UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚAREQUIPA

CARRERA PROFESIONAL DE

INGENIERÍA DE MINASCURSO: METALURGIA EXTRACTIVA

TEMA: PIROMETALURGIADOCENTE: MAG. ING. JUAN ALFONSO MOLINA VÁSQUEZ

PIROMETALURGIA

PIROMETALURGIA DEL COBREDentro de una fundición existen una serie de etapas necesarias para la obtención del producto final, éstasson:•Secado•Fusión•Conversión•Refinación•MoldeoExisten además operaciones anexas tales como:•Tostación•Limpieza de Escorias•Tratamiento de Gases

SECADOEliminación parcial o total del agua contenida en los concentrados.Las razones por la cual se secan los concentrados :

•Reducción costos de transporte•Mejoramiento del carguío y de la operación de los hornos en la etapa de fusión•Mejoramiento del balance térmico en la fusión

SECADO

SECADORES ROTATORIOS

FUSIÓN DEL COBREProceso cuyo objetivo es concentrar el cobre del concentrado formando una fase de sulfuros líquidos, llamada mata o eje, en lo posible conteniendo todo el cobre alimentado y

otra fase oxidada líquida, llamada escoria en lo posible exenta de cobre En la fusión, el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (entre 1200 y 1300°C) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido.

FUSIÓN DEL COBRE

FUSIÓN

FUSIÓN - CONCENTRADOConcentrado: Producto principal de la etapa de flotación. Los minerales más comunes encontrados en los concentrados de cobre son: Calcopirita (CuFeS2) y Pirita (FeS2), aunque pueden estar presentes otros minerales como: La Bornita (Cu5FeS4), Calcosina (Cu2S), Covelina (CuS) y Cuarzo (SiO2). Químicamente los concentrados fundidos, contienen: 25 - 35% de Cu, 25 - 35% de Fe y 25 - 35% de azufre.

FUSIÓN - MATACorresponde a la fase metálica y es en donde se concentra el cobre asociado principalmente al azufre. Está compuesta también por sulfuros de hierro. Es la fase más densa del material fundido y se encuentra en la parte baja del horno. La cantidad de cobre varía dependiendo del método de fusión (entre 50 y 75%).

Cu2S FeS; Fe3O4; Au; Ag; Pt; Sb; Bi; As; Zn; Pb

FUSIÓN - ESCORIAEs la parte menos densa del fundido, contiene principalmente óxidos de hierro, fundentes y cobre (pérdidas).

Si el contenido de cobre es alto, ésta puede ser enviada a hornos destinados a la limpieza de escoria para recuperar el contenido de cobre que aún le queda.

FeO; Fe3O4; SiO2; Al2O3; CaO; MgO; Cu2O; Sb; Bi; As; Zn; Pb

CONVERTIDOR

FUSIÓN - CONVERSIÓN

Tiene por objetivo eliminar fierro, azufre desde la mata para producir cobre blister de un 98,5% de Cu aproximadamente.Esto se logra, oxidando el fierro y el azufre contenido en la mata con aire algunasveces enriquecido con oxígeno. La conversión del eje de cobre se lleva a cabo casi universalmente en los convertidores Peirce-Smith, aunque también existen equipos alternativos tales como el convertidor Hoboken, Inspiration, Mitsubishi y otros en desarrollo.

FUSIÓN - CONVERSIÓN

CONVERSIÓN

ETAPAS DE LA CONVERSIÓNPRIMERA ETAPA:Soplado a escoriaEl Fe presente como FeS se oxida a FeO y Fe3O4 generando SO2 gaseoso según lassiguientes reacciones:OXIDACIÓN DEL FeS FeS + 3/2O = FeO + SO 2 FORMACIÓN DE LA MAGNETITA 3FeO + 1/2O2 = Fe3O4 ESCORIFICACIÓN DEL FeO 2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2

Las reacciones son de carácter exotérmico Esta etapa termina cuando la mata contiene menos de 1% de FeS.Escoria con 10 – 20 % magnetita sólida y hasta un 15 % Cu disuelto y atrapado.Producto Final Metal Blanco con una temperatura de 1200°C, escoria líquida a 1250°C y Gases a 1300°C.

ETAPAS DE LA CONVERSIÓNSEGUNDA ETAPASoplado al CobreSe elimina el S presente en el Cu2S oxidándolo a SO2 según las reacciones:Cu2S + 3/2O2 = Cu2O + SO2Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2Cu S + O = 2Cu + SO 22 2

REFINACIÓN

Tiene por objetivo reducir las impurezas, principalmente oxígeno y azufre presentes en el cobre blíster y en menor grado otras impurezas metálicas (Plomo, Zinc, Arsénico, Antimonio, etc) con el fin de generar ánodos de buena calidad física, química y mecánica.Se realiza a temperaturas entre 1150 y 1200°C

REFINACIÓN

REFINACIÓNConcentraciones típicas de impurezas del cobre anódico

MOLDEO

Enfriamiento del cobre anódico en moldes con el fin de formar ánodos sólidosEl moldeo se realiza en “ruedas de moldeo” que son plataformas rotatorias conmoldes ubicados circunferencialmente que giran a medida éstos son llenados con cobre anódico

MOLDEO

PIROMETALURGIATOSTACIÓNEtapa utilizada como pre-tratamiento de concentrados. Se utiliza por ejemplo para volatilizar y capturar el arsénico de algunos concentrados con alto porcentaje de este metalLIMPIEZA DE ESCORIASTiene por objetivo recuperar el cobre atrapado en las escorias de los hornos de fusión y conversión. Produce una mata que es recirculada a los convertidores y una escoria de descarte con menos de un 1% de Cu. LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE GASESLos gases generados en los distintos hornos (con contenidos importantes de SO2)son capturados y llevados a plantas de ácido. El dióxido de azufre pasa por distintos procesos con el fin de producir ácido sulfúrico.