METALURGIA DEL ESTAO

METALURGIA DEL ESTAOMINERAL DEL ESTAOSe obtiene principalmente de la casiterita.

Se presenta como xido.

Tambin puede encontrarse en el cobre.CARACTERSTICAS

Color blanco plateado.Dureza: menor que el cinc, mayor que el plomo.A 100C es muy dctil y maleable.Resistente a la corrosin.No se oxida con facilidad con el aire.En presencia de calor se oxida.Se oxida en presencia de cido ntrico y cido sulfrico.

CARACTERSTICAS

El estao metlico posee dos estructuras cristalinas diferentes, -Sn y -Sn. La forma es la ms comn puesto que es estable entre 13.2 y 232 C y se conoce como estao blanco; la forma es estable por debajo de los 13.2 C y es ms frgil que la anterior, de manera que se suele encontrar pulverizada, esta estructura se denomina estao gris.YACIMIENTOSEl estao se explota en vetas de casiterita y wolframita asociadas con los batolitos granticos de las cordilleras Real y de Tres Cruces.En el sur del pas se explota en vetas de estao-plata y estao-zinc, asociado con stocks porfirticos. El nmero de los afloramientos estaferos alcanza a varios centenares. En todo el mundo no existe otra provincia estafera comparable a la boliviana por la extensin e intensidad de su mineralizacin.PRINCIPALES MINAS DE ESTAOMina VilocoProvincia Loayza, a 70 Km al sudeste de la ciudad de La Paz. La mina se encuentra en la cordillera Tres Cruces a una altitud de 4250 m y pertenece a la Corporacin Minera de Bolivia.Mina CaracolesLa Empresa Minera Caracoles, dependiente de la Corporacin Minera de Bolivia, se encuentra en la provincia Inquisivi del departamento de La Paz, a unos 13 Km al NO de Quime. Esta empresa cuenta con las minas Argentina, Pacuni y Carmen Rosa.Mina ColquiriProvincia Inquisivi del departamento de La Paz, 70 Km al norte de la ciudad de Oruro. Las vetas tienen una longitud de 400 a 1500 m y alcanzan profundidades de 120 a 460 m El ancho vara entre 0,20 y 3,0 m generalmente es de 1,50 m.PRINCIPALES MINAS DE ESTAOProvincia Polimetlica de Colquiri - La SerenaSituada en la provincia Inquisivi del departamento de La Paz. Varios yacimientos filonianos de estao-zinc-plomo-plata (distrito de Colquiri, La Serena, Caxata y otros) de tipo hipo a mesotermal predominan al sur y estn relacionados al fallamiento transversal de los estratos del Paleozoico Inferior. Estos filones tienen hasta 1500 m de longitud, casi 500 m de profundidad y, en forma individual de 1,5 m a 3 m de potencia Se puede observar en lugares estructuras en rosario.

Mina San Jos de OruroSan Jos esta situada en la misma ciudad de Oruro. Es una de las minas ms antiguas de Bolivia. Fue cerrada en 1994.PRINCIPALES MINAS DE ESTAOMina Llallagua Siglo XXProvincia Bustillos del departamento de Potos. Constituye uno de los depsitos primarios de estao ms grandes del mundo. La mina est a 80 Km al sudeste de la ciudad de Oruro y pertenece a la Corporacin Minera de Bolivia. La mina recibe indistintamente el nombre de Llallagua o Siglo XX. En 1986 dej de operar por el descenso del precio del estao.Mina HuanuniProvincia Dalence del departamento de Oruro, a 50 Km al sudeste de la ciudad. Pertenece a la Corporacin Minera de Bolivia.Huanuni es una de las minas ms grandes y productivas del pas. Geolgicamente, en el rea del yacimiento, afloran rocas de la formacin Llallagua, consistentes en cuarcitas areniscas y pizarras luego la formacin Unca con pizarras y la formacin Morococala con rocas dacticas.

PRINCIPALES MINAS DE ESTAOMinas Avicaya TotoralSe hallan ubicadas en la provincia Poop del departamento de Oruro aproximadamente 60 Km hacia el SE de la ciudad. Estas dos minas, presentan rocas silricas que conforman un anticlinal regional, en cuyo flanco occidental se alojan las estructuras mineralizadas. Por otra parte, se observan los stocks de Chualla Grande, China Chualla y algunos diques.

APLICACIONES DEL ESTAOEn estado puro se usa como revestimiento del acero formando la hojalata.

Se usa en numerosas aleaciones:

-Bronce. -Metal de soldar (soldaduras blandas). -Metal de imprenta. -Aleaciones de antifriccin (para cojinetes). -Aleaciones de bajo punto de fusin (fusibles elctricos). -En la industria aeroespacial. -Ingrediente de algunos insecticidas. -Para disminuir la fragilidad del vidrio. -Para fungicidas, dentfricos (SnF2) y pigmentos.METALURGIA DEL ESTAOReduccin pirometalrgica de la casiterita: el mineral ya tratado para separarlo de impurezas se conduce a un horno de reverbero donde se reduce mediante carbn a coque de estao bruto: SnO2 + 2 C 2 CO + Sn Despus se refina para separarlo de impurezas obtenindose un metal con una pureza del 99,8%.

Recuperacin electroltica de la hojalata: la hojalata es acero recubierto de estao y debido a su gran uso en la empresa conservera se han ideado distintos mtodos para recuperar el estao que contiene. El ms econmico consiste en meter la hojalata en una disolucin de hidrxido de sodio, as se disuelve el estao y despus se obtiene el metal por electrlisis de dicha disolucin.FUNDICIN TRADICIONAL DE Sn

FUNDICIN TRADICIONAL DE Sn DE ALTA LEY

FUNDICIN TRADICIONAL DE Sn DE BAJA LEYEn un bao convencional y en operaciones de fundicin de suspensin, tradicionalmente usadas en la fusin de estao (hornos Reverberos), el problema principal es la correduccin del hierro con el estao. Limitando el nivel final del estao en la escoria la cual puede ser lograda sin reduccin excesiva de hierro. El reciclaje de la aleacin estao / hierro limita la recuperacin de estao.TECNOLOGA AUSMELTEl horno Ausmelt puede disminuir substancialmente este problema al controlar las reacciones de equilibrio y al tomar ventaja de la cintica de las reacciones de reduccin/oxidacin.FUSIN DE CASITERITALa slice en el concentrado, permite la produccin de escorias de hierrosilicato que contienen xidos de estao (SnO) y exhibe temperatura lquida baja.

FUSIN DE CONCENTRADOUna mezcla de concentrados gravimtricos de jig, son fundidos junto con polvo de reciclaje, espuma de hierro de la refinera, fundentes (caliza, mineral de hierro) y carbn reductor, a una temperatura de 1150 C.

La cantidad de carbn a ser alimentada es calculada para lograr un nivel de estao en la escoria de aproximadamente 15 %.

El metal es vaciado del horno a intervalos de una hora o cuando la mxima capacidad de la escoria del horno se ha alcanzado, luego de fundir unas 4.5 horas se detiene la alimentacin de concentrado antes de continuar con la siguiente etapa del proceso.REACCIONES DE LA ETAPA DE FUSIN

REGIN POST COMBUSTINDonde n, a y b son dependientes del tipo de carbn.

El metal producido en esta etapa de fundicin contendr menos del 1% de hierro y es adecuado como alimentacin directa al circuito de piro refinacin convencional de estao.

PRIMERA REDUCCINAl trmino de cada etapa de fusin, el bao de escoria es reducido con carbn en trozos por 40 minutos para bajar el nivel de estao en la escoria a aproximadamente entre 4 y 3 %.Esta reduccin es realizada con la lanza en posicin alta pero an sumergida en el bao de escoria. La posicin de la lanza alta minimiza el mezclar los baos de metal y escoria, y por consiguiente los previene de alcanzar el equilibrio. Esto resulta en un menor nivel de hierro en el metal de estao del esperado en los clculos en condiciones de equilibrio.El metal producido en esta etapa, cuando es diluido con el metal remanente de la etapa de fusin de concentrado (metal que se encuentra en el reactor), producir una aleacin conteniendo no ms de 2 % de hierro.PRIMERA REDUCCINEl metal es vaciado del horno y combinado con el metal de la etapa de fundicin como alimentacin para la refinera. El contenido promedio de hierro en el metal de estao crudo de alimentacin a la refinera es de 1 %.Durante el curso de la primera reduccin, la temperatura de la escoria se eleva a 1100 C. Todos los polvos generados son apilados para su reciclaje en los siguientes ciclos de fundicin de concentrados.REACCIONES QUMICAS

SEGUNDA REDUCCIN (2DA.)Se alimenta carbn reductor y el nivel de estao en la escoria se reduce en a menos de 1 % a la media hora de la segunda reduccin. Durante esta etapa la temperatura se eleva a 1250 C.Al trmino de esta etapa , se detiene la alimentacin del carbn y la lanza es levantada por encima del bao. La escoria es vaciada por un perodo de 40 minutos como mximo que incluye 20 minutos para la separacin de la escoria/ metal o sedimentacin y la preparacin del horno para el siguiente lote o batch de fundicin de concentrado.SEGUNDA REDUCCIN (2DA.)Se deja una cama de 600 mm. en el horno para que acte como un bao de arranque del siguiente batch de fundicin de concentrado. La aleacin de estao / hierro producida durante esta etapa, es dejada dentro del horno donde su contenido de hierro ser bajado por la reaccin con la escoria oxidada producida en la siguiente etapa de fusin.El promedio de carbn reductor, puede ser disminuido en la primera hora, de la fundicin del concentrado, del siguiente batch ya que el hierro en el metal remanente actuar como reductorDIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE FUSIN DE ESTAO

INFLUENCIA DEL TAMAO DEL CARBN REDUCTORSe ha encontrado promedios de reduccin ms rpidos y eficientes con carbn en trozos medianos, que con el carbn en trozos pequeos.

La efectividad del carbn en trozos sugiere que la reaccin en el sitio est en la zona de los lmites de la interfase slido - escoria.

El carbn en trozos muy gruesos ( mayor a 50 mm) ha demostrado ofrecer una rea especfica muy pequea para reaccin.

Los promedios de reduccin son bajos y el carbn que no reacciona tiende a quedarse en el horno flotando generalmente en la superficie de la escoria lo cual afecta la operacin. El carbn ms fino que 5 mm. o es succionado por la salida de los gases o no es capaz de penetrar lo suficiente en el bao de escoria y se ha encontrado que tal carbn tiene una eficiencia de reduccin limitada.INFLUENCIA DEL TAMAO DEL CARBN REDUCTOREl carbn de tamao entre 5 y 15 mm. parece ser del tamao ptimo para las reacciones de reduccin.

El carbn en trozos del tamao correcto tiende a permanecer en la superficie de la escoria, proporcionando una regin de reaccin significante donde la escoria es mezclada y puede re-arrastrar el carbn en el bao. Este sistema de reduccin de la superficie, asegura que el bao menos prximo a la lanza sea bien reducido, y debido al intenso mezclado del bao, el potencial de oxgeno del bao total es bajo.Ignicin del combustibleEl Sistema Ausmelt usa mezclas suaves de combustible / aire estiquiomtrico reductor inyectado dentro del bao por la lanza para provocar las condiciones de combustin ptimas durante las tres etapas del proceso. El fuego de combustin est disponible directamente al proceso y la eficiencia de combustin es alta. La flama sale por la boquilla de la lanza sumergida e irradia calor directamente al bao de escoria. Esto proporciona una transferencia de calor muy eficiente. La ignicin del combustible y el aire inyectado en el bao ocurre en la boquilla de la lanza.Ignicin del combustibleDonde n, a y b son funciones del anlisis del combustible, lo que produce el calor requerido para :Mantener las temperaturas de operacin.Reemplazar el calor perdido por el horno.Proporcionar calor para las reacciones.

Ignicin Este fenmeno se conoce como la interaccin de la lanza / aire. Esto sugiere alguna prdida de eficiencia del combustible. Sin embargo, su efecto en la eficiencia de combustin es visto como muy bajo en operaciones normales.

La mayor cantidad de xido de hierro disuelto en la escoria (xido frrico), es reducido de vuelta a xido ferroso, cuando tal porcin de la escoria, es mezclada dentro de la zona de reduccin. La formacin de xido frrico es controlada de esta manera.

MATERIA PRIMA DE VINTO

PRODUCTOS

ASPECTOS AMIENTALESLa Empresa Metalrgica Vinto busca integrar las prcticas de gestin ambiental ejemplares a travs de sus planeamientos y operaciones de su actividad. Cuenta con Declaratoria de Adecuacin Ambiental (Licencia Ambiental) con el nmero de registro 040101-02-DAA-003-07, obtenida a travs del cambio de titularidad de licencia.La implementacin del Sistema de Gestin Ambiental (SGA) est sujeto a la ISO 14001.

Control de contaminantes :Los gases y polvos producidos son estrictamente controlados. La escoria, material inerte y no generador de acidez, est siendo utilizado como ripio en caminos de tierra y estudiado en alternativas como agregado de construccin, para asfalto, losetas, cemento y otros.Los efluentes pluviales, sanitarios e industriales son colectados, segn su procedencia por un sistema de alcantarillado independiente que los transporta a lagunas de tratamiento para iniciar los procesos de evaporacin, oxidacin, precipitacin y neutralizacin qumica.El agua resultante de estos procesos es de clase C y se reutiliza en las zonas forestadas de la Planta. El manejo de la chatarra y los desechos generales, responde a prcticas operacionales continuas segn lineamientos ambientales.VOLATILIZACIN DE SnSe procura reducir el Sn que sea posible sin que lo hagan a la vez los acompaantes.Las escorias ricas en Sn, se funden de nuevo, con exceso de C, obtenindose aleaciones Sn Fe. Cabezas duras. Escoria pobre 1 a 3 % SnVOLATILIZACIN DE SnEn vez de entrar a una nueva fusin, pasan al horno fuming:MetalEscorias desechables con contenidos 10 veces menores Sn.

HORNO CICLN

HORNO CICLNHORNO CICLN

HORNO FUMING

HORNO FUMING

HORNO FUMING

TRATAMIENTO DE POLVOS

HORNO DE REDUCCIN

HORNO DE REDUCCIN

UTILIZACIN DEL HIDRGENO COMO ELEMENTO REDUCTORConsiste en la reduccin selectiva de los minerales de estao (casiterita) que contiene xidos de hierro por una corriente de hidrgeno y vapor de agua.A temperaturas optimas, es posible realizar la reduccin del xido de estao, sin reducir simultneamente el xido de hierro.700 850 C con una presin atmosfrica de agua e hidrgeno de 0.8 a 1.3 atmsferas.UTILIZACIN DEL HIDRGENO COMO ELEMENTO REDUCTOREn el proceso descrito se recupera el 80 al 90% del Sn en un metlico con 85% de pureza. El residuo, (con el 10% al 20% del Sn en peso) es recuperado por lixiviacin, mediante una solucin custica, electrolizando la solucin resultante para obtener el estao metlico refinado de alta pureza. Es necesario adicionar vapor de agua al sistema de reduccin con hidrgeno para favorecer la reduccin selectiva de la casiterita evitando la reduccin del hierro.Para la produccin de hidrgeno es a partir del gas natural mediante el proceso steam reforming, donde el gas natural es alimentado dentro del sistema de reforma para producir CO2 que se utiliza como subproducto (hielo seco, etc.) y el hidrgeno en forma de gas. El otro elemento adicionado en el sistema de reforma es vapor de agua. El CO2 puede asimismo ser utilizado para la produccin de carbonato de sodio previo tratamiento con sal (NaCl). DIAGRAMA DE CONVERSIN DE HIDRGENODIAGRAMA DE CONVERSIN DE HIDRGENO

TEORA DE REDUCCIN DE ESTAO CON GAS HIDROGENOCH4(g) + H2O(g) = 3H2(g) + CO(g) o 52583 59.26TG= T (1)Energa libre, reaccin de descomposicin del metano

REDUCCIN DE ESTAO Y HIERRO CON H2(G) REDUCTORSnO2 + 2H2(g) = Sn + 2H2O(g) o 20267 24.01TG= T (2)SnO2 + H2(g) = SnO + H2O(g) o 12422 13.88TG= T (3)SnOSlag + H2(g) = Snmet + H2O(g) o 7845.5 10.13TG= T (4)FeOSlag + H2(g) = Femet + H2O(g) o 4453.9 2.82TG= T (5)

Energa libre de la reduccin de SnO y FeO con hidrogenoREDUCCIN DE ESTAO Y HIERRO CON CO(G) REDUCTORSnO2 + 2CO(g) = Snmet + 2CO2(g) o 2753.9 8.27TG= T (6)SnO2 + CO(g) = SnOSlags + CO2(g) o 3665.3 6.01TG= T (7)SnOSlag + CO(g) = Snmet + CO2(g) o 911.4 2.26TG= T (8)FeOSlag + CO(g) = Femet + CO2(g) o 4302.9 5.05TG= + T (9)

Diagrama: Energa libre, Reduccin con CO(g)