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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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)
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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)
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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 +
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
Tecnologa de Conversin Discontinua (Batch):
Pierce-Smith (Teniente) Hoboken Noranda
Continua (Flash): Kenneth Outokumpu Inco
Conversin en Lecho: ENAMI Universidad de Chile
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
Convertidores Batch
Pierce Pierce Pierce Pierce ---- SmithSmithSmithSmith HobokenHobokenHobokenHoboken
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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.
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
Tecnologa Limpiado de Escorias HLE Teniente
Horno Elctrico (HE)
Horno Magneto Hidro Dinmico (MHD) Prof. G. Riveros
Ambos usan Carbn (reductor)Ambos Batch
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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.
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
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
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
FIN
Auxiliar: Diego Mesa Pea
Primavera 2011
Fund. Metalurgia Extractiva - Auxiliar: Diego Mesa Pea
Top Related