Aspectos Básicos de La Pirometalurgia del Plomo y Molibdeno

METALURGIA DEL MOLIBDENO


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20

400 500 1,000 1,500 2,000 2,500

temperatura, C

G

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k

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a

l

MoS2+2CaO+2C=Mo+2CaS+2CO(g)

MoS2+2CaO=MoO2+2CaS

MoO2+2C=Mo+2CO(g)


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MoO2+2C=Mo+2CO(g)FeO+C=Fe+CO(g)Na2O+C=2Na+CO(g)NiO+C=Ni+CO(g)Cu2O+C=2Cu+CO(g)

METALURGIA DEL CINC

METALURGIA DEL CINC

Capacidad: 1000 TPD; 12 m. dimetro, 18 m. de altura total.

Un reactor de 10 m. de dimetro puede tener 2500 a 3000 toberas, las cuales tienen 4 a 6 perforaciones c/u de 2 a 3 mm. de dimetro. El lecho, de 1.5 a 2 m. de profundidad y con 200 a 400 toneladas de concentrado, se fluidizacon aire que se sopla desde un soplador externo. Un reactor de 10 m. de dimetro y 800 TPD de alimentacin requiere de un soplador de 1500 HP.

Proceso de tostacin-lixiviacin-electrorefinacin de cinc a partir de concentrados sulfurados

METALURGIA DEL CINC

METALURGIA DEL CINCLixiviacin neutra: Tamb a 5-8 gplde cido sulfrico en estanques agitados en serie. En esta etapa se disuelve el ZnO formando el sulfato quedando las impurezas insolubles como plomo (como sulfato), ferrita de cinc, hematita, slice y los metales nobles.

La pulpa lixiviada se espesa y filtra y la solucin va a la etapa de purificacin, etapa muy importan-te, por cuanto la electroobtencindel cinc, debido a su bajo potencial de oxidacin, requiere un electrolito virtualmente exento de otros meta-les en solucin. En la etapa de pu-rificacin, el cobre en solucin que se encuentra en forma de sulfato, se precipita con polvo de cinc por cementacin.

METALURGIA DEL CINCEl cobalto, metal de alto precio que frecuentemente acompaa al cinc, es recuperado mediante la llamada precipitacin revertida con trixi-do de arsnico y polvo de cinc, eta-pa donde tambin precipita nquel y cobre, si es que stos existen en solucin, de acuerdo a las reaccio-nes:

METALURGIA DEL CINCLa electrlisis del cinc se efecta a 300-400 A/m2, con una eficiencia de corriente de aproximadamente 90% y un voltaje de 3.3 a 3.5 V, con un consumo de energa de 3100 a 3250 KW/Ton cinc electro-ltico. El electrolito de entrada tiene 150 g/lt Zn y de salida 80.

El electrolito gastado con 50 gpl Zn y 150-200 gpl H2SO4 se emplea para lixiviar las calcinas en la etapa de lixiviacin neutra ya que el contenido de H2SO4 baja a 5-8 gr/ltpor efecto del ZnO. Los ctodos de cinc se funden y vacan como lin-gotes para su comercializacin.

METALURGIA DEL CINCLuego, la pulpa se filtra y el residuo slido (principalmente Fe2O3 y ferri-ta de Zn, se lleva a otra etapa para la recuperacin de Zn. Si bien la fe-rrita de Zn es virtualmente insoluble a baja temperatura y baja acidez (

METALURGIA DEL PLOMOFUNDICION DE CONCENTRADOS DE PLOMO

El mtodo ms empleado actualmente es la reduccin del sinter de xido de plomo, el cual a su vez se produce por oxidacin (tostacin) sinterizante de concentrados de plomo (galena), mezclados con finos reciclados de sinter, sulfato de plomo, etc. en mquinas de sinter. El propsito de esta etapa es remover el azufre del concentrado como SO2 y formar una masa slida apropiada para cargar en el horno de reduccin.

La sinterizacin del concentrado de plomo en las mquinas de sinter(mquinas Dwight-Lloyd) procede a 800-850C y la reaccin principal es la de oxidacin de la galena a PbO con generacin de SO2 segn:


La reaccin se mantiene a 800-850C diluyendo la carga con finos de sinterrecirculados ya que el punto de fusin del PbO es de 886C y del PbS de 1119C. El sinter contiene de 40-50% Pb, 1-10% Zn, 1-2% S, 8-10% SiO2, 5-8% CaO y 12-15% Fe2O3. Este se chanca y harnea para tener una carga de 3/+1/4 para la etapa siguiente de reduccin con carbn.


La reduccin del PbO con carbn (coke) es un proceso termodinmicamente muy simple y puede efectuase incluso a temperaturas de 400-450C. Sin embargo, se debe tener una escoria fluida lo que requiere operar sobre 1000C. Debido a los problemas que presenta el cinc, se desarroll un proceso ms universal para estos concentrados (Imperial Smelting Process, ISP) el que permite producir tanto plomo como cinc.


Proceso Imperial Smelting (ISP) para tratamiento de concentrados Pb-Zn

Este proceso fue desarrollado especficamente para tratar concentrados mixtos plomo-cinc y emplea un alto horno de plomo modificado.



La carga de sinter chancado y coke a 800C se alimenta en el tope del horno empleando un sistema de doble campanas hermticas para evitar escape de gases o entrada de aire, manteniendo la temperatura de salida de los gases en la parte superior del horno por sobre 1000C y evitando la condensacin de cinc lquido.



El horno tiene una seccin transversal (cuba) casi rectangular y est provisto de placas de enfriamiento con agua a nivel de las toberas de inyeccin de aire, sobre la zona del crisol. El aire se sopla precalentado a 700-800C y al combustionar el coke genera calor y CO como gas reductor.



La reduccin ocurre en la cuba del horno por reaccin directa con coke y por reduccin con CO gaseoso segn las reacciones:


Proceso Imperial Smelting (ISP) para tratamiento de concentrados Pb-ZnLos gases que salen del horno por la parte superior contienen aproximadamente 5% cinc (vapor), 10% CO2, 20% CO y N2 y entran a un sistema de condensacin horizontal donde hay un bao de plomo lquido a 440C el que es agitado violentamente mediante agitadores mecnicos que producen una lluvia de gotas de plomo lquido que condensan el vapor de cinc, formando una solucin lquida Zn-Pb y dos fases lquidas separadas de Pb y de Zn.


Proceso Imperial Smelting (ISP) para tratamiento de concentrados Pb-ZnEsto no slo contribuye a condensar el cinc, sino que tambin evita la reoxidacin de ste a ZnO. La aleacin Pb-Zn que se forma tiene 570C y se deja enfriar hasta 440C, temperatura a la cual se separan dos fases: una fase lquida rica en Zn con menos de 1% de Pb que sobrenada y una fase lquida ms densa de Pb saturado en Zn que se bombea de vuelta al condensador.


Proceso Imperial Smelting (ISP) para tratamiento de concentrados Pb-ZnEl plomo contenido inicialmente en el sinter de plomo-cinc, ahora como plomo lquido, se acumula como bullion (o bulln) en el fondo del crisol, en tanto que impurezas como el cadmio se volatilizan junto con el cinc. Si el sinter de concentrado contiene adems otros metales como Cu, Fe, Sb, As y S (asociado a los sulfuros o como sulfatos), a nivel del crisol se forman otras fases lquidas:



a) Un eje lquido de Cu2S-FeS que se debe tratar separadamente en un convertidor de cobre. Este eje tambin contiene algo de oro, plata y plomo. El resto de los metales nobles se encuentra disuelto en el bullion el que se refina posteriormente.



b) Un speiss lquido de As-Fe-Sb que tambin disuelve nquel y cobalto. Este speiss generalmente se sangra junto con la escoria y se separa para luego enfriar, moler y volver a la mquina de sinterizacin con el objeto de eliminar tanto arsnico como sea posible por oxidacin como As2O3 en los gases de la mquina de sinter.



Los gases de salida del ISP, despus de condensado el cinc, contiene considerable cantidad de polvo y se lavan con agua. La pulpa generada se sedimenta, se filtra y retorna a la mquina de sinterizacin. En este sale el llamado polvo azul que es ZnO impuro de color azul metlico.



La escoria generada en el proceso IS contiene considerable cantidad de cinc como ZnO, ya que es soluble en sta. Esta escoria puede tratarse separadamente mediante reduccin con carbono (carboncillo) en un horno de fusin por medio del proceso de fumado. La reduccin ocurre a 1100-1200C y el ZnO de la escoria es reducido a Zn vapor por CO.


Proceso Imperial Smelting (ISP) para tratamiento de concentrados Pb-ZnEl ZnO, en forma de un polvo fino, se recupera de los gases mediante ciclones calientes en una primera etapa, luego enfra el gas a 200-250C y recolecta el resto en filtros de manga. El ZnO obtenido generalmente est contaminado con 5-15% de impurezas (escoria, coque y cenizas) y se puede recircular a otro proceso como el Imperial Smelting o someter a lixiviacin cida para luego purificar el electrolito de cinc para EW o bien enviar como dilucin a la mquina de sinter.



Refinacin del bullion (bulln) de plomo

En una primera etapa (decobrizado), el bullion, se mantiene fundido a 600-650C en un horno de espumado para luego transferirlo a la olla de espumado donde se enfra hasta 400-500C, temperatura a la cual se separa una fase slida Pb-Cu (dross=9) que flota sobre el plomo (Pb=11.3), formando una costra irregular (dross), el cual se oxida considerablemente al aire a 480C.




Durante el enfriamiento, se pueden ir formando hasta cuatro capas sucesivas de escoria de Cu-O-PbO; eje de Cu2S; speiss de Fe-As-Sb y el bullion de plomo. Posteriormente, al bulln se le adiciona azufre elemental y se precipita el resto del cobre como Cu2S (insoluble en el bulln), agitando constantemente el bao lquido, segn la reaccin: )s(2)l()l( SCu=S+Cu2




El Cu2S sobrenada en el bulln y es eliminado por escoriado manualmente. El dross que ha sido removido se carga en una olla o en un pequeo reverbero (a 1300 C ms la adicin de Na2CO3 y coke) donde se forma mate y speiss, los que se separan en dos capas, adems de algo de escoria.

Peridicamente se sangra desde el fondo del horno plomo lquido y se retorna a la olla de drossing.

El mate y el speiss tambin son removidos peridicamente y enviados a la fundicin de cobre, en el 1er caso y como carga a la mquina de sinterizacin, en el segundo. La escoria es retornada al alto horno. Los gases del reverbero van a colectores de polvos y el polvo recuperado se retorna a la etapa de sinterizacin.




El ablandamiento es la segunda etapa de refinacin y tiene como fin remover el As, Sb y Sn remanentes, an presentes en el plomo despus del drossing. Estas impurezas hacen al plomo duro y frgil. Adems, estas impurezas interfieren en la etapa siguiente (remocin de plata). Existen dos procesos para esto: el de ablandamiento neutro y el proceso Harris.

En el primer caso, este proceso de oxidacin selectiva para estas tres impurezas consiste en que despus del drossing, se aumenta la temperatura (500 C) del plomo y el se agita con aire para inducir la oxidacin. Sn, As y Sb se oxidan y sus xidos, insolubles, flotan en el plomo y son removidos manual o mecnicamente. Para una carga se realizan varios batchs de este tipo, dependiendo del contenido de impurezas. El 1 contiene la mayor parte del estao como SnO o como Sn3(SbO4)2 y algo de 2PbOSnO2 o 3PbOSb2O5. El 2 consiste de 3PbOSb2O5 y el 3 3PbOAs2O5 con algo de exceso de PbO.

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