ENAMI Seminar Reciclaje 1

UNIVERSIDAD DE CHILE DEPARTAMENTO INGENIERIA DE MINAS

CATEDRA ENAMI DE PIROMETALURGIA

EFECTO DEL RECICLAJE EFECTO DEL RECICLAJE DE LOS OXIDOS EN LA ETAPA DE LOS OXIDOS EN LA ETAPA

DE FUSION DE FUSION

Gabriel Riveros , Andrzej Warczok Gabriel Riveros , Andrzej Warczok



Composición química de los óxidosComposición química de los óxidos Cu Cu -- 40 - 50%40 - 50%FeFe -- 35 - 45%35 - 45%SiOSiO22 -- 8 - 12% 8 - 12%

Composición de fases de los óxidosComposición de fases de los óxidosCuCumetmet -- 10 – 20%10 – 20%

CuCu22O O -- 10 - 15%10 - 15%

CuFeOCuFeO22 -- 20 – 25%20 – 25%

FeFe33OO44 -- 20 - 25%20 - 25%

FeFe22SiOSiO44 -- 2 - 5% 2 - 5%

SiOSiO2 (lib)2 (lib) -- 4 - 7% 4 - 7%



Sistema CuSistema Cu22O – FeO – Fe22OO33



CuCuEscoria Escoria = f (Cu = f (CuMataMata))



0

20

40

60

80

0-100 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700 700-800 800-900 >1000

Tamaño de las Inclusiones (m)

Porc

enta

je (%

)

Escoria CT : 6.4% Cu , 21.2% Fe3O4

Distribución del tamaño de las inclusiones de Distribución del tamaño de las inclusiones de mata y cobre en la escoria CTmata y cobre en la escoria CT



Reciclaje de los óxidos a la etapa de fusiónReciclaje de los óxidos a la etapa de fusión OXIDOS

Cu2O, Fe3O4 , CuFeO2 , Fe2SiO4 , SiO2

ESCORIA 4 – 10% Cu total

1 – 3% Cu (Cu2O)



Mecanismo de reducción de la escoriaMecanismo de reducción de la escoria

gasescoriasolidoescoria43 COFeO3COFe

slag2slagmetalslag43 OCuFeO3Cu2OFe

43

2

OFe

OCu3FeO

a

aaK

gas2escoriagasescoria43 COFeO3COOFe

gas2metalgasescoria2 COCu2COOCu

OCu3FeO

OFeOCu 2

43

2K

a

aX



Mecanismo de la formación de cobre metálico Mecanismo de la formación de cobre metálico durante reducción de la escoria liquidadurante reducción de la escoria liquida

Cu2O CuO + Cu

Cu2O + 3 FeO Fe3O4 + 2 Cu

Mecanismo de la formación de cobre Mecanismo de la formación de cobre metálico durante solidificación de la escoriametálico durante solidificación de la escoria

Cu2O + C 2 Cu + CO Cu2O + CO 2 Cu + CO2

Cu2O + H2 2 Cu + H2O



200 m

Metal Blanco

2FeO.SiO2

Fe3O4

secundaria

Estructura microscópica de la muestra de escoria final



20 m

Metal Blanco

2FeO.SiO2

Fe3O4

secundaria

Cu

Estructura microscópica de la muestra de escoria final de HLE



5 m

2FeO.SiO2

Fe3O4

secundaria

Cu

Estructura microscópica de la muestra de escoria final de HLE



Distribucion del tamaño de las inclusiones del cobre despues de reducción de la escoria

0

5

10

15

20

25

30

35

1,5

4,5

7,5

10

,5

13

,5

16

,5

19

,5

22

,5

25

,5

Diameter of Copper Inclusions (um)

Pa

rtic

ipa

tion

(%

)



Efecto de la sedimentación de las inclusiones de cobre metálico en la escoria

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 20 40 60

Time (min)

Co

pp

er

in S

lag

(%

)

1

2

1 - Gravity Settling2 - Settling with Coaalescence



Escoria después de reducción en horno eléctricoEscoria después de reducción en horno eléctrico

Cu Cu2O Fe3O4

Luz polarizada

10 m



ESCORIA SINTETICA: FeESCORIA SINTETICA: Fe22SiOSiO44-Fe-Fe33OO44-Cu-Cu22O (Reducción 60 min)O (Reducción 60 min)

Cu

Fe2SiO4

50 m



ESCORIA SINTETICA: FeESCORIA SINTETICA: Fe22SiOSiO44-Fe-Fe33OO44-Cu-Cu22O (Reducción 60 min)O (Reducción 60 min)

Cu

10 m



LIMPIEZA DE ESCORIA - ¿ SOLUCIONES ?LIMPIEZA DE ESCORIA - ¿ SOLUCIONES ?

1. Procesamiento de escorias de CT y Conversión en EF1. Procesamiento de escorias de CT y Conversión en EF

PRO:

a) Simple

CONTRA:

a) Baja recuperación de Cu

b) Infiltración de cobre en el piso del horno

c) ¿Corrosión del Refractario?

2. Reciclo de escoria de Convertidor en el CT2. Reciclo de escoria de Convertidor en el CT

I. Reciclo de una escoria líquida

II. Reciclo de escoria chancada a través del garr-gun

III. Inyección de escoria pulverizada con concentrado

PRO:

a) Alta recuperación de Cu

b) Sulfurización del cobre oxídicoc) Enfriamiento de la zona de toberas

CONTRA:

a) Chancado de escoria y molienda

b) Erosión de las toberas

c) ¿Corrosión del refractario?



CONCLUSIONESCONCLUSIONESEl reciclaje de escorias de conversion con alto contenido de óxido El reciclaje de escorias de conversion con alto contenido de óxido cuproso (óxidos) al Convertidor Teniente resulta en un aumento de cuproso (óxidos) al Convertidor Teniente resulta en un aumento de la concentración de cobre oxídico en la escoria de fusión.la concentración de cobre oxídico en la escoria de fusión.

El incremento del contenido de óxido cuproso o ferrítas de cobre El incremento del contenido de óxido cuproso o ferrítas de cobre en la escoria de fusión afecta fuertemente el proceso de limpieza en la escoria de fusión afecta fuertemente el proceso de limpieza de escoria en HLE u horno eléctrico y resulta en un aumento de de escoria en HLE u horno eléctrico y resulta en un aumento de las pérdidas de cobre en la escoria final.las pérdidas de cobre en la escoria final.

La reducción óxido cuproso disuelto en la escoria produce cobre La reducción óxido cuproso disuelto en la escoria produce cobre metálico en la forma de inclusiones líquidas (gotitas) de tamaño metálico en la forma de inclusiones líquidas (gotitas) de tamaño entre 1 – 30 entre 1 – 30 m que se forman en el momento de la nucleación de m que se forman en el momento de la nucleación de la fase metálica. La coalescencia de las inclusiones es muy la fase metálica. La coalescencia de las inclusiones es muy limitada porque el tamaño es tan pequeño que afecta la tensión limitada porque el tamaño es tan pequeño que afecta la tensión interfacial.interfacial.

Las limitaciones en la coalescencia y sedimentación de las Las limitaciones en la coalescencia y sedimentación de las inclusiones de cobre resulta en la disminución de la recuperación inclusiones de cobre resulta en la disminución de la recuperación de cobre desde la escoria.de cobre desde la escoria.

1.1.

2.2.

3.3.

4.4.



CONCLUSIONESCONCLUSIONES

El reciclaje de los óxidos a la etapa de fusión en el Convertidor El reciclaje de los óxidos a la etapa de fusión en el Convertidor Teniente en conjunto con el alto grado de oxidación del Teniente en conjunto con el alto grado de oxidación del concentrado, correspondiente a un metal blanco de 73-76% Cu, concentrado, correspondiente a un metal blanco de 73-76% Cu, es responsable por la producción de escoria con un alto es responsable por la producción de escoria con un alto contenido de cobre oxídico.contenido de cobre oxídico.

La limpieza de escoria con alto contenido de cobre oxídico por La limpieza de escoria con alto contenido de cobre oxídico por reducción y sedimentación en HLE u horno eléctrico no permite reducción y sedimentación en HLE u horno eléctrico no permite la recuperación efectiva del cobre y resulta en un aumento de la recuperación efectiva del cobre y resulta en un aumento de pérdidas de cobre en la escoria de botadero.pérdidas de cobre en la escoria de botadero.

El procesamiento separado de los óxidos sin o con otros El procesamiento separado de los óxidos sin o con otros reciclajes parece una solucion que permite mejorar el proceso de reciclajes parece una solucion que permite mejorar el proceso de limpieza de escoria y disminuir el contenido de cobre. Con limpieza de escoria y disminuir el contenido de cobre. Con recuperación moderada del cobre de los óxidos en proceso recuperación moderada del cobre de los óxidos en proceso separado, la recuperación total de cobre en la fundición puede separado, la recuperación total de cobre en la fundición puede aumentarse significativamente. aumentarse significativamente.

5.5.

6.6.

7.7.

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