Proceso de TostacinAntecedentes generales

La tostacin, es un proceso bsico de la metalurgia extractiva mediante elcual un sulfuro metlico, MeS, puede evolucionar al estado de xido, MeO,sulfato, MeSO4, o de sulfato bsico u oxisulfato, MeO MeSO4

Las principales menas metlicas en las cuales est presente el azufre son lassiguientes:

Cobre:Calcocita Cu2SCovelita CuSCalcopirita CuFeS2Bornita Cu3FeS3

Hierro:Pirita FeS2Pirrotita Fe(1-x)S

Las principales menas metlicas en las cuales est presente el azufre son lassiguientes:

Plomo:Galena PbS

CincBlenda Zns

NquelMillerita NiSPentlandita (Fe, Ni)9S8

AntimonioEstibina Sb2S3

MolibdenoMolibdenita MoS2

Del proceso de tostacin se obtiene:

Productos slidos tales como xidos metlicos, xidos complejos, clorurosy sulfatos metlicos, cuando la tostacin es clorurante.

Producto gaseoso normalmente dixido de azufre

Tostacin oxidante, cuyo resultado es la obtencin de un xido metlico

Tostacin sulfatante, se obtiene un sulfato metlico

Los procesos de tostacin oxidante y sulfatante, se llevan a efecto atemperaturas inferiores a las de fusin de los xidos y sulfuros metlicosinvolucrados en el proceso, generalmente por debajo de los 1.000C)

Con el fin de garantizar la velocidad de las reacciones, la temperatura deoperacin no ha de ser inferior a los 500C

Termodinmica de los procesos de tostacin

El estudio termodinmico de la afinidad simultnea de los metales por el azufrey el oxgeno quedara definido conociendo la energa libre asociada a lasiguiente reaccin:

MeS(s) + O2(g) = MeO(s) + S2(g)

Si G es mayor que cero la estabilidad del sulfuro metlico es mayor que la delxido

Si G es menor que cero la estabilidad del xido es mayor que la del sulfuro.

Termodinmica de los procesos de tostacin

Las condiciones termodinmicas necesarias para que se pueda obtener, comoresultado del proceso de tostacin, un xido, un sulfato o un oxisulfatometlico. se ilustran a travs de las reacciones de equilibrio que se establecendentro del sistema ternario metal-azufre-oxgeno, Me-O-S

la relacin entre las distintas fases en equilibrio que pueden existir en elsistema ternario Me-O-S, a temperatura constante, puede representarse en undiagrama bidimensional Diagrama de Kellogg.

la ordenadas y la abscisas pueden identificarse con los valores de laspresiones parciales de cualquiera de los compuestos que forman parte de lafase gaseosa. Normalmente, se toma log PSO2 y log PO2

Diagrama de Kellogg para el sistemaMe-O-S, a temperatura constante

Equilibrios entre las fases condensandas

Lnea N1

Me(s) + SO2(g) = MeS(s) + O2(g)

Lnea N2

Me(s) + O2(g) = MeO(s)

Lnea N3

MeS(s) + 3/2 O2(g) = MeO(s) + SO2(g)

Lnea N4

MeO(s) + O2(g) + SO2 (g) = MeSO4(s)

Lnea N5

MeS(s) + 2O2(g) = MeSO4(s)

Si se quiere reflejar los equilibrios entre la fase gaseosa y las fases condensadasdel sistema Me-O-S, en funcin de la temperatura.

Diagrama de Kellogg tridimensional para el sistema Cu-O-S (Fernndez, F .1991)

Diagrama de Kelloggtridimensional para el sistemaCu-O-S plano isotermo

El efecto de la temperatura,sobre los equilibrios delproceso de tostacin, se puedeestudiar en el diagrama logPSO2 / (1/T) a log PSO2constante

12

Reactores de Tostacin

El tostador de hogar mltiple es un recipientecilndrico revestido de material refractario condimensiones aproximadas de 3 a 7 m dedimetro y una altura de 15 m, adaptado con 7 12 hogares refractarios (6,7 x 12,2 m aprox.)

El reactor de tostacin, cuenta con un sistemade rastra que permite que el slido seadesplazado en la superficie del hogar. Estemovimiento provoca que el slido descienda alhogar inferior. Los agujeros de descarga, estnsituados de tal forma que no queda uno debajodel otro, sino que en la periferia exterior de unhogar y en el centro del hogar que se encuentraabajo.

Como consecuencia de esto, la carga sigue unatrayectoria en zig zag.

Tostador de pisos

El material alimentado, se descarga sobre elhogar superior, y va descendiendo a travs delhorno, hasta obtener un calicinado tostado alhogar inferior.

13

Reactores de Tostacin

Las rastras cuentan con un sistema motrizconectado a un vstago giratorio central que seencuentra refrigerado con agua.

El aire para la tostacin entra por el fondo deltostador y sube en contracorriente con lacarga slido descendente hasta dejarfinalmente el reactor a travs de un conductode humos superior.

Tostador de pisos

14

Tostador de lecho fluidizado

Proceso de TostacinMolibdeno

Molibdeno - Subproducto del cobre

en el contexto mundial, el molibdeno es obtenido, por una parte, medianteminas primarias, que producen alrededor del 40% de la produccin mundial,y como subproducto de minas productoras de cobre, con cerca de un 57%

en Chile, el molibdeno se obtiene exclusivamente como subproducto de laminera del cobre. Lo que posiciona al pas como tercer productor msgrande del mundo despus de China y Estados Unidos.

Molibdeno - Subproducto del cobre

El destino final del molibdeno es principalmente el acero inoxidable, concontenidos de hasta un 6% de Mo, usado en la construccin, piezas deaviones, de automviles, sper aleaciones en base nquel para catalizadoresen la industria petrolera, las industrias aeroespacial, automotriz, deherramientas quirrgicas, en la fabricacin de ampolletas (filamento),pantallas de LCD, etc.

..primeramente el producto mineral (Molibdenita) debe ser transformado,para posteriormente producir productos comnmente usados para lafabricacin de aceros y otros, tales como trixido de Mo tcnico y puro, ferromolibdeno, y sales de molibdeno.

Concentrado de molibdenoMoS2

Trixido de molibdeno (MoO3)

Molibdeno - Subproducto del cobre

La reaccin de oxidacin es exotrmica y se debe mantener un perfil detemperatura entre 400 700C.

Las dos reacciones principales son:

2 + 32 2 + 2 2

2 + 12 2 3

Por lo tanto la reaccin global:

2 + 722 3 + 2 2

Molibdeno - Subproducto del cobre

Los rangos de composicin del concentrado de molibdenita se presenta en lasiguiente tabla:

Elemento %

Mo ~ 50

S 34 36

SiO2 ~ 6

Cu 0,2 2,3

Fe ~ 2,0

Ca ~ 0,33

Pb 0,04 0,08

Humedad 0,14 10%

Molibdeno - Subproducto del cobre

La tostacin de concentrados de molibdenita, es una etapa importante en laproduccin de trixido de molibdeno.

Concentrado de molibdenoMoS2

Trixido de molibdeno (MoO3)

Molibdeno - Subproducto del cobre

El producto del proceso de tostacin del concentrado de molibdenita ,corresponde al trixido de molibdeno, cuya composicin es:

Elemento %

Mo Mayor a 55

S 0,1

Cu 0,3 1,9

Fe 0,2 1,7

Molibdeno - Subproducto del cobre

La reaccin de oxidacin es exotrmica y se debe mantener un perfil detemperatura entre 400 700C.

La fase ms estable es MoO3, no obstante, en la calcina el MoO3 apareceacompaado de MoO2, lo que representa una ineficiencia en la tostacin.

Molibdeno - Subproducto del cobre

Como se observa en la figura.. Existen xidos intermedios en la tostacin demolibdenita.

Algunos autores, indican que el principal xido intermedio en la oxidacin esMoO2:

MoS2 MoO2 MoO3

Molibdeno - Subproducto del cobre

Las dos reacciones principales son:

2 + 32 2 + 2 2

2 + 12 2 3

Por lo tanto la reaccin global:

2 + 722 3 + 2 2

298 = 906,8 /G 298 = -866,5 KJ/mol

298 = 155,3 /G 298 = -134,0 KJ/mol

Producto intermedio

oxidacin

298 = 1062 /G 298 = -1000,5 KJ/mol

Molibdeno - Subproducto del cobre

Transformacin a medida que bajan en los hogares.

MoO3

MoO2

MoS2

En forma paulatina, la zona de MoO2 va creciendo y el ncleo de MoS2 vadisminuyendo en volumen.

Molibdeno - Subproducto del cobre

Ejemplo de transformacin a medida que bajan en los hogares 2 al 9.

Molibdeno - Subproducto del cobre

Por ejemplo, si un horno cuenta con 12 pisos para que ocurra las reacciones:

Los tres primeros.. Utilizados para el secado de los concentrados

Los siguientes seis pisos ocurre la oxidacin a dixido de molibdeno.

Para terminar en los ltimos 3 pisos, el producto se oxida a trixido demolibdeno.