3pirometalurgia
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚAREQUIPA
CARRERA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA DE MINASCURSO: METALURGIA EXTRACTIVA
TEMA: PIROMETALURGIADOCENTE: MAG. ING. JUAN ALFONSO MOLINA VÁSQUEZ
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PIROMETALURGIA
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PIROMETALURGIA DEL COBREDentro de una fundición existen una serie de etapas necesarias para la obtención del producto final, éstasson:•Secado•Fusión•Conversión•Refinación•MoldeoExisten además operaciones anexas tales como:•Tostación•Limpieza de Escorias•Tratamiento de Gases
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SECADOEliminación parcial o total del agua contenida en los concentrados.Las razones por la cual se secan los concentrados :
•Reducción costos de transporte•Mejoramiento del carguío y de la operación de los hornos en la etapa de fusión•Mejoramiento del balance térmico en la fusión
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SECADO
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SECADORES ROTATORIOS
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FUSIÓN DEL COBREProceso cuyo objetivo es concentrar el cobre del concentrado formando una fase de sulfuros líquidos, llamada mata o eje, en lo posible conteniendo todo el cobre alimentado y
otra fase oxidada líquida, llamada escoria en lo posible exenta de cobre En la fusión, el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (entre 1200 y 1300°C) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido.
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FUSIÓN DEL COBRE
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FUSIÓN
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FUSIÓN - CONCENTRADOConcentrado: Producto principal de la etapa de flotación. Los minerales más comunes encontrados en los concentrados de cobre son: Calcopirita (CuFeS2) y Pirita (FeS2), aunque pueden estar presentes otros minerales como: La Bornita (Cu5FeS4), Calcosina (Cu2S), Covelina (CuS) y Cuarzo (SiO2). Químicamente los concentrados fundidos, contienen: 25 - 35% de Cu, 25 - 35% de Fe y 25 - 35% de azufre.
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FUSIÓN - MATACorresponde a la fase metálica y es en donde se concentra el cobre asociado principalmente al azufre. Está compuesta también por sulfuros de hierro. Es la fase más densa del material fundido y se encuentra en la parte baja del horno. La cantidad de cobre varía dependiendo del método de fusión (entre 50 y 75%).
Cu2S FeS; Fe3O4; Au; Ag; Pt; Sb; Bi; As; Zn; Pb
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FUSIÓN - ESCORIAEs la parte menos densa del fundido, contiene principalmente óxidos de hierro, fundentes y cobre (pérdidas).
Si el contenido de cobre es alto, ésta puede ser enviada a hornos destinados a la limpieza de escoria para recuperar el contenido de cobre que aún le queda.
FeO; Fe3O4; SiO2; Al2O3; CaO; MgO; Cu2O; Sb; Bi; As; Zn; Pb
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CONVERTIDOR
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FUSIÓN - CONVERSIÓN
Tiene por objetivo eliminar fierro, azufre desde la mata para producir cobre blister de un 98,5% de Cu aproximadamente.Esto se logra, oxidando el fierro y el azufre contenido en la mata con aire algunasveces enriquecido con oxígeno. La conversión del eje de cobre se lleva a cabo casi universalmente en los convertidores Peirce-Smith, aunque también existen equipos alternativos tales como el convertidor Hoboken, Inspiration, Mitsubishi y otros en desarrollo.
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FUSIÓN - CONVERSIÓN
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CONVERSIÓN
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ETAPAS DE LA CONVERSIÓNPRIMERA ETAPA:Soplado a escoriaEl Fe presente como FeS se oxida a FeO y Fe3O4 generando SO2 gaseoso según lassiguientes reacciones:OXIDACIÓN DEL FeS FeS + 3/2O = FeO + SO 2 FORMACIÓN DE LA MAGNETITA 3FeO + 1/2O2 = Fe3O4 ESCORIFICACIÓN DEL FeO 2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2
Las reacciones son de carácter exotérmico Esta etapa termina cuando la mata contiene menos de 1% de FeS.Escoria con 10 – 20 % magnetita sólida y hasta un 15 % Cu disuelto y atrapado.Producto Final Metal Blanco con una temperatura de 1200°C, escoria líquida a 1250°C y Gases a 1300°C.
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ETAPAS DE LA CONVERSIÓNSEGUNDA ETAPASoplado al CobreSe elimina el S presente en el Cu2S oxidándolo a SO2 según las reacciones:Cu2S + 3/2O2 = Cu2O + SO2Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2Cu S + O = 2Cu + SO 22 2
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REFINACIÓN
Tiene por objetivo reducir las impurezas, principalmente oxígeno y azufre presentes en el cobre blíster y en menor grado otras impurezas metálicas (Plomo, Zinc, Arsénico, Antimonio, etc) con el fin de generar ánodos de buena calidad física, química y mecánica.Se realiza a temperaturas entre 1150 y 1200°C
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REFINACIÓN
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REFINACIÓNConcentraciones típicas de impurezas del cobre anódico
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MOLDEO
Enfriamiento del cobre anódico en moldes con el fin de formar ánodos sólidosEl moldeo se realiza en “ruedas de moldeo” que son plataformas rotatorias conmoldes ubicados circunferencialmente que giran a medida éstos son llenados con cobre anódico
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MOLDEO
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PIROMETALURGIATOSTACIÓNEtapa utilizada como pre-tratamiento de concentrados. Se utiliza por ejemplo para volatilizar y capturar el arsénico de algunos concentrados con alto porcentaje de este metalLIMPIEZA DE ESCORIASTiene por objetivo recuperar el cobre atrapado en las escorias de los hornos de fusión y conversión. Produce una mata que es recirculada a los convertidores y una escoria de descarte con menos de un 1% de Cu. LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE GASESLos gases generados en los distintos hornos (con contenidos importantes de SO2)son capturados y llevados a plantas de ácido. El dióxido de azufre pasa por distintos procesos con el fin de producir ácido sulfúrico.