escorias Bsicas remueven As, Sb, Sn El Ni slo se extrae con Fe2O3.

3.- Desoxidacin del Cobre (Reduccin) Se agregan reductores (Carbn, Madera, CO) Las reacciones llevan a la formacin de CO, el que reduce al Cu

Una vez finalizado el proceso se obtiene Cu Andico, listo para el Moldeo


Moldeo Objetivo:

Se busca calidad fsica y qumica para venta de nodos o para llevar a ER.

El calor cedido por el nodo es recibido por el molde (tambin de Cobre)

Limpieza de Escorias Objetivo:

Recuperar Cu de Escorias Dejar escorias con 0,5 0,7% de Cu

Es un proceso aparte para las Escorias de Fusin, pues las de Conversin vuelven a Fusin.

El Cu se va a las escorias por: Atrapamiento mecnico (agitacin, atrapado por magnetita) Disuelto en escoria (Cu2O)

3 Mtodos de limpieza: Mineralrgico: Enfro/Chanco/Muelo/Floto Hidrometalrgico: Enfro/Chanco/Muelo/Lixivio/SX Pirometalrgico: Reduccin/Sedimentacin


Tecnologa Limpiado de Escorias HLE Teniente

Horno Elctrico (HE)

Horno Magneto Hidro Dinmico (MHD) Prof. G. Riveros

Ambos usan Carbn (reductor)Ambos Batch


Reacciones de Limpieza de Escoria Reduccin Directa:

+ 3 + + +

Reduccin Indirecta (principal): + 3 + + +

Va Hierro: + 4

El CO necesario se obtiene de la reaccin del CO2 con el C (Rx de Boudouard)

Una vez reducido todo el Fe3O4, se comienza a reducir el Cu2O

Tratamiento de Gases Objetivo:

Disminuir concentracin de SO2 emitido

Usarlo en la planta de H2SO4, til en hidrometalurgia

Se juntan los gases de salida de fusin, conversin y refinacin.

Se enfran con serpentines y con lluvia de agua.

Se envan a la planta de tratamiento.

Luego es necesario remover las partculas slidas del flujo: Separador Electrosttico.

Las partculas son atradas a las placa, mientras que el gas simplemente se ioniza.


Tratamiento de Gases En el transporte del SO2 se desea evitar la formacin de SO3(forma H2SO4 en los ductos, lo que genera corrosin)

Cmo evitar SO3 en ductos: T Op < 371C Sulfatar Polvos (catalizan formacin SO3)

Evitar presencia de O2 en ductos Bajo tiempo de residencia

Sulfatacin de Polvos: Oxidacin: + 2 2 + + 3 2B +

+ 3 +

Sulfatacin: + + 1 2B

2 + 3 + 2 Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea

Tratamiento de Gases Una vez que el SO2 llega a la planta:

Purificacin: Remocin de Polvo Enfriamiento y limpieza hmeda Produccin de gas limpio y seco

Conversin: Catalizador: V2O5 T op: 625C

2 + 2

Absorcin: SO3 absorbido en H2SO4 + C C T ~260-300 C


FIN

Auxiliar: Diego Mesa Pea

Primavera 2011


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