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UNIVERSIDAD NACIONAL

DANIEL ALCIDES CARRION

FACULTAD DE INGENERÍA

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE METALURGIA

INFORME N° 02A: Ing. SIUCE BONIFACIO, Ramiro

DE: CAMPOS ANGULO, Jorge L.

Asunto: TOSTACION DE COBRE, PLATA, ZINC

Fecha: 10/07/2012

_________________CAMPOS ANGULO,Jorge L.

CAMPOS ANGULO, Jorge L. COD: 1124203040 III-B



INTRODUCCIÓNTostación Consiste en la oxidación de un sulfuro en presencia de aire.La tostación , por cualquiera de los diferentes métodos técnico es indispensable en casos de ciertos minerales o concentrados para prepararlos previamente a la lixiviación. La tostación puede hacerse variar , según sea necesario par producir un sulfato , un óxido , reducir el contenido de óxido , producir un cloruro , o bien una combinación de estos resultadosla tostacion es otro proceso muy diferente al de la cianuracion y en efecto si se trata de otra tecnica, las formas de captar el oro y la plata depende mucho de: el costo de tratamiento, el beneficio de costo retorno de inversion, en este caso la tostacion puede ser un proceso muy caro con respecto a la cianuracion. pero no necesariamente se cumple . todo depende de como este el mineral aurifero


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La pirometalúrgia es la rama de la metalurgia y de la electrometalúrgia consistente en la obtención y refinación de los metales utilizando calor, como es en el caso de la fundición.La pirometalurgia es la técnica tradicional de extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus minerales o de sus concentrados por medio del calor. Se trata principalmente de extraer el metal del mineral, eliminar la ganga del mineral y purificar los metales. Históricamente, este procedimiento fue el primero en aparecer. Las operaciones se efectúan entre 950 y 1000°C.Una gran cantidad de metales tales como el hierro, níquel, estaño, cobre, oro y plata son obtenidos desde el mineral o su concentrado por medio de la pirometalúrgia.La pirometalúrgia es utilizada en mayor proporción porque es un proceso mucho más rápido, su desventaja es ser altamente contaminante para el ambiente.

CalcinaciónConsiste en la descomposición del mineral en sus óxidos formadores por la acción del calor.La calcinación es el proceso de calentar una sustancia a temperatura elevada, pero por debajo de su punto de fusión, para provocar la descomposición térmica o un cambio de estado en su constitución física o química. (click en la imagen para ver en tamaño completo)

TostaciónConsiste en la oxidación de un sulfuro en presencia de aire.La tostación , por cualquiera de los diferentes métodos técnico es indispensable en casos de ciertos minerales o concentrados para prepararlos previamente a la lixiviación. La tostación puede hacerse variar , según sea necesario par producir un sulfato , un óxido , reducir el contenido de óxido , producir un cloruro , o bien una combinación de estos resultados(click en la imagen para ver en tamaño completo)


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FusiónObtencion de una fase fundida- fase metalica- fase oxidada- fase sulfurada- fase con arsenico

VolatilizaciónObtención del metal o compuesto del metal como gas. La volatilización es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido. Antiguamente también se la llamaba de la misma forma que al proceso inverso, la sublimación.

MetalotermiaDesplazamiento de un metal de un compuesto por otro metal más activo o más ávido por el metaloide formador del compuesto.Electrólisis ígnea o de sales fundidasObtención de un metal a partir de un compuesto en estado fundido utilizado como reductor la corriente eléctrica.

REFERENCIA TEORICA:

1. TOSTACION DE COBRE:El cobre está presente en la corteza terrestre principalmente en forma de minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y calcosina (Cu2S). El contenido en cobre de estos minerales es bajo, alrededor de un 0.5% en minas a cielo abierto y hasta un 2% en minas subterráneas. El cobre también se presenta en forma de minerales con oxígeno como carbonatos, óxidos, silicatos y sulfatos, pero en menor concentración.Un proceso para producir cobre metalico crudo a partir de concentrados de cobre con contenidos de arsenicos, esencialmente como enargita (cu3ass4) y/o arsenopirita (asfes) el cual consiste de una primera etapa de tostacion neutra a 500 a 800 grados c.


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El proceso de obtención y refinación del cobre depende de que el mineral sean sulfuros (cuando el cobre se combina con el azufre pasa a llamarser sulfuro de cobre), en cuyo caso se utiliza la vía pirometalúrgica en la que se producen ánodos y cátodos, o que sean óxidos, en cuyo caso se utiliza la vía hidrometalúrgica en la que se producen directamente cátodos, por ahora nos concentraremos en el proceso pirometalúrgico:

El mineral de sulfuro de cobre en la mina tiene un contenido entre el 0,5-0,2% de cobre, por lo que hay que concentrarlo en la mina, mediante flotación, para su transporte y uso final en la fundición, obteniéndose un concentrado de cobre que contiene entre 20 y 45% de cobre, los otros dos componentes principales son el azufre y el hierro, además de otros metales entre los cuales se encuentran el oro y la plata como positivos y el plomo, arsénico y mercurio como impurezas.

El concentrado de cobre se recibe en la Fundición, cuya primera etapa industrial es el Horno de Fusión, donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidación en estado fundido a una temperatura entre 1200 y 1300 º C. En el horno el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y el hierro, conjuntamente con sílice procedente de la arena que se introduce en el horno, permanecen en estado líquido. En esta fase líquida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior y se extrae del horno formando parte de un producto que se denomina mata de cobre, con un contenido del 62% de cobre, mientras que la mezcla de hierro y sílice en forma de silicato permanece en la parte superior del horno y se extrae en forma de escoria con un contenido del 0,8% de cobre, 45% de hierro y 30% de sílice.

La mata de cobre pasa a la sección de convertidores, para incrementar la riqueza en cobre del producto, donde se le somete a una gran oxidación adicional en un proceso discontinuo “batch”, consiguiendo un producto intermedio denominado blister con un contenido en cobre del 99%, gases ricos en SO 2 que se unen a los gases anteriores del horno y escorias con un contenido del 6% de cobre.El blister pasa al horno de afino donde incrementa su contenido en cobre hasta el 99,6% y posteriormente a la rueda de moldeo de ánodos, donde se da a los ánodos la forma geométrica, semejante a una camiseta de mangas cortas extendidas, necesaria para su utilización en la Refinería.




Los gases de SO2 producidos en el horno y convertidores se recogen, se oxidan y se convierten en ácido sulfúrico en una planta de doble absorción, mientras que las escorias, después de tratarlas en un horno eléctrico para recuperar todo el cobre que contienen, se enfrían y granulan para su posterior utilización como material estéril.

Como regla general una Fundición que produzca 310.000 Tm/año de ánodos consume 1.000.000 Tm/año de concentrado de cobre y como subproductos produce 900.000 Tm/año de ácido sulfúrico y 300.000 Tm/año de escorias.

El proceso utilizado es el electrorefino de los ánodos, que consiste en disponer en celdas (balsas) los ánodos que actúan como electrodo positivo, separados por una placa inerte que actúa como electrodo negativo, sumergidos en una disolución de sulfato de cobre denominada electrolito y utilizar una corriente eléctrica de bajo voltaje, que al ser selectiva para el cobre disuelve los ánodos en el electrolito y los iones de cobre resultante se depositan sobre la placa inerte obteniendo los cátodos que son unas planchas de 1 m ² de superficie y un peso de 55 kg

Tostación

La tostación es una oxidación parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire y la eliminación parcial del sulfuro en forma de SO2. Los objetivos de la tostación son dos:

Utilizar el calor de la tostación para secar y calentar la carga antes de ser introducida al horno de fundición.

Aumentar la concentración de cobre en el producto de fundición, es decir, en la mata líquida.

La tostación se lleva a cabo entre 500 y 700ºC, dentro de los tostadores tipo hogar o de lecho fluidificados, bajo condiciones bien controladas. El producto de la tostación es una mezcla de sulfuros, sulfatos y óxidos, cuya composición puede variarse mediante el control de la temperatura del proceso de tostación y la relación aire – concentrado.

2. TOSTACION DE LA PLATA:




Existen algunos procesos de lixiviación de sulfuros que usan soluciones enérgicas como las sulfonítricas, otros emplean altas temperaturas y presiones que dificultan su implementación.La lixiviación con ácido sulfúrico, cianuro o tiosulfato es viable con minerales oxidados y se emplea en la mayoría de los procesos hidrometalúrgicos.La tostación es relativamente fácil de conceptuar en teoría y realizar en laboratorio o pequeña escala.El verdadero desafío comienza, cuando la tostación se realiza para grandes cantidades de sulfuros en modo continuo.Para el diseño de un proceso de tostación entran en consideración: el tipo de sulfuro que se desea tostar, las diferentes especies acompañantes, cantidades a tratar, requerimiento energético, grados de división, reactivos necesarios, rendimientos de la tuesta, productos resultantes, etc.Los sulfuros en el momento que se pueden preconcentrar o elevar en sus contenidos valiosos deberían ser motivo de investigación en tratamientos alternativos. Como lo entiendo, la hidro-metalurgia permite manejar instalaciones de menor tamaño para obtener metales. El mayor problema es el tratamiento de los sulfuros valiosos, previo al uso de solventes comunes. Este es uno de los principales temas de mi interés y durante mucho tiempo se van juntando experiencias y datos que se pueden ir agrupando. Ultimamente se esta dando gran importancia a la partida prematura de los explosivos usados en minas con gran contenido de sulfuros. El actor invitado en este problema es el nitrato de amonio que reacciona con los sulfuros y cierto contenido de humedad. Este fenómeno lo están evaluando empresas de servicios que mediante pruebas califican el grado de reactividad de los minerales explotados, permitiendo a las empresas mineras disminuir riesgos al usar inhibidores. En la tuesta de piritas se usan hornos rotatorios, lechos fuidizados, pisos etc., etc, todos aplicados en gran escala para aprovechar las inercias térmicas y rendimientos. Estas formas de tratamiento requieren de grandes inversiones en equipos y recursos humanos que dejan excluida a la mayor parte de la pequeña minería. He visto que es posible estudiar la descomposición de las piritas aumentando su reactividad, además de aprovechar el calor que desprende esta reacción exotérmica. Al modificar los sulfuros de metales valiosos usando criterios como esto, se abre la puerta a la lixiviación de los minerales con solventes comunes a la pequeña empresa minera.

Propiedades de la plata. Se denominan metales nobles a




aquéllos que se distinguen por su invulnerabilidad a la oxidación. Los más importantes son: la plata (Ag), el oro (Au), y el platino (Pt). Estos forman el grupo de los metales preciosos. La plata se encuentra formando sulfuros (Ag2S) conocidos como argentita o cloruros conocidos como kerargita AgCl

Obtención de la plata. Cuando se trata de obtener plata de sus minerales se recurre a los métodos conocidos como cianurización o amalgamación. Cuando tratamos por amalgamación el procedimiento consiste en triturar el mineral, luego someterlo a tostación con agregado de sal común para transformar la plata en cloruro de plata. Esta sustancia se trata en toneles giratorios con agua y hierro con lo que se obtiene la plata libre.

2 AgCl + Fe Cl2Fe + 2 Ag

3. Tostación del zinc:Caracteristicas Generales Del ZincMetal de color blanco azulado, de aspecto brillante en el corte recienteque pronto se empaña al contacto con el aire, formandose una capade superficial de hidrocarbonato cicico de aspecto mate, pero queservira de proteccion al resto de la masa contra una alteracion masprofunda.Es poco tenaz. El aspecto de su fractura es cristalino grueso.El zinc es atacado y disuelto en poco tiempo por los acidos fuertes ytambien por los alcalis hirvientes.

La principal materia prima de la fabrica de zinc esta constituida porconcentrados de sulfuro de zinc, procedentes de diferentes minas.Ademas de los concentrados sulfurados de zinc, se recibe la calcineEl verdadero desafío comienza, cuando la tostación se realiza para grandes cantidades de sulfuros en modo continuo. Para el diseño de un proceso de tostación entran en consideración: el tipo de sulfuro que se desea tostar, las diferentes especies acompañantes, cantidades a tratar, requerimiento energético, grados de división, reactivos necesarios, rendimientos de la tuesta, productos resultantes, etc. La tostación clorurante de minerales de plata se menciona con cierta frecuencia pero la formación de sales cloruradas, impiden el uso del acero inoxidable en la lixiviación de las calcinas o su electroobtención. Un buen rendimiento en tostación, requiere de grandes superficies de reacción que se adquieren con grados de molienda adecuados. Definidas las temperaturas de tuesta es importante, la cantidad de oxígeno que debe estar presente en el proceso. Durante la tostación, ocurre una reacción química que produce un cambio de especies, según las condiciones que se empleen.




En un gran porcentaje de sulfuros destinados a la tuesta, el principal componente es la pirita. Durante bastante tiempo, he buscado una forma cómoda para llevar a cabo este proceso y me parece que el lecho fluidizado se adapta mejor para este fin. Incluso, he desarrollado la peletización que no proporciona facilidades pero que explicaré mas adelante. En Internet, existe una gran variedad de artículos que aportan datos teóricos y prácticos sobre el funcionamiento del lecho fluidizado pero muy pocos aplicados a la tostación de sulfuros.Produccion del Zinc

El concentrado de zinc procedente de las mina, previamente a sutostacion sufre un secado y molienda .La tostacion de la blenda se realiza en un horno Flash atemperaturas de unos 1.000C.El residuo solido del proceso es el oxido de zinc (calcine), que seenvia la planta de zinc electrolitico.

Tostacion y depuracion de gasesLa tostacion del concentrado se realiza en tres hornos, del tipo denominado de lecho fluido. En esta fase, el concentrado se tuesta con aire, formándose oxido de zinc (ZnO), denominado calcine, y dioxido de azufre gaseoso (SO2), que posteriormente se transforma en acido sulfurico (H2SO4) una vez enfriado y purificado el gas que sale de los hornos de tostacion.




Bibliografía

“El cobre. Metalurgia extractiva”. A.K.BISWAS Y W.G .DAVENPORT. Editorial Limusa, 1993.

“Metalurgia extractiva: procesos de obtención”. JOSÉ SANCHO, LUIS FELIPE VERDEJA Y ANTONIO BALLESTER. Editorial Síntesis, 2000.

COTTON, F.A. y WILKINSON, G.:

Química Inorgánica Avanzada. Ed. Limusa. México.

COTTON, F.A. y WILKINSON, G.:

Química Inorgánica Básica. Ed. Limusa. México. MOELLER, T.: Química Inorgánica. Ed. Reverté. Barcelona. BELL, C.F. y LOTT, K.A.K.: Un Esquema Moderno de la Química Inorgánica. Ed.

Alhambra. Madrid. PURCELL, K.F. y KOTZ, J.C.: Química Inorgánica. Ed. Reverté. Barcelona.




ANEXOS


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