La Pirometalurgia

8/16/2019 La Pirometalurgia

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NIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE ING. GEOLOGÍA, MINAS, METALURGIA Y CIENCIAS GEOGRÁFICAS

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

PIROMETALURGIA

INTEGRANTES:

PROFESOR: Ing. JORGE DIEGO CARBAJAL

CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD MAYOR DE SANMARCOS

OBJETIVOS


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Descubrir los temas fondo de nuestro campo de estudio,como es la metalurgia.

Produndizar conocimientos básicos sobre extracción deminerales, sus procesos y requerimientos necesarios parallevarlos a cabo

Saber en qué consiste la pirometalrgia, su uso en el Per,las consecuencias y virtudes de este tratamiento a largo ymediano plazo en la industria minera.

!nmersarse en el conocimiento del cobre y el oro,aplicando los procesos de pirometalurgia.

Saber entender que el procesos pirometalurgico, essolamente una fase para la obtención de la materia prima,sin embargo a la par de esta técnica también existenmuc"as otras como lo es el proceso "idrometalurgiconecesario para la obtención de la plata.

INTRODUCCION


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¿Qué es l !"#$%e&l'#(")

La pirometalúrgia es la rama de la metalurgia y de la

electrometalúrgia consistente en la obtención y refnación de los

metales utilizando calor, como es en el caso de la undición.

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

purifcar los metales. Históricamente, este procedimiento ue el

primero en aparecer. Las operaciones se eectúan entre !"

y #"""$%. &na gran cantidad de metales tales como el 'ierro,

n()uel, esta*o, cobre, oro y plata son obtenidos desde el mineral

o su concentrado por medio de la pirometalúrgia.

La pirometalúrgia es utilizada en mayor proporción por)ue es un

proceso muc'o m+s r+pido, su desenta-a es ser altamente

contaminante para el ambiente.

Ve*&+s -ese*&+s -e l$s !#$/es$s !"#$%e&l'#("/$s0

Ven!"!#:

elocidades de rección muy r+pidas

Producción eleada

grandes instalaciones

/deales para tratamiento de materias primas comple-as y

'eterogéneas

http://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/que-es-la-pirometalrgia_08.htmlhttp://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/ventajas-y-desventajas-de-los-procesos.htmlhttp://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/ventajas-y-desventajas-de-los-procesos.htmlhttp://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/ventajas-y-desventajas-de-los-procesos.htmlhttp://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/ventajas-y-desventajas-de-los-procesos.htmlhttp://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/que-es-la-pirometalrgia_08.html


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De#$en!"!#:

Poca selectiidad y efciencia de las reacciones )uimicas

0 eces es necesario repetir las etapas

Problemas de contaminación ambiental por residuos

gaseosos 1S234 y por ruidos

%onsumo energetico eleado

1#"*/"!les $!e#/"$*es !"#$%e&l'#("/s0

#alcinación

$ostación

%etalotermia

&usión

#onversión 'e(nación

http://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/principales-operaciones-pirometalrgicas_08.htmlhttp://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/principales-operaciones-pirometalrgicas_08.html


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1IROMETALURGIA

La pirometalurgia es una rama de la metalurgia extractia en la)ue se emplean procesos para obtención y refno o refnación demetales utilizando calor, como en el caso de la undición.5s la técnica m+s antigua para extracción de metales. Permite

obtener metales a partir de sus menas, directamente o despuésde concentradas, por medio de calor. Se trata principalmente deextraer 6del mineral6 el metal, mediante separación 6de laganga6 del mineral y purifcación de los metales. 5l rango detemperaturas suele superar los!" $%.Para mantener la temperatura a la )ue el proceso se llea acabo, la mayor(a de los procesos pirometalúrgicos re)uiereaporte de energ(a. 5sta energ(a la proporciona generalmente lareacción exotérmica de alguna ariedad de carbón, como el

co)ue, o la energ(a eléctrica. Según sea el proceso, se a*ade unagente reductor, )ue puede ser el combustible. %uando lareacción exotérmica del material de partida es sufciente paramantener la temperatura del proceso 1es decir, sin adición decombustible o de electricidad4, se dice )ue el proceso esautógeno.La pirometalurgia se emplea muc'o por)ue es m+s r+pida ypuede procesar grandes cantidades de mineral. Los demeritauna desenta-a ambiental7 son altamente contaminantes, puesemiten S23 1an'(drido suluroso4 y %23 1an'(drido carbónico4.

Se%!&'

8ediante el proceso de secado se elimina la 'umedad delmaterial, )ue aporta agua no unida )u(micamente7 el agua decristalización. 5n general, para secar los sólidos 'úmedos se lestrata con los gases calientes resultantes de la combustión decombustibles ósiles. 5n el proceso de secado, la cantidad de


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calor necesaria es igual a la del calor re)uerido para eaporar la'umedad del material sólido.5n este proceso el agua normalmente se eapora a #"" $%.0ltas temperaturas pueden causar da*os en el material sólido,por lo cual normalmente el proceso se desarrolla a #"! $%. Sinembargo, en algunos casos se debe aumentar la temperatura'asta #3" $%.5xiste gran ariedad de e)uipos de secado en esta industria7 lametalurgia.

C!(%)n!%)*n

La calcinación es la descomposición térmica de un material./ncluye descomposición de 'idratos tales como79 Hidróxido érrico en apor de agua y óxido érrico oses)uióxido de 'ierro.

3:e12H4; < ;H32 = :e32;

9 %arbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono1an'(drido carbónico4.

%a%2; < %a2 = %23

9 %arbonato de 'ierro en óxido de 'ierro y an'(drido carbónico.

:e%2; < :e2 = %23

Los procesos de calcinación se llean a cabo en diersidad de'ornos> entre ellos, los rotatorios y los de lec'o ?uidizado.

T'#!&'

5n el proceso de tostado la temperatura prooca reacciones)u(micas gas@sólido.La aplicación t(pica del proceso de tostación consiste enoxidación de minerales de suluros met+licos. 5stos suluros secalientan en presencia de aire a una temperatura )ue permite)ue el ox(geno 1234 del aire reaccione con los suluros y generendióxido de azure 1an'(drido suluroso47 S23, gaseoso, y óxidos


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de metal sólido. 0 menudo al producto sólido del tostado se ledenomina AcalcinadoB.

Si las condiciones de temperatura y de aire son tales )ue elsuluro se oxida completamente, al proceso se le conoce comoAtostado muertoB. 0 eces, como en el caso de pretratamientopara la alimentación de undición a 'orno dereerbero o eléctrico, el proceso de tostación se realiza con unacantidad menor de ox(geno )ue la necesaria para oxidarcompletamente el mineral. Cebido a )ue sólo en parte se 'aretirado el azure, en este caso se le denomina AtostadoparcialB.

:inalmente, si las condiciones de temperatura y de aire se

controlan de tal manera )ue al suministrar los sulurosreaccionan para obtener sulatos de metal en lugar de óxidosmet+licos, al proceso se le conoce como Asulatación portostadoB. 0 eces las condiciones de temperatura y del aire sepueden mantener de manera )ue un aporte mixto de suluros1de cobre y de 'ierro, por e-emplo4 reacciona de tal modo )ueun metal genera un sulato y el otro origina un óxido, el procesose conoce como Asulatación selectiaB o Atostado selectioB.

F+#)*n

La undición implica reacciones térmicas en los )ue al menos unproducto es una ase undida.Deneralmente la temperatura de reacción re)uerida se obtienemediante carbón, o sus deriados. Se produce monóxido decarbono 1%24, )ue es un poderoso agente reductor. 5ste agentereduce el ox(geno del óxido met+lico y origina %23 y el metalelemental.Puede necesitarse a*adir otros materiales como undentes./mpurezas tales como compuestos de silicio reaccionan con estematerial y generan escoria. 0 ésta se le puede eliminar+cilmente por ?otación.8inerales de carbonatos también se unden con carbón, pero aeces necesitan ser preiamente calcinados.Por lo general la undición se llea a cabo a una temperaturasuperior al punto de usión del metal, pero los procesos ar(anconsiderablemente según el mineral participante y otras

ariables.


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Re,n!%)*n

5l refno o refnación consiste en eliminación de impurezasremanentes en el material, mediante un tratamiento térmico.5sto comprende una amplia gama de procesos, )ue re)uierendierentes tipos de 'orno o incluso otra actor(a. 5l términoArefnadoB también puede reerirse a ciertos procesoselectrol(ticos en r(o. Por ello algunos tipos de refnaciónpirometalúrgica se conocen como Arefnado al uegoB.

0lgunos de los métodos de refno son7

V'(!)()-!%)*n

2btención del metal o de un compuesto met+lico )ue pasadirectamente a gas. 0 eces se emplea un reactio intermedio)ue genera un compuesto ol+til del metal. Cespués de extraer

el metal se reutiliza el compuesto. 5s e,n' /+01)%'. 0 eceslo )ue interesa es el residuo, como en el caso de extracciónmediante amalgama, pero a éste no se le considera procesopirometalúrgico.

Me!('e1)!

%onsiste en substitución, en un compuesto, de un metal por otrometal m+s actio o m+s +ido del metaloide )ue constitu(a elcompuesto original. 5s el caso de la producción de titaniomediante el proceso Eroll.

E(e%*()#)# 0gne! ' &e #!(e# +n&)&!#


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5s la obtención por electrólisis directa de un metal a partir de uncompuesto del elemento, calentado 'asta undirlo.La reducción se realiza directamente mediante la corrienteeléctrica )ue atraiesa el ba*o.

MÉTODOS GENERALES DE E3TRACCI4NDE UN METAL DE SU MENA

2 V3 se/ $ !"#$%e&lu#("

%alcinación o tostación :usión olatilización 5lectrolisis de sales undidas

V3 4'%e- $ 4"-#$%e&lu#(" Cisolución o lixiiación Purifcación o concentración 0malgamación o destilación de la amalgama 5lectrolisis

T#&%"e*&$s !$# 3 se/ $ !"#$%e&lu#("


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9 Cl/"*/"5* $ &$s&/"5*

5l '#!&' es un paso en la transormación de ciertas menas.8+s espec(fcamente, el tostado es un proceso metalúrgico )ue

implica reacciones sólido@gas a temperaturas eleadas con el fn

de purifcar el componente met+lico. 0 menudo antes del

tostado, el mineral ya 'a sido parcialmente purifcado, por

e-emplo, por ?otación en espuma. 5l concentrado se mezcla con

otros materiales para acilitar el proceso. La tecnolog(a es útil,

pero también es una grae uente de contaminación

atmosérica.#

5l tostado consta de reacciones térmicas de sólido@gas, )ue

pueden incluir oxidación, reducción, cloración, sulatación, y

piro'idrólisis. 5n la tostación, el concentrado de mineral o se

trata con aire muy caliente. 5ste proceso se aplica generalmente

a los minerales de suluro. Curante la tostación, el suluro se

conierte en un óxido, y el azure se libera como dióxido de

azure, un gas. Para el mineral de %u3 S 1calcosina4 y FnS

1esalerita4, las ecuaciones de e)uilibrio para el tostado son7

3 %u3S = ;23 < 3 %u32 = 3 S23

3 FnS = ; 23 < 3 Fn2 = 3 S235l producto gaseoso de suluro de tostado, el dióxido de azure

1S234 se utiliza a menudo para producir +cido sulúrico. 8uc'os

minerales de suluro contienen otros componentes tales como el

arsénico )ue se liberan al medio ambiente.

Hasta principios del siglo GG, el tostado se iniciaba por la )uema

de madera en la parte superior del mineral. 5sto aumenta la

temperatura del mineral 'asta el punto el azure contenido pase

a ser su uente de combustible, y el proceso de tostado podr(acontinuar sin uentes de energ(a externas. Las primitias

tostaciones se realizaban en 'ogares abiertos, los tostadores,

donde se agitaban manualmente 1una pr+ctica conocida como

rabbling en inglés4, utilizando como 'erramientas en orma de

rastillo para exponer el mineral sin tostar al ox(geno para

continuar la reacción.

http://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Flotaci%C3%B3n_(proceso)http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tostado_(metalurgia)#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Reducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Calcosinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfaleritahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BAricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ars%C3%A9nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Flotaci%C3%B3n_(proceso)http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tostado_(metalurgia)#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Reducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Calcosinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfaleritahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BAricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ars%C3%A9nico


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T"!$s -e &$s&/"5*0

Los tipos de tostadores )ue se usan para la conersión

preliminar de los minerales y concentrados de metales reactios

son tostadores de acción instant+nea, tostadores de lec'o ?uido,

tostadores de 'ogar múltiple y m+)uinas de sinterización para la

tostación oxidante de suluros. Se emplean 'ornos para calcinar

carbonatos a óxidos, y doradores para conertir los óxidos en

cloruros. Los tostadores de lec'o ?uido, los de 'ogar múltiple y

las m+)uinas de sinterización ya se describieron en la sección

)ue trata de la tostación oxidante de los suluros de metales no

reactios, y el principio de operación )ue se aplica es el mismo

para ambos tipos de compuestos met+licos, los reactios y los

no reactios. La tostación de acción instant+nea es un métodoadicional a los )ue ya se 'an isto, y es m+s bien un método

especifco )ue se utiliza cuando se re)uiere una tostación

oxidante bastante completa y se desea )ue el contenido de

azure en los calcinados sea menor del #I. 5ste tostador se

desarrolló a partir del tostador conencional de 'ogar múltiple,

al obserar )ue gran parte de la tostación real se eectuaba al

caer las part(culas entre los 'ogares y )ue durante este bree

interalo se produc(a el contacto óptimo gas@sólido, estando las

part(culas durante la ca(da circundadas por aire caliente. Lostostadores de acción instant+nea pueden construirse )uitando

arios 'ogares a un tostador de 'ogar múltiple, de manera )ue

)uede disponible una c+mara de combustión grande y abierta

para poder introducir por soplado, los concentrados #! fnos y

secos en la parte superior y se tuesten al ir cayendo 'acia el

ondo de la c+mara abierta. Hay dos modelos principales de

tostadores de acción instant+nea> ambos son de igual

construcción b+sica> casco circular de acero reestido de ladrilloreractario, 'ogares reractarios sobre los )ue 'ay rastrillos

giratorios enriados por aire e impulsados desde un e-e rotatorio

central, y agu-eros de ca(da en las circunerencias interior y

exterior de cada 'ogar sucesio. 5l material de alimentación

debe ser fno y estar seco para )ue el tostador de acción

instant+nea traba-e efcazmente, y la dierencia en cuanto al

dise*o de los tipos )ue 'ay en uso común radica en la situación


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de los 'ogares de secado y la c+mara de combustión dentro del

tostador.

&n tipo tiene la c+mara de combustión abierta en la parte

superior del tostador y cuatro 'ogares aba-o de ésta. 5l

concentrado de ?otación 'úmedo se seca primero,

aliment+ndolo en orma continua a los dos 'ogares ineriores y

sec+ndose en éstos por medio de gases calientes )ue an 'acia

la c+mara superior de combustión. 5l concentrado seco se

muee por rastrillos del 'ogar del ondo 'acia un molino de

bolas 8arcy con arrastre de aire, para romper las posibles

aglomeraciones, y en caso necesario, para moler cl concentrado

a una mayor fnura antes de alimentarlo a la c+mara de

combustión del tostador.

&n clasifcador por aire, seguido por un separador ciclónico

separan los sólidos de la corriente de aire )ue sale del molino de

bolas, y los sólidos recolectados en una tola de material seco

para, alimentación, se inyectan por soplado a traés de un

)uemador en la parte superior de la c+mara de combustión del

tostador. 5l encendido de los suluros se realiza cerca de la

bo)uilla del )uemador y continúa mientras las part(culas fnas

caen a traés de la c+mara abierta de combustión 'asta )ue seasientan sobre el 'ogar superior.

Los calcinados tostados se rastrillan enseguida para )ue pasen

por los agu-eros de ca(da al segundo 'ogar y luego descargan

del tostador. Los 'ogares se usan en pares sin conexión alguna

entre estos7 los dos 'ogares superiores se emplean para untar y

descargar los calcinados tostados, mientras )ue los dos

ineriores se usan ricamente para secar el concentrado 'úmedo

antes de la tostación. 5l segundo tipo de tostación instant+neadifere en )ue tiene la c+mara abierta de combustión en su

centro, con uno o dos 'ogares de secado arriba de la c+mara y

dos o tres 'ogares de recolección aba-o de la misma. 5l

concentrado 'úmedo 1; a JI de 'umedad4 se alimenta a los

'ogares superiores de secado, y al irse moiendo

transersalmente a éstos lo secan los gases calientes )ue suben

de la c+mara de combustión.


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5l concentrado seco pasa entonces 'acia un molino de bolas con

arrastre de aire, se le recolecta después de la molienda y el

desmenuzado de los trozos, y se le inyecta por acción de soplo

en la parte superior de la c+mara de combustión a traés de un

)uemador. 5l encendido tiene lugar nueamente cerca de labo)uilla del )uemador, y las part(culas se tuestan al descender

en el interior de la c+mara para a-ustarse en los 'ogares

ineriores y descargarse de éstos. 5n ambos tipos de tostadores

se reúne alrededor del K"I de los calcinados tostados )ue cae

en los 'ogares recolectores, y el otro J"I es arrastrado por la

corriente de gases )ue sale de la c+mara de combustión. 5ste

J"I se separa por colectores de polo ciclónico o electrost+tico.

5ste polo tiene ba-ó contenido de azure, similar al de loscalcinados )ue se asientan en los 'ogares, y es también un

producto terminado, listo para el siguiente paso del proceso. La

temperatura de tostación puede controlarse, en ambos tipos de

tostadores, regulando el régimen de alimentación del

concentrado.

5ste se inyecta a traés de los )uemadores de alimentación,

-unto con sufciente aire de combustión, en la parte superior de

la c+mara de tostación caliente, y se produce el encendidor+pido del azure contenido en el concentrado seco alimentado,

igual )ue si se estuiera usando un combustible pulerizado.

5l calor desprendido durante la oxidación es por lo general

sufciente para mantener una temperatura de #;3": 1l"""o %4

)ue es la )ue se re)uiere para la tostación completa. 5n el caso

de )ue se elee la temperatura, se extrae gas r(o de la c+mara

de secado y regresarse a la c+mara de combustión para ayudar

a mantener la temperatura ba-o control, as( como pararecuperar el polo )ue se produce en la operación de secado.

La calcinación de carbonatos a óxidos puede eectuarse en el

tostador conencional de 'ogar múltiple, o con mayor

recuencia en 'ornos rotatorios. 5n cual)uiera de los dos casos,

como es una reacción endotérmica, un combustible externo

debe proporcionar el calor re)uerido para )ue la reacción se

eectúe a una elocidad razonable, y esto se logra mediante la


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utilización de gas, petróleo o carbón pulerizado y sus

respectios )uemadores. Los tostadores de 'ogar múltiple )ue

se usan para la calcinación son de dise*o similar a los )ue se

'an descrito ya. Los 'ornos rotatorios modernos se construyen

con un casco circular de acero maleable recubierto con ladrilloreractario para resistir la acción mec+nica y )u(mica de la carga

del 'orno, as( como para soportar la temperatura eleada )ue

'ay en el extremo del )uemador. Los 'ornos se instalan con una

pendiente de #MJ a ;MJ de

pulgada por p(e desde el extremo de alimentación 1K.3! a #.N!

mm por cada ".; m4. &na elocidad de rotación t(pica es # a #

#M3 rpm. 5l casco del 'orno est+ dise*ado para soportar el

recubrimiento y la carga.

Para lograr esto, tiene anillos rodantes de soporte a interalos,

en secciones reorzadas del casco a traés de los cuales se

transmite el peso del 'orno a rodillos de soporte instalados

sobre una cimentación de concreto. 5l mando rotatorio es

impulsado por un engrane de corona instalado sobre el casco,

cerca del centro del 'orno, y es accionado por un motor

eléctrico )ue transmite su moimiento a traés de un reductor

de elocidad. &n 'orno t(pico tendr(a alrededor de #3! pies de

longitud y #" pies de di+metro 1;.## x ;."! m4, con un

recubrimiento reractario de K pulgadas de espesor 1#! cm4 y

estar(a diidido en tres zonas. 5n la zona #, el extremo eleado

de alimentación, la temperatura es " relatiamente ba-a, inerior

a los "" : 1J3N"%4, y el recubrimiento de ladrillo reractario

debe ser duro y denso para resistir la abrasión. 5sta zona

incluir(a los primeros J" pies 1#3.3 m4 del 'orno, en donde se

seca el material de alimentación.

La zona 3, )ue abarca los siguientes J! pies 1#;.N m4, tiene

también una temperatura relatiamente ba-a, de #""" a #J""":

1!; a NK""%4, y en esta zona comienza el precalentamiento y

la calcinación. La tercera zona, )ue abarca los últimos J" pies

1#3.3 m4, es la zona de combustión y es la )ue tiene el calor

m+s intenso, #!"" a 3"""": 1#K a l";"%4> los )uemadores

)ue utilizan el combustible para suministrar el calor necesario

para la calcinación est+n situados en esta zona. 5sto impone


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condiciones seeras a los reractarios de esta zona, y demanda

)ue los recubrimientos sean para alta temperatura, de alto

contenido de alúmina no reactia o de s(lice. Cespués de

atraesar el 'orno, el óxido calcinado cae en un enriador

rotatorio inclinado m+s pe)ue*o, de unos J" pies de largo por Jpies de di+metro 1#3.3 x #.33 m4, para enriarlo antes de )ue

pase a la siguiente etapa del proceso.

Los cloradores )ue se emplean para las tostaciones de óxidos a

cloruros, son de dos tipos, cloradores de lec'o ?uidizado y

doradores de lec'o est+tico. 5l clorador de lec'o est+tico

re)uiere )ue el material de alimentación sea bri)ueteado o

sintetizado antes de )ue pueda usarse, mientras )ue con el

modelo de lec'o ?uido, los materiales se alimentandirectamente al lec'o, sin combinación preia, eliminando el

paso de bri)ueteado o sinterizado.

5l calor se aporta a los doradores, en parte mediante

resistencias eléctricas )ue pasan entre electrodos de grafto

introducidos a traés de la porción inerior del casco del dorador,

y en parte parcialmente por el calor de la cloración, para

alcanzar el interalo de la temperatura de operación de #JN3 a

l;3": 1"" a l""""%4. &n tipo de clorador tiene dos grupos detres electrodos introducidos en la cuarta parte interior del casco,

un grupo en el ondo y el otro a una cuarta parte de la altura

arriba del ondo. La resistencia al paso de la corriente eléctrica a

traés de la carga reducida a bri)uetas )ue se encuentra entre

los grupos de electrodos, genera el calor re)uerido.

5l otro tipo de dorador tiene un solo grupo de electrodos

introducido a traés del casco a un tercio de la distancia medida

desde el ondo, )ue se prolongan al interior de un lec'o deblo)ues de resistencia 'ec'os de carbón. La contracorriente

entre electrodos )ue tiene lugar a traés de dic'os blo)ues

ocasiona calentamiento por resistencia, y la temperatura se

elea al niel re)uerido.

0mbos cloradores son altos, del orden de 3" pies 1K.# m4,

ormados por cascos de acero erticales de sección circular y

reestidos con una capa protectora de ladrillo reractario para


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eitar el ata)ue del cloro al acero. La parte superior de cada

dorador tiene una tola sellada para cargar periódicamente las

bri)uetas 'orneadas, ormadas por óxido calcinado, carbón

mineral 1co)ue4 y un aglutinante en la unidad de lec'o est+tico,

o bien lotes separados de óxido calcinado y carbón mineral1co)ue4 para el tipo de lec'o ?uido. La carga llena

completamente el recipiente en la unidad calentada por dos

grupos de electrodos y orma un lec'o sobre la parte superior de

los blo)ues calientes de resistencia en el otro tipo.

La capa de blo)ues de resistencia y el lec'o de material de

alimentación situado arriba de ésta, son aproximadamente de

igual espesor, cada una aproximadamente de dos )uintas partes

de la altura de la abertura del reactor. 0 traés de ariasentradas situadas en el ondo, en cual)uier tipo de clorador, se

alimenta cloro gaseoso o li)uido, el cual se precalienta antes de

)ue suba 'asta 'acer contacto con la carga. La proporción de

adición es del orden de #M3 a # libra de %l3 por libra de elemento

met+lico )ue 'ay en la carga 133N g a J!J g de %l3 por J!J g

del elemento met+lico4.

5n el clorador, el óxido )ue contiene la carga se reduce primero

a un carburo por la acción del carbón mineral o el co)ue )uetambién se carga, y después este carburo reacciona con el cloro

para ormar un cloruro met+lico. 5l cloruro met+lico puede

extraerse del clorador como li)uido, sacado por pi)uete del

ondo del recipiente, si tiene un punto de ebullición m+s alto )ue

la temperatura de reacción del proceso. Si el cloruro producido

tiene un punto de ebullición menor )ue la temperatura de

reacción, saldr+ en orma de apor a traés de una descarga

)ue 'ay en la parte superior. 5ste apor pasa primero por un

colector de polo para reducir la cantidad de sólidos en

suspensión en la corriente de gases, y de all( pasa a un

condensador. Los condensadores son torres erticales en las )ue

se roc(a el mismo cloruro met+lico li)uido y r(o, con lo cual se

condensa el apor del cloruro met+lico )ue llea la corriente de

gases y se le de-a correr 'acia un tan)ue de sedimentación en el

)ue se separan la materia insoluble remanente y los lodos )ue

orman una capa en el ondo, aba-o del li)uido condensado.

;.#.3. PO2%5S2S C5 2S0%/2Q Los concentrados de suluro de


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zinc se tuestan por una ariedad de métodos, todos con la

intención de reducir el contenido de azure por oxidación a

menos del #I, orma en la cual el óxido de zinc )ue resulta

puede reducirse por medio de carbón en un 'orno de retorta o

de cuba a zinc met+lico. 8ientras m+s completa sea la tostaciónoxidante me-or es el resultado, ya )ue cual)uier residuo de

suluro de zinc )ue )uede en los calcinados no podr+ ser

reducido por el carbón durante la operación del 'orno de retorta

y se perder+ como residuo para desec'o. 5l sulato de zinc, )ue

se orme durante la tostación también se pierde, ya )ue se

reduce a suluro de zinc en la retorta y sale en esta orma, sin

reaccionar como residuo. Siendo el peso atómico del zinc el

doble )ue el del azure, K! en comparación con ;3, cada libra

1J!J g4 de azure del FnS se combinar+ con m+s de 3 libras 1"

g4 de zinc )ue sea retenida sin reducción

en el residuo o de retorta. Por esta razón, la tostación del suluro

de zinc a óxido debe ser completa. Los calcinados tratados en el

'orno de cuba para zinc no son sensibles al contenido de azure,

y en este caso el aire caliente inyectado por las toberas se

combinar+ con cual)uier azure existente para ormar S23, el

cual sale en orma de gas. Los métodos utilizados para latostación oxidante de los concentrados de suluro de zinc son7

tostación de acción instant+nea, tostación en lec'o ?uido,

tostación en 'orno de 'ogar múltiple, y sinterización, métodos

)ue se aplican por si solos o combinados. odos est+n dise*ados

para producir material de la orma (sica y resistencia mec+nica

apropiadas para el proceso )ue sigue. La tostación de acción

instant+nea se eectúa en una modifcación del tostador

conencional de 'ogar múltiple, e)uipo en el cual se puede dar

al concentrado de ?otación fno 1!I menos 3"" mallas4 con

contenido de ;"I de azure, una tostación oxidante y producir

un óxido de zinc con menos de #I de azure. La torta 'úmeda

1con ; a JI de 'umedad4, producto del proceso precedente de

benefcio, se seca primero 'aciéndola pasar por uno o dos

'ogares de secado, por los cuales se 'acen pasar gases

calientes proenientes de la operación de tostación. 5stos

'ogares de secado pueden estar ya sea arriba o aba-o de la

c+mara de tostación, dependiendo del dise*o del tostador. Ra


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secado, el concentrado se rastrilla 'acia la perieria del 'ogar

inerior de secado, y desliza para caer a una boca de

alimentación de un molino de bolas 8arcy de pies 13.NJ m4 de

di+metro con arrastre de aire. Las part(culas de sobremedida y

los terrenos aglomerados se reducen de tama*o en el molino, ycuando alcanzan el tama*o y el peso adecuados, las part(culas

se arrastran por succión, del molino 'acia un clasifcador en aire,

y de éste, las part(culas demasiado gruesas se regresan al

molino de bolas y las m+s fnas se llean en suspensión en aire a

un colector de polo ciclónico de pies 13.NJ m4. 5ste colector

separa los sólidos de la corriente de aire y las descargas a una

tola de material de alimentación seco, en donde )ueda listo

para ser cargado a la c+mara de combustión del tostador de

acción instant+nea. La c+mara de combustión mide de 3" a 3!

pies de altura 1K.# a N.K3 m4 y puede estar situada ya sea en los

dos tercios superiores de un tostador, con todos los 'ogares

aba-o, o bien puede ormar la sección central con el 'ogar de

secado arriba y los 'ogares de tostación fnal y descarga aba-o.

FnS = ;M3 23 T Fn2 = S23 y para recuperar el polo

producido en la operación de secado. Cebido al calor producido,

la reacción es plenamente autógena y tiene lugar a m+s de

l;3": 1#""""%4. %asi K"I de los calcinados tostados sesedimentan a traés de la c+mara de combustión para -untarse

en los 'ogares ineriores de recolección y descarga, y de éstos

son rastrillados para ser descargados a traés de una bo)uilla a

una tola de calcinados en donde ocurre la desulurización fnal.

&n concentrado con ;"I de S reducir+ su contenido de azure al

I en la c+mara de combustión, y disminuir+ toda(a a menos

del #I de S en estos últimos 'ogares ineriores. Cebido al grado

de fnura del concentrado alimentado, )ue se re)uiere para )ue

sea completa la reacción de oxidación,

en cual)uiera de estos casos, el concentrado seco de la tola de

alimentación es transportado 'orizontalmente -unto con el aire

para la combustión, a traés de la bo)uilla de un )uemador

situada arriba de la c+mara de combustión. Las part(culas fnas

de suluro se encienden enrente del )uemador y continúan

ardiendo en suspensión mientras caen erticalmente por toda la

altura de la c+mara.


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5l gas seco del ciclo, procedente de los 'ogares de secado, es

succionado 'acia este )uemador y mezclado con aire

atmosérico con un doble fn7 ayudar a controlar el calor

desprendido durante la reacción exotérmica

UH" V @###,""" calor(as por mol porción considerable de la

alimentación seca 1J"I4 es arrastrada 'ac(a auera de la

c+mara de combustión por la corriente de gases calientes de

escape y no se cae a los 'ogares ineriores. Los gases calientes

salen generalmente del tostador por el 'ogar recolector inerior

intentando )ue la mayor cantidad posible de calcinados fnos se

)uede en el 'ogar y aya directamente a la tola de calcinados.

Los gases an primero a las calderas recuperadoras de calor de

desec'o y un entilador los succiona de all( a un gran colector

de polo ciclónico en el )ue se separan los sólidos m+s grandes,

)ue se regresan al 'ogar superior mayor de recolección situado

en el ondo de la c+mara de combustión del tostador. La

corriente de gases procedente del colector ciclónico se 'ace

pasar luego a un precipitador electrost+tico, o a una torre de

laado 'úmedo, para remoer las part(culas de polo m+s fnas

aún presentes. 5stos sólidos son calcinados de ba-o contenido

de azure )ue pueden agregarse directamente a la tola decalcinados como producto terminado. 5l gas limpio, con alto

contenido de S23, se conduce luego por tuber(a a la planta de

recuperación para la abricación de +cido sulúrico.

5s la operación por (a seca en la )ue obtenemos el metal sin

usión y sin eaporación. Puede ser7

• Sin modifcación )u(mica

• %on modifcación )u(mica

2 S"* %$-"6//"5* 7u3%"/

iene por ob-etio modifcar las condiciones (sicas del producto)ue se calcina y puede ser7 Cesecación %aldeo para separación de dos o m+s cuerpos

2 Dese//"5*


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5s la encargada de eliminar un compuesto l()uido )ue impregnael mineral. Qormalmente es agua o disolente

Ve*&+s

− :acilitar el mane-o posterior del producto

− Oeducir coste del transporte

− 0umentar la capacidad de traba-o de los aparatos

− Preserar los productos durante el almacenamiento

− Hay )ue alorar siempre lo )ue encarece la desecación

2Cl-e$ !# se!#/"5* -e -$s $ %8s /ue#!$s

− 5s el tratamiento )ue se le da a una mena con ob-eto de )ue suparte úEl )uede al estado

− sólido e inalterable, pero )ue parte de la ganga pase al estadol()uido o de apor

− 5s el tratamiento )ue se da a las pizarras bituminosas cupr(eras

para separarles los aceites )ue poseen

Cl/"*/"5* /$* -es/$%!$s"/"5* 7u3%"/

9 %alentamiento sin usión9 Pretende una modifcación )u(mica generalmente se ladenomina tostación )ue puede ser76 Simple6 2xidante

6 %lorurante6 %arburante6 8agnetizante6 0glomerante

T$s&/"5* s"%!le

− %alentamiento sin usión o usión incipiente de la mena

− Solamente interienen mena y combustible


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− 5l metal )ueda combinado y en orma sólida, no 'ayolatilización, ni usión

− 5s siempre endotérmica

− Oeacciones7

−

Cescomposición de los carbonatos met+licos7− %2; 8 = calor T 82 = %"3 1gas4

− Cescomposición de los sulatos met+licos7

S2J 8 = calor W 82 = S23 1gas4

− Cescomposición de los 'idróxidos7

8 12H43 = calorT8 2 = H32 1gas4

− Cescomposición de los óxidos7

;823 = calor T 8; "J = "3 1gas4

− Cescomposición de los suluros dobles7

3S3 8 = calor T 3S 8 = S3 1gas4

A!l"//"$*es -e l &$s&/"5* s"%!le

9 Su aplicación principal es para menas en orma de carbonatoso sulatos9 5n primer lugar se produce la perdida de agua libre )ue nofnaliza 'asta temperatura mayor de #""X%9 5l agua combinado 1'idratación4 termina a !""X% )ue escuando comienza la descomposición de los 'idróxidos9 5ntre 3"" y N""X% se disocian los carbonatos y sulatos, perolos alcalinotérreos se disocian a #."""X%

T$s&/"5* $9"-*&e

9 5l proceso consiste en el calentamiento sin usión de unamena en contacto con un agente oxidante9 5l agente oxidante generalmente es ox(geno del aire o uncompuesto )u(mico 1óxido, nitrato4 )ue al descomponerseproporcione el ox(geno9 La temperatura debe de ser lo sufcientemente alta para )ue

el e)uilibrio se desplace 'acia la descomposición de la mena.


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9 Si la temperatura es demasiado alta se unde la superfcie eimpide la oxidación9 Se necesita exceso de aire, por encima del ox(geno teórico,para compensar la dilución en gases producidos

F/&$#es 7ue "*:ue* e* el !#$/es$

9 emperatura7 depende del Epo de mena y Epo de 'orno. 8ayorde !""X% y generalmente entre N!"Y!"X%

9 %oncentración de ox(geno7 a mayor concentración de ox(genom+s elocidad de reacción y menor pérdida de calor por elexceso de aire y nitrógeno 1se inyecta aire enri)uecido con

ox(geno4

9 :orma de presentación de la mena7 m+s diidida, mayorelocidad de reacción pero m+s arrastre de part(culas de menapor los gases, siempre se orma el óxido con mayor I de metal

5l ob-etio puede ser7− Cescomponer a la mena produciendo el metal libre

1extracción directa4.− Cescomponer la mena dando un compuesto 1óxido o

suluro m+s sencillo4 donde el metal sea m+s +cil deseparar.

− Cescomponer la mena en otros compuestos intermediospara una transormación posterior 1 tostación 4

T#*s;$#%/"5* e* u* /$%!ues&$ %8s ;8/"l -e#e-u/"#

Ce un óxido en otro óxido en el )ue el metal 8 tenga menosafnidad porel ox(geno J 8; 2J 1s4 = 23 1g4 V K 83 2; 1s49 ransormar un suluro en un óxido o Ztostación a muerte[3 8 S 1s4 = ; 23 1g4 V 3 82 1s4 = S 23 1g49 ransormar un suluro en un sulato soluble para seguir elproceso por (a 'úmedaS 8 1s4 = 23 1g4 V S2J 83 1s4


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T$s&/"5* %ue#&e

9 La reacción es exotérmica 13""YN!"X%4 y dependiendo del Epode mena puede no necesitarse combustible auxiliar. Se

producen perdidas de calor por la salida de gases y calcinado,por las paredes del 'orno9 ambién in?uye el contenido de azure )ue puede tolerarse enla calcine. %uanto m+s ba-o m+s necesidad de temperatura en el'orno.9 Hoy para a'orrar energ(a se utilizan arios actores7

− precalentamiento de la carga preparación de la carga1contenido en azure, tama*o de grano4

− %ontrol de la atmosera del 'orno y recirculación de gases

−

:luidifcación del lec'o

T$s&/"5* !#/"l

9 O"e)$': ransormar la mena por oxidación parcial, )uedando el metalparte en su orma )u(mica original y parte como óxido.

9 V!)!ne#: Según se procese el producto de la tostación parcial tenemos7 ostación parcial preia a una reacción ostación parcial preia a una usión

T$s&/"5* !#/"l !#e" u* #e//"5*

9 iene por ob-eto no erifcar la oxidación completa de lossuluros, para obtener un tostado )ue contenga una parte desuluro sin reaccionar mezclada con óxido, para posteriormente

realizar una reacción entre el óxido ormado y el suluro nooxidado

9 Re//"5* "*"/"l

; 8 S 1s4 = ; 23 1g4 V S 8 1s4 = 3 82 1s4 = S 23 1g4

9 Re//"$*es !$s&e#"$#es

9 a4 S 8 1s4 = 3 8 2 1s4 V S 8 1s4 = S 2J 8 1s4

9 b4 S 8 1s4 = S 2J 8 1s4 V 3 8 1s4 = S 23 1g4


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T$s&/"5* !#/"l !#e" u* ;us"5*

9 2b-etio7 separar dos metales 8#, 83 presentes en una mena

comple-a sulurada9 :undamento7 eligiendo conenientemente la temperatura enunción de la afnidad de ambos metales se consigue )ue uno deellos pase a óxido y el otro )uede como suluro.9 5n la reacción posterior de usión a*adiendo los reactiosadecuados podemos separar uno de los metales en estadoundido y el otro en orma de escoria.

9 3%u :e S3 =; 23 3 %u S 3= 3:e2=3 S239 %u S3=:e2= Si23 %u S 3 = Si 23.:e 2

T$s&/"5* Cl$#u#*&e

9 2b-etio7 transormar una mena 1suluro, óxido4 en un clorurosoluble ool+til para su posterior tratamiento

Re//"$*es0

3 %l Qa1s4 = S 8 1s4 = 3 23 1g4 V Qa 3 S 2J 1s4 = %l3 8 1s,l,g4J %l Qa1s4 = 382 1s4 = S3 1s4 =; 23 1g4 V Qa 3 S2J 1g4 = 3 %l38 1s,l,g4

9 Oeactios7 cual)uier cloruro, pero por razones económicas seemplean7

− 8g %l3

− %a %l3

− Qa %l

− cloro gas

9 :undamentalmente es un tratamiento para los aceros )ueconsiste en modifcar la superfcie de un acero para aumentarsus propiedades mec+nicas 1generalmente dureza49 5xisten dos procesos7

− %ementación 1se a*ade solo carbono4

− %arbonitruración 1 se a*aden carbono y nitrógeno4


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T$s&/"5* %(*e&"


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9 ariables en la sintetización7 menores pérdidas de polo, me-ortransmisión de calor, me-or resistencia mec+nica, me-orcirculación de gases.

FUSI4NLa usión es un proceso de concentración en el )ue una parte de

las impurezas de la carga se reúne ormando un producto ligero

de desec'o llamado escoria, el cual puede separarse porgraedad de la porción m+s pesada )ue contiene pr+cticamente

todos los componentes met+licos deseados. Por lo general la

undición se llea a cabo a una temperatura superior al punto de

usión del metal, pero los procesos ar(an considerablemente

según el mineral participante y otras ariables.

DEFINICIONES PREVIAS:

LA MENA Y LA GANGA MINERAL:

&na 1en! de un elemento )u(mico, generalmente un metal, esun mineral del )ue se puede extraer a)uel elemento por)ue lo

contiene en cantidad sufciente para poderlo aproec'ar. 0s(, se

dice )ue un mineral es mena de un elemento )u(mico, o m+s

concretamente de un metal, cuando mediante un proceso de

extracción a base de miner(a se puede conseguir ese mineral a


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partir de un yacimiento y luego, mediante metalurgia, obtener el

metal a partir de ese mineral. 0sociado al concepto de mena,

est+ el de ganga. Se llama as( al con-unto de todos los minerales

sobrantes )ue se encuentran asociados a la mena en la roca

extra(da en un yacimiento. La ganga 'ace )ue la ley del metaldisminuya, por lo )ue es necesario separarla de la mena, como

primera etapa en la concentración y obtención del metal.

LA ESCORIA:

Las e#%')!# son un subproducto de la undición de la menapara purifcar los metales. Se pueden considerar como una

mezcla de óxidos met+licos> sin embargo, pueden contener

suluros de metal y +tomos de metal en orma de elemento.

0un)ue la escoria suele utilizarse como un mecanismo de

eliminación de residuos en la undición del metal, tambiénpueden serir para otros propósitos, como ayudar en el control

de la temperatura durante la undición y minimizar la

reoxidación del metal l()uido fnal antes de pasar al molde.


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La carga )ue se alimenta a un 'orno de usión est+ ormada

principalmente por sólidos, aun)ue también puede cargarse en

ciertas operaciones algo de material undido. 5l calor

suministrado para undir esta carga sólida puede proenir de

combustible ósil, electricidad, o bien, si se cargan suluros, del

calor producido por una reacción exotérmica de oxidación de la

carga misma. La carga del 'orno debe undirse para )ue sea

posible la separación por graedad de las capas de escoria y

metal, también para acilitar la circulación y el contacto de los

compuestos )ue reacciona en el seno de la carga. Los

componentes de la escoria estar+n ormados por los óxidos de la

carga, tanto los )ue se encuentran en orma natural en el

mineral como la s(lice 1Si"34 y los )ue se 'an oxidado durante la

tostación, como el :e;"J. Ra )ue estos óxidos tienen altos

puntos de usión, de 'ec'o m+s eleados )ue los de los

compuestos met+licos )ue contiene la carga, es necesario

agregar undentes, siendo los m+s recuentes el Si"3 o el %a2,para )ue se combinen con estos óxidos y ormen una escoria de

menor punto de usión. 5s necesario )ue la escoria se unda y

esté completamente li)uida a la temperatura de operación del

'orno para )ue los componentes met+licos puedan separarse

+cilmente y asentarse en la capa inerior, m+s densa, as( como

para acilitar el mane-o de la escoria y extraerla del 'orno en

estado li)uido. 0dem+s de la escoria, los otros productos del

'orno son los componentes met+licos densos )ue orman la


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capa inerior en el ondo del 'ogar del 'orno y )ue también se

extrae en estado l()uido, y los gases de combustión, -untos con

los cuales se producen algunas sustancias ol+tiles. Los gases

llean consigo algo de polo del material fno de la carga, pasan

y salen por el sistema de ductos del 'orno 'acia un colector depolos en el )ue se separan los sólidos para recircularlos y

procesarlos nueamente en el 'orno.

TIPOS DE FUSION:

5xisten dos tipos principales de usión, la usión por reducción,)ue produce un metal undido impuro y una escoria undida por

la reacción de un óxido met+lico con un agente reductor> y la

usión de mata, )ue produce una mezcla undida de suluros

met+licos y escoria.

FUSION POR REDUCCION7 5n la usión por reducción, los alores met+licos de la carga y

los compuestos )ue orman la escoria est+n presentes comoóxidos. 5n el 'orno se prooca una condición reductora

mediante la cual estos alores met+licos, )ue pueden reducirse

m+s +cilmente a metales )ue los óxidos de la ganga, se

reducen a un metal impuro y de-an )ue en la ganga

permanezcan los óxidos )ue ormar+n parte de la escoria.

%ual)uier tipo de 'orno puede adaptarse a la usión por

reducción pero los )ue se emplean m+s comúnmente son el alto

'orno y el 'orno eléctrico. Los 'ornos eléctricos no se 'anutilizado tan extensamente como los de reerbero y 'asta

tiempos recientes su uso se restring(a relatiamente a pa(ses

con energ(a 'idroeléctrica barata. 5mpero, el calentamiento por

resistencia eléctrica en sustitución del uso de combustibles

ósiles se considera como una alternatia para reducir

apreciablemente los olúmenes de gases producidos y disminuir

con ello de manera importante el problema de la contaminación


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del aire y el de la depuración de gases )ue an asociados con la

usión de la mata.

FUSION DE MATA: La usión de mata es algo dierente a la usión por reducción, ya

)ue en la primera se orma la mata por la combinación de los

suluros l()uidos de cobre, n()uel, 'ierro y cobalto en una

solución 'omogénea. Los metales preciosos presentes y las

pe)ue*as cantidades de otros metales b+sicos se disuelen en

la mata. La porción restante de la carga, consistente en óxido de

'ierro, ganga y undente sil(ceo, se combina para ormar una

escoria. La usión de mata se 'ace en una ariedad de tipos de


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'ornos, entre los )ue est+n el 'orno de reerbero, el 'orno de

cuba, el 'orno eléctrico, el 'orno de usión instant+nea y lo m+s

reciente, el proceso de usión continua, ormado por tres 'ornos

en serie7 en el primero ocurre la usión, el segundo se usa para

limpieza de la escoria y el tercero para la conersión a metal.6ORNO DE REVERBERO:

5s utilizado para realizar la usión del concentrado de cobre y

separar la escoria, as( como para la undición de mineral y el

refnado o la usión de metales de ba-o punto de usión como el

aluminio también se utilizan para la usión de mata de

concentrados de granulometr(a fna, para los )ue se desea una

operación relatiamente +cil en la )ue los gases de escape no

arrastren una cantidad grande de material fno alimentado. Los'ornos de reerbero son toda(a los 'ornos de usión de uso

m+s común en la industria del cobre en general, debido a su

capacidad para el mane-o de concentrados fnos de ?otación>

son el tipo )ue utilizan %entromin@Perú y Qoranda, entre otros.

%omo combustibles se emplean comúnmente carbón

pulerizado, aceite combustible y gas natural, determinando su

selección por la disponibilidad y el costo. Deneralmente se

prefere el gas natural por su acilidad de mane-o y limpieza si

los dem+s actores son iguales. 5l 'orno es de orma

rectangular, su 'ogar es poco proundo, el tec'o es aboedado y

la longitud es aproximadamente el cu+druplo de su anc'ura. Las

dimensiones ar(an de #"" a #3" pies 1;".! a ;K.K m4 de

longitud y de 3! a ;! pies 1N.K3 a #".KN m4 de anc'o. La

selección del reractario para el 'orno es importante por las

altas temperaturas y la naturaleza corrosia de la carga undida.

5l tec'o est+ expuesto al calor radiante de los )uemadores del

'orno y de la carga undida, as( como al eecto erosio de losgases calientes )ue arrastran part(culas de polo. Pueden usarse

&na ariedad de combustibles 1carbón pulerizado, gas natural,

petróleo4 para producir una ?ama larga )ue llegue 'asta la

mitad de la longitud del 'orno. &na parte del calor producido por

dic'a ?ama es irradiado directamente sobre la carga )ue se

encuentra aba-o, sobre el 'ogar del 'orno y otra parte es

irradiada 'acia el tec'o y las paredes, desde los cuales se re?e-a

también 'acia aba-o sobre la carga. La tempera del 'orno es


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IMPORTANTÍSIMO :

5l alto costo de la energ(a eléctrica es un actor muy importante

en la usión por 'orno eléctrico y en consecuencia, este tipo de

operación es m+s competitia económicamente cuando 'ay

disponibles grandes uentes de energ(a eléctrica barata o

cuando los costos de los dem+s combustibles son muy altos. Sin

embargo, la energ(a eléctrica tiene enta-as sobre los

combustibles. La energ(a eléctrica puede conertirse en energ(a

térmica con alto rendimiento y permite un control m+s preciso

de la temperatura. Qo produce gases de combustión, por lo )uela cantidad de gases de salida es menor, lo cual 'ace menos

complicada la recuperación del calor sensible y del polo )ue

arrastran los gases de escape y la contaminación del aire es

menor.

L'# 7'n'# e(8%)%'# 9!! +#)*n &e 1!! e19e' #e!#e1e"!n 1;# en #+ '9e!%)*n ! ('# 7'n'# &e e$ee'9!! +#)*n &e 1!! #)en&' (! &)een%)! 9)n%)9!( &e /+e

e( %!(' #e gene! e(8%)%!1ene en $e- &e 9'&+%)#e9' %'1+#)*n.

PROCESOS DE FUSI4N

Los calcinados de suluro de cobre se unden a mata y escoria

en 'ornos de reerbero, 'ornos eléctricos y 'ornos de cuba. 5n


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todos estos tipos de 'orno, el proceso de usión es en esencia el

mismo, de orma )ue cuando se unde la carga de suluros

met+licos, óxidos de 'ierro, ganga y undentes sil(ceos, el óxido

de 'ierro, la ganga y la s(lice se disuelen entre s( para ormar

una capa de ba-a densidad, la escoria, la cual ?ota sobre la capade mayor densidad de suluros met+licos combinados, la mata.

La mata es una solución 'omogénea de cobre, n()uel, 'ierro,

cobalto y azure, con pe)ue*as cantidades de otros metales

b+sicos y los metales preciosos. Por pe)ue*o margen, el cobre

tiene m+s afnidad por el azure )ue cual)uiera de los metales

)ue normalmente se encuentran en las cargas y el %u2 tiene

menor estabilidad )ue el :e;"J, por lo )ue todo el cobre

presente se combina con el azure para ormar el suluro estable%u3S. La cantidad de 'ierro en la mata puede controlarse

a-ustando el grado de oxidación de la carga a undir en el 'orno

por la operación precedente de tostación. 5l 'ierro oxidado

durante la tostación ira a la escoria del 'orno, mientras )ue el

'ierro restante en orma de suluro en los calcinados pasar+ a

ormar parte de la mata.

8ientras m+s azure 'aya en la carga del 'orno, en exceso de lacantidad re)uerida para combinarse en la mata -unto con el

cobre, el n()uel y el cobalto, mayor ser+ el contenido de 'ierro y

menor ser+ la ley de la mata. %ada operación de usión tiene su

ley óptima de mata, y como la usión es un proceso de

concentración a la ez )ue de combinación, la usión se llea

adelante 'asta )ue pr+cticamente todo el 'ierro oxidado,

predeterminado durante la tostación, se 'aya separado en la

escoria, -unto con una porción considerable de la ganga y la

s(lice también presentes. Sólo un pe)ue*o porcenta-e del óxido

de cobre )ue se orma durante la tostación se pierde en la

escoria del 'orno. al pérdida se debe a la reacción )ue tiene

lugar entre el óxido de cobre y el suluro de 'ierro )ue retorna el

cobre a suluro, estado en el cual se combina con la mata7 %u3"

= :eS VT %u3S = :e2, aun cuando la usión es un proceso de

concentración, el producto )ue generalmente se prefere es una

mata de ba-a ley y alto contenido de 'ierro, con ;! a J!I de

cobre, m+s )ue una mata de ley muy alta con pe)ue*as


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cantidades de 'ierro residual.

6ORNOS DE FUSI4N

C$*-"/"$*es !# %e+$## l !#$-u/&""-- #e-u/"# el /$*su%$ -e /$%=us&"=le

. Rel" esto

se 'ace en un proceso intermitente, )ue a eces es de dos

pasos conocido como conersión.


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25

8ediante la inyección de aire, oxigeno o aire enri)uecido con

oxigeno a la carga de mata l()uida )ue se llea al conertidor,

tiene lugar un proceso de oxidación selectia por medio del cual

los elementos de la mata con mayor afnidad por el oxigeno se

oxidan primero y pueden separarse. La primera etapa deconersión, o etapa de Zmetal blanco[, la constituye la oxidación

r+pida del suluro de 'ierro )ue 'ay en la mata a óxido de 'ierro

y an'(drido suluroso gaseoso, ya )ue de todos los componentes

de la mata el 'ierro es el )ue tiene m+s afnidad por el oxigeno.

Se agrega sufciente s(lice para )ue se combine con el óxido de

'ierro producido y se orme una escoria de silicato de 'ierro )ue

se ac(a para separarla. Cic'a oxidación produce una gran

cantidad de calor la cual es sufciente para )ue la carga del

conertidor se mantenga en estado l()uido y a temperaturas de

reacción )ue se re)uieren.

La segunda etapa de conersión puede usarse solamente con

metales )ue no oxiden con demasiada acilidad y consiste en

oxidar el azure )ue )ueda de los suluros met+licos, )ue 'a

)uedado en la mata después de )ue se 'a oxidado la mayor

parte del suluro de 'ierro y )ue se 'a desalo-ado la escoria del

conertidor. Se continúa el soplado 'asta oxidar azure residual

en el Zmetal blanco[, después de lo )ueda un metal

relatiamente puro )ue se extrae del conertidor por aciado y

se refna posteriormente. 5sta segunda etapa de conersión no

puede realizarse si el metal blanco tiene alta afnidad por el

oxigeno y orma un óxido en lugar de permanecer en, el estado

met+lico después de )ue su contenido de azure se 'a oxidado a

an'(drido suluroso. 5n este caso, el metal blanco es el producto

fnal del conertidor, por lo cual se ac(a y se conduce al

siguiente paso de refnación.

TIPOS DE CONVERSION

5l propósito de la conersión es eliminar mediante oxidación y

escoriado y mediante oxidación y separación como gas ol+til lo

m+s posible del 'ierro y el azure, respectiamente, de la mata

producida en la usión preia de minerales y concentrados. 5n

esta orma puede separarse 'asta el "I de la carga de mata

de un conertidor, y como las impurezas oxidadas se separan en


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25

arios pasos en la primera soplada durante un periodo de

oxidación y luego se separa la escoria de óxidos )ue se 'a

producido, la operación total de conersión de mata a metales,

o a metal blanco re)uiere arias 'oras. Cebido al aumento del

porcenta-e de los met+licos en la carga del conertidor a medida)ue aanza el proceso, la escoria producida contiene una

cantidad apreciable de alores met+licos y debe olerse a

tratar para recuperarlos. 0dem+s, como los minerales y

concentrados ya 'an pasado por una etapa de concentración en

su usión en 'orno, el olumen de mata )ue a'ora se trata es

considerablemente menor )ue la carga inicial del 'orno de

usión. 5n consecuencia, aun con el alto porcenta-e de

impurezas )ue se separan durante la conersión, e( $'(+1en&e e#%')! procedente del conertidor es muc'o menor )ue elprocedente del 'orno de usión. La escoria del conertidor casi

siempre se regresa, toda(a en estado li)uido, al 'orno de usión

para recuperar sus alores met+licos, aun)ue para recuperar los

alores contenidos también una parte se trata por enriamiento

lento, trituración, molienda y ?otación selectia. 5s pr+ctica

usual durante la operación de conersión, agregar mata l()uida

procedente del 'orno de usión para remplazar la escoria de

conertidor )ue se 'aya acabado de aciar. 5sta adición demata resca aporta combustible para mantener li)uida la carga

del conertidor y a la temperatura de reacción por el calor

producido por la oxidación del azure. 5l metal blanco, o el

metal, se acumula gradualmente en el conertidor a medida )ue

el 'ierro y el azure de la mata se an separando, 'asta )ue

toda la carga del conertidor se transorma al estado met+lico,

momento en el cual se extrae para la operación fnal de

refnación y obtener el metal puro.

La conersión es una operación relatiamente normalizada en la

)ue se inyecta aire a traés de toberas al interior de un

recipiente 'orizontal estacionario de orma de tambor. Sin

embargo, la operación del conertidor 'a sido renoada y las

innoaciones m+s recientes incluyen modelos con inyección de

ox(geno y de aire enri)uecido con oxigeno y conertidores

erticales rotatorios con lanzas de soplo de oxigeno por la parte

superior, remplazando a la distribución normal.


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25

5l proceso m+s reciente combina la usión y la conersión en

una operación continua, de manera )ue ambas se llean a cabo

simult+neamente en un solo reactor. Las enta-as de estas dos

operaciones separadas, usión y conersión, pueden combinarse

en un proceso total realizado en un solo recipiente de reacción>el calor excedente producido por las reacciones de conersión

puede a'ora utilizarse completamente en el proceso de usión.

0dem+s, el gas de escape de la c'imenea )ue contiene S23

producto de la alimentación de concentrado de suluros no

tostado, se diluye muy poco en los gases procedentes de los

)uemadores auxiliares, por lo cual sale del reactor con un alto

contenido de S23 y resulta económicamente adecuado para la

abricación dc +cido sulúrico.

PROCESOS DE CONVERSI4N

La mata de suluros de cobre del 'orno se conierte a cobre

ampollado, con I o m+s contenido de cobre, en conertidores

Peirce@Smit' cuyo tama*o m+s común es de ;" por #; pies

1.#! x ;.K m4. Los conertidores son cascos de acero

reestidos con ladrillo de magnesita o de cromo y tienenengrana-es de accionamiento anillos rodantes de soporte en sus

extremos para permitir su rotación desde la posición ertical de

operación 'asta la posición 'orizontal utilizada para carga y

aciado. Las toberas, de J a !3, est+n colocadas en fla a lo

largo de la parte posterior del conertidor en orma tal )ue

)uedan sumergidas y soplando en el ba*o cuando el conertidor

est+ en la posición ertical de traba-o. Se inyecta aire

comprimido en el ba*o del conertidor una presión de #; a #J

lbMpu/g3 1.K a K.! ]Pa4> son indeseables presiones mayores

por)ue se orzar(a al aire a pasar a traés del ba*o con

demasiada rapidez como para )ue 'ubiera una oxidación

eectia, y la agitación del ba*o ser(a tan grande )ue una parte

de la carga undida salpicar(a. Los orifcios de las toberas dentro

del conertidor tienen tendencia a taparse con carga solidifcada

)ue se enr(a por el aire inyectado por las toberas. Para

mantener abiertas las toberas y traba-os efcientemente, deben

limpiarse con recuencia pasando por ella, una barreta de acero.


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25

0 esta operación se le llama perorado y en la actualidad se

eectúa mediante dispositios mec+nicos )ue traba-an con aire

comprimido y )ue pueden destapar toda la 'ilera de toberas en

;" segundos aproximadamente. 5l régimen de soplado a un

conertidor es del orden de 33,""" pies cúbicos 1K3; m;4 porminuto y el orifcio de las toberas es de # #M3 a 3 pulgadas de

di+metro 1;.N! a ! cm4. %on recuencia no se utilizan las últimas

toberas de cada extremo del conertidor con el fn de minimizar

el soplo de estas toberas )ue corta y desgasta r+pidamente el

recubrimiento de reractario de los extremos del conertidor. Lo

m+s coneniente es instalar los conertidores cerca del 'orno de

usión para )ue las ollas de traslado de la mata del 'orno a los

conertidores recorran una distancia corta, reduciéndose tiempo

de traslado y el enriamiento de la mata en la olla. 0l enriarse,

la mata se solidifca en capas contra el casco de la olla y se

)ueda en ésta ormando lo )ue se conoce como una Zcalaera[

al aciar la mata )ue toda(a se consera li)uida. La

acumulación de estas costras en la olla reduce su capacidad

eectia y periódicamente re)uiere de una operación separada

para el descostrado de las ollas> las costras desprendidas se

regresan como material cupr(ero r(o ya sea al conertidor o al

'orno de usión. La conersión de la mata de cobre se 'ace endos pasos y por lotes. 5s una operación de dos pasos por)ue en

la primera etapa de conersión, o etapa de metal blanco, ocurre

la oxidación r+pida del suluro de 'ierro de la mata a óxido de

'ierro y an'(drido suluroso.

5l óxido de 'ierro se separa como escoria después de

combinarse con el undente de Si23, y de-ar suluro de cobre

undido, al )ue se conoce en esta etapa como metal blanco. La

segunda etapa consiste en continuar el soplado y oxidar elsuluro de cobre a cobre met+lico. 5sta es una operación por

lotes en la )ue se 'ace el soplado y la separación de escoria de

una carga de mata de conertidor )ue ensaya del 3! al !!I de

cobre, según se 'aya producido en el 'orno una mata de alta o

ba-a ley, para separar el 'ierro y el azure 'asta )ue la mata se

'a purifcado a cobre ampollado con contenido de m+s del I

de cobre. La mata se compone esencialmente de :eS y %u3S, y

estos dos compuestos son los )ue interienen en las dos etapas


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de conersión. La reacción principal en la primera etapa es la

oxidación del suluro de 'ierro.

LA PIROMETALÚRGIA EN EL COBRE

>. 1"#$%e&lu#(" -el C$=#e

5l proceso de obtención y refnación del cobre depende de )ueel mineral sean suluros 1cuando el cobre se combina con el

azure pasa a llamarse suluro de cobre4, en cuyo caso se utiliza

la (a pirometalúrgica en la )ue se producen +nodos y c+todos, o

)ue sean óxidos, en cuyo caso se utiliza la (a 'idrometalúrgica

en la )ue se producen directamente c+todos, por a'ora nos

concentraremos en el proceso pirometalúrgico7

5l mineral de suluro de cobre en la mina tiene un contenido

entre el ",!@",3I de cobre, por lo )ue 'ay )ue concentrarlo enla mina, mediante ?otación, para su transporte y uso fnal en la

undición, obteniéndose un concentrado de cobre )ue contiene

entre 3" y J!I de cobre, los otros dos componentes principales

son el azure y el 'ierro, adem+s de otros metales entre los

cuales se encuentran el oro y la plata como positios y el plomo,

arsénico y mercurio como impurezas.

5l concentrado de cobre se recibe en la :undición, cuya primera

etapa industrial es el Horno de :usión, donde se recupera elcobre, eliminando el azure y el 'ierro mediante oxidación en

estado undido a una temperatura entre #3"" y #;"" X %. 5n el

'orno el azure se conierte en gas S23, mientras )ue el cobre y

el 'ierro, con-untamente con s(lice procedente de la arena )ue

se introduce en el 'orno, permanecen en estado l()uido. 5n esta

ase l()uida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la

parte inerior y se extrae del 'orno ormando parte de un

producto )ue se denomina mata de cobre, con un contenido del


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K3I de cobre, mientras )ue la mezcla de 'ierro y s(lice en orma

de silicato permanece en la parte superior del 'orno y se extrae

en orma de escoria con un contenido del ",I de cobre, J!I

de 'ierro y ;"I de s(lice.

La mata de cobre pasa a la sección de conertidores, para

incrementar la ri)ueza en cobre del producto, donde se le

somete a una gran oxidación adicional en un proceso

discontinuo Zbatc'[, consiguiendo un producto intermedio

denominado blister con un contenido en cobre del I, gases

ricos en S2 3 )ue se unen a los gases anteriores del 'orno y

escorias con un contenido del KI de cobre.

5l blister pasa al 'orno de afno donde incrementa su contenido

en cobre 'asta el ,KI y posteriormente a la rueda de moldeo

de +nodos, donde se da a los +nodos la orma geométrica,

seme-ante a una camiseta de mangas cortas extendidas,

necesaria para su utilización en la Oefner(a.

Los gases de S23 producidos en el 'orno y conertidores se

recogen, se oxidan y se conierten en +cido sulúrico en una

planta de doble absorción, mientras )ue las escorias, después

de tratarlas en un 'orno eléctrico para recuperar todo el cobre)ue contienen, se enr(an y granulan para su posterior

utilización como material estéril.

%omo regla general una :undición )ue produzca ;#"."""

mMa*o de +nodos consume #.""".""" mMa*o de concentrado

de cobre y como subproductos produce "".""" mMa*o de

+cido sulúrico y ;"".""" mMa*o de escorias.

5l proceso utilizado es el electrorefno de los +nodos, )ue

consiste en disponer en celdas 1balsas4 los +nodos )ue actúancomo electrodo positio, separados por una placa inerte )ue

actúa como electrodo negatio, sumergidos en una disolución de

sulato de cobre denominada electrolito y utilizar una corriente

eléctrica de ba-o olta-e, )ue al ser selectia para el cobre

disuele los +nodos en el electrolito y los iones de cobre

resultante se depositan sobre la placa inerte obteniendo los

c+todos )ue son unas planc'as de # m ^ de superfcie y un peso

de !! ]g.


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25

?. ¿Cu8l es el $=+e&"$ -e l$s !#$/es$s !"#$%e&l'#("/$s)

9 ransormar el cobre contenido en los concentrados,

precipitados y minerales de undición directa 18:C4 en cobre

met+lico y separarlo de otros minerales y metales )ue

constituyen impurezas como7 :e S, Si, otros.

@. ¿E* /u8*&s e&!s se #el"


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25

9 :ormar el 5-e principalmente compuesto de %u3S y :eS, masa

l()uida de gran peso espec(fco, por lo tanto, se ubica en el

ondo del ba*o.

9 :ormar una escoria )ue es una mezcla undida de minerales

de ganga y del undente agregado. 5sta masa resulta de ba-o

peso espec(fco y se ubica en la parte superior del ba*o.

. ¿De 7ué -e!e*-e#8 l /*&"-- -e E+e1#$-u/"-$)

9 La cantidad lo determinar+ el contenido de azure en la carga

del 'orno.

9 5l cobre presente es el primero )ue toma el azure necesario

para ormar %u3S. La proporción es aproximadamente una

cuarta parte de azure por unidad de cobre según la órmula

%u3S. 1#3K partes de %u por ;3 de S 4.

9 Cespués )ue el cobre presente se 'aya combinado con el

azure, el resto del azure se combinar+ con el 'ierro para

ormar :eS. 1#N! unidades de :e por # unidad de S4.

. ¿Cu8l es el /$*&e*"-$ #el -el E+e -e /$=#e)

9 Se dice )ue el 5-e consiste en :eS y %u3S, esto no es

estrictamente cierto, pero se acepta para simplifcar muc'os

propósitos metalúrgicos. 5l e-e es una sustancia muc'o m+s

comple-a.

9 Puede contener :e como :e;2J o como errita 1%u2, :e32;4,

adem+s otros metales en cantidades importantes zinc, n()uel,

como combinado con azure 1FnS, QiS4.

9 Puede contener pe)ue*as cantidades de impurezas como7 %o,

Qi, Sb, _i y Pb. 8uc'os e-es contienen, también pe)ue*as

cantidades de Si23, %a2 y otras sustancias.

9 odos los 5-es comerciales son excelentes solentes para

metales preciosos 10u y 0g4.


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25

. ¿Cu8l es l le -e Cu e* el E+e)

9 La ley obtenida en %obre ar(a de J" a !! I dependiendo

del contenido de minerales presentes en la carga de

alimentación al 'orno. Los concentrados de %u proienen

de menas dierentes. 15specialmente en las undiciones de

5Q08/4. La densidad ar(a entre J, a !,K creciendo con el

contenido de cobre.

. ¿1$# 7ué -e=e (#e(#se e* l /#( u*;u*-e*&e)

9 Se agrega s(lice 1cuarzo4 con el ob-eto de captar el 'ierro

contenido en los minerales sulurados undidos y concentrarlos

en la parte m+s liiana de la mezcla undida 1ba*o4.

. ¿C5%$ se ;$#% l es/$#")

9 Por la mezcla undida de los minerales de ganga m+s el

undente agregado.

9 Las reacciones )ue se erifcan para la ormación de 5-e y

escoria, pueden resumirse en tres etapas.

a4 Cebido a la alta temperatura reinante en el 'orno el suluro

doble de %obre y Hierro se desdobla.b4 3 %u:eS3 @@@@@@@ %u3S = :eS = Sb4 5l óxido érrico es

reducido a óxido erroso por el suluro de 'ierro.c4 ; :e3S2; = :eS @@@@ N :e2 = S23c4 5l óxido erroso

combinado con la s(lice orma la escoria. :e2 = Si23 @@@@

:e2 Si23 1escoria4.

?+8 '%+e %'n ('# g!#e# 9'&+%)&'#@

9 Los gases producidos en la usión son utilizados en las

calderas para producir apor )ue a su ez generar+ energ(a

eléctrica a traés de turbogeneradores.


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25

9 Los gases 1S234 )ue anteriormente eran eacuados a la

atmósera, a traés de las c'imeneas se en(an a la planta de H

3S2J

>>. ¿Qué &"!$s -e 4$#*$s se e%!le* e* l;us"5*)

• Horno de Oeerbero

• Horno de :usión :las'.

• %onertidor 8odifcado ipo eniente.

¿ C5%$ es u* $#*$ Ree#=e#$ )

9 5s una edifcación de gran superfcie 13!" m34 construido con

ladrillos reractarios )ue se abrican con materiales

especialmente resistente a las altas temperaturas.

9 Se conoce como reerbero por)ue la llama producida en el

encendido del combustible se re?e-a en la masa undida con una

intensidad de luz ariable denominada Zreerberación[.

>?. ¿Qué !#$-u/&$s ;$#%* u* /#( -e4$#*$)

9 &na mezcla de7 %oncentrados, precipitados, minerales de

undición directa, escorias de conertidores, undentes 1cuarzo,

carbonato4, concentrados de oro y plata.

9 Por la diersidad de los componentes, la carga debe ser

calculada y preparada con el fn de obtener el punto de usiónóptimo y eitar el consumo excesio de combustible.

9 5n la mezcla debe conserarse una ley media de %obre de ;"

a ;! I para asegurar )ue la usión produzca un 5-e rico en

%obre 1m(nimo !"I4.


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25

>@. ¿Cu8les s$* ls ;u*/"$*es -e u* $#*$Ree#=e#$)

9 :undir la mezcla lo m+s r+pido posible con una pérdida m(nima

de calor.

9 8antener una temperatura lo sufcientemente eleada para

)ue la escoria y el 5-e sean perectamente ?uidos lo )ue acilita

su separación. ̀ ué combustible emplea

9 Petróleo 5nap K y ox(geno proporcionado por el aire de

soplado.

9 Cesde ## se 'a implementado el uso de )uemadores

ox(geno@ petróleo con lo )ue se consigue una usión m+s r+pida.

>. ¿Qué es u* Fus"5* Fls4 Ou&$Hu%!u )

9 La usión :las' se basa en suspender y undir la carga seca en

un ?u-o ertical u 'orizontal de aire enri)uecido con oxigeno u

ox(geno. Para ello la carga preparada 1",3 I4 se alimenta por

intermedio de un )uemador o una Zorre de Oeacción[.

9 5l material undido )ue se orma en la torre de reacción, se

recolecta en la %+mara de Separación, donde el 5-e se separa de

la escoria por dierencia de pesos espec(fcos al igual )ue el

reerbero.

9 anto la escoria como el 5-e son Zsangrado[ del 'orno por sus

respectios puntos de eacuación.

9 Los gases generados durante el proceso aanzan por la orrede Dases y sigue un tratamiento de recuperación de polos y de

aproec'amiento del calor )ue se llean del 'orno.

Puede mantenerse una usión autógena si el contenido de azure

en los concentrados de calcopirita asciende al 3!I> si el

contenido de azure es menor 'abr+ )ue agregar combustible.

La temperatura del 'orno se mantiene entre 3JK3 y 3!!3":

1#;!" a #J"""%4.


47/64

25

&na mata de !"I de cobre se obtiene por una recuperación del

.#I, partiendo de concentrado de cobre rico en ley de 3!.!I>

con mata de ;!"N" de cobre se obtiene K.;I de recuperación

partiendo de un concentrado de cobre de ba-a ley, .3I. 5l

contenido de cobre de la escoria se mantiene sin ariación en unalor bastante ba-o, de ".;!I, ya sea )ue el concentrado

alimentado sea rico o pobre. La usión instant+nea se eectúa

alimentando concentrados fnos secos -untos con una corriente

de ox(geno o de aire precalentado a un 'orno de dise*o

especial, en el )ue el concentrado se tuesta y unde por s(

mismo en una sola operación autógena.

5l concentrado de suluros se unde en orma instant+nea por

combustión parcial del azure contenido mientras se encuentrasuspendido en la atmósera oxidante del oxigeno o del aire

precalentado )ue se inyecta con la carga. Las gotas de la carga

undida caen entonces al ondo del 'orno y se separan en dos

capas, una de mata y otra de escoria. Hay dos dise*os de 'orno

bastante dierentes, uno con una c+mara ertical de reacción de

gran altura adosada a un sedimentador largo y de poca altura,

mientras )ue el otro tipo tiene la orma de un 'orno de

reerbero rectangular, excepto por una c'imenea central para

escape de los gases7 de este último tipo son los 'ornos de la

:innis' 2uro]umpu 2y y de la %anadian /nternational Qic]el

%ompany. 5l primer 'orno del tipo de tiro se desarrolló en

2uto]umpu, en :inlandia, y en la actualidad se encuentra en

operación o en construcción en # localidades dierentes de #"

pa(ses.

La instalación -aponesa aunano es una de las m+s modernas y

unde !"" toneladas por d(a de concentrado seco, después de

separar por cribado las part(culas de m+s de ".3 pulgadas 1!

mm4 de di+metro, las cuales son trituradas y recicladas. 5l

concentrado seco y caliente se alimenta a la parte superior de

un cuerpo ertical de reacción de #".; pies de di+metro y ;K

pies de altura 1;.#J x ## m4, -unto con aire precalentado. 5l aire

es calentado por un )uemador de aceite y por los gases de

escape del sedimentador del 'orno y entra a éste a N"":

1J#K"%4. 5n algunas instalaciones se enri)uece el aire eleando

el contenido de ox(geno a ;!I> en este caso se reduce el


48/64

25

precalentamiento del aire a ;"": 13"""%4. &na parte sufciente

del azure contenido en las part(culas alimentadas se oxida

generando sufciente calor para undir el concentrado fno, el

cual llega al ondo del cuerpo de reacción en orma de gotitas7

J%u:eS3 = !23 V 3%u3S :eS = JS"3 = 3:e2 %omo una fnalloizna, las gotas undidas caen al sedimentador adosado a

+ngulo recto/ respecto a la parte inerior del cuerpo de reacción

y all( se separan en capas de mata y escoria.

5l sedimentador tiene J".! pies de longitud, #3.! pies de anc'o

y pies de alto 1#3.;! x;.# x 3.#; m4. La mata y la escoria se

extraen del sedimentador por agu-eros de picada. La mata, con

JI de cobre, a a los conertidores, mientras )ue la escoria,

demasiado rica para desec'arse, a a un proceso de 'ornoeléctrico, en el )ue se le agrega undente y se refna. La escoria

fnal de desec'o del 'orno eléctrico contiene ".JNI cobre y la

mata recuperada se agrega a la procedente del sedimentador

del 'orno de usión instant+nea. La escoria del conertidor con

un contenido de cobre de JI no se regresa al sedimentador del

'orno de usión instant+nea para su limpieza, sino, )ue se trata

en una operación separada de 'orno eléctrico para recuperar los

alores )ue contiene. La magnetita es un problema en el 'orno

de usión instant+nea debido a la gran cantidad de cobre )ue

arrastra la escoria del sedimentador.

La escoria del 'orno de usión instant+nea contiene #!I de

magnetita y la escoria de segundo tratamiento en 'orno

eléctrico contiene #;I. Los gases )ue salen del 'orno a traés

de una c'imenea ascendente de ! pies de anc'o por ! pies de

altura 1#.!3 x #.!3 m4 situada en el extremo opuesto del

sedimentador 'acia la c+mara de usión, tiene una temperatura

de 3;!"": 1l32"%4 y por lo tanto contiene una gran cantidad

de calor sensible, el cual se recupera primero en una caldera

recuperadora de calor de desec'o )ue acciona una turbina de

apor, y luego en otro recuperador para precalentar el aire )ue

a al )uemador del cuerpo de reacción del 'orno.

0proximadamente el I de la carga del 'orno es arrastrada por

los gases de escape como polo y ésta se recupera en un

sistema de ciclones y precipitadores electrost+ticos y se regresa


49/64

25

al secador de concentrado antes de 'acerla llegar a la c+mara

de usión. Las temperaturas comparatias en el proceso son de

3#3"": 1##K""%4 para mata del sedimentador y de 3;""":

1l3K""%4 para la escoria del mismo.

5l 'orno de usión instant+nea del tipo de reerbero ue

desarrollado por la /nternational Qic]el %ompany. 5ste 'orno

unde #!"" toneladas por d(a y tiene -uegos de )uemadores de

carga de inyección 'orizontal en ambos extremos, utilizando una

corriente de oxigeno como gas oxidante. 5l concentrado fno

secado se inyecta en un extremo del 'orno con una corriente de

ox(geno, se unde instant+neamente ormando una suspensión y

gotea al 'ogar para separarse en capas de mata y escoria. Para

limpiar la escoria producida, se inyecta una pe)ue*a cantidadde pirrotita 1suluro de 'ierro pr+cticamente estéril4, -unto con

s(lice y oxigeno en el extremo opuesto del 'orno la cual se unde

instant+neamente. 5sto mantiene alta la temperatura en este

extremo del 'orno, mientras la lloizna de las gotitas de suluro

de 'ierro undido cae sobre la escoria y se llea consigo las

gotas de mata atrapadas en ésta 'acia la capa de mata )ue se

encuentra aba-o.

5l suluro de 'ierro reacciona también con el óxido de cobre )uepueda 'aber ormando %u3S el cual se combina con la mata y el

:e2 )ue se disuele en la escoria7 %u3 2 = :eS V %u3 S = :e2

Los gases de 'orno producidos por ambos procesos de usión

instant+nea son muy ricos en S23 y constituyen uentes

excelentes de materia prima para plantas de +cido sulúrico>

cuando su contenido es muy alto 1"I S234, pueden

condensarse directamente y enderse como S23 li)uido. Hornos

continuos de usión y conersión de mata. 5stos 'ornos son

resultado de un nueo desarrollo logrado por la 8itsubis'i 8etal

%orporation y el proceso es conocido como proceso 8itsubis'i.

Cic'o proceso es el desarrollo m+s importante en usión

continua de cobre, y existen dos de estas undiciones con tres

'ornos> la primera se construyó en apón y produce #,"""

toneladas de cobre %omparación de reg(menes de usión

por a*o y la segunda en %anad+ en la exasgul, /nc., para

producir #;",""" toneladas por a*o. 5l proceso permite lograr


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una proporción de usión muy alta con alimentación de

concentrados sin tostar, y combina las enta-as de un 'orno de

reerbero, al utilizar carga no calcinada con las de un 'orno de

usión instant+nea, al usar aire enri)uecido con oxigeno. 5sto da

un régimen de usión aproximadamente seis eces mayor )ue eldel 'orno de reerbero y de dos a cuatro eces m+s )ue el de un

'orno de usión instant+nea, por unidad de olumen del 'orno

de usión.

Proceso 8itsubis'i Oeerbero, calcinados sin tostar Oeerbero,

calcinados tostados :usión instant+nea 5l consumo de

combustible también disminuye con el proceso 8itsubis'i, ya

)ue consume de #.! a 3." millones de _tu por tonelada de

concentrado, en comparación con el consumo del 'orno dereerbero )ue ar(a entre J.! y K.! millones de _tu. Hay tres

etapas metalúrgicas separadas, cada una, de las cuales se llea

a cabo en 'ornos de 'ogar estacionarios adyacentes. 5n la

primera etapa, se eectúa la usión de la mata en el mayor de

los tres 'ornos. 5l concentrado de cobre sin tostar, los undentes

y el aire enri)uecido con 3!I de oxigeno, as( como la escoria de

retorno del conertidor, se cargan al 'orno de usión1 mMdiaMm;

de olumen del 'orno4 J.N ". #." 3." mediante lanzas

instaladas erticalmente )ue atraiesan el tec'o del 'orno y

llegan poco arriba de la superfcie del ba*o. 5sta alimentación a

traés de las lanzas aorece al alto régimen de usión,

simplifca el mantenimiento y el dise*o del 'orno y permite

?exibilidad en la alimentación de la carga. La mata y la escoria

producida en el 'orno de usión, ?uyen 'acia un 'orno de

limpieza de escoria calentado eléctricamente y )ue actúa como

sedimentador, tanto para separar la mata y la escoria en capas

como para limpiar la escoria. Se agregan pirita y co)ue paraacilitar el asentamiento de las gotitas procedentes de la capa

de escoria 'acia la mata. La escoria, )ue contiene de ".J a ".!I

de cobre se extrae continuamente para granularse en agua y

des'acerse luego.

8ientras )ue la mata con un contenido de K"I de cobre ?uye

'acia el 'orno conertidor


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>. ¿Qué e*&+ !#ese*& l Fus"5* Fls4 /$*#es!e/&$ l Ree#=e#$)

Ve*&+s0

• _a-o consumo de combustible.

• 0lta capacidad unitaria de producción. 1J eces superior4

5ntrega alta concentración y constante de S23 en los

gases.• 8ayor ley del 5-e de %obre. Cesenta-as7 Qo se presta para

la recirculación de escorias de conertidores. 8ayor secado

de la carga de alimentación.

>. ¿C5%$ ;u*/"$* u* CMT)

9 5L %8 es cargado en orma continua concentrado de %obre y

S(lice por una abertura ubicada en su parte superior.

9 La S(lice tiene por ob-eto captar el 'ierro contenido en los

minerales undidos y ubicarlo en la parte m+s liiana de la

mezcla undida.

9 iene un sistema de ca*er(as en el interior, los cuales insu?anaire enri)uecido con ox(geno el cual permite la oxidación del

'ierro y del azure presentes en los minerales )ue constituyen el

concentrado.

9 5l 'ierro orma magnetita )ue se concentra en la escoria y el

azure orma gases 1monóxidos y dióxidos4 los cuales, son

eacuados a traés de la c'imenea -unto a otros gases, donde

son captados en gran parte para producir H3S2J.

>. Es7ue% -e u* $#*$ CMT


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>. ¿Cu8les s$* l$s !#$-u/&$s -e u* CMT)

9 8etal _lanco7 )ue corresponde a la parte m+s pesada del

material undido y )ue se ubica en la parte inerior del ba*o.

%ontiene N" a N! I de cobre.

9 5scoria7 es la parte m+s liiana de la masa undida la cual se

en(a a botaderos o a 'ornos destinados a la limpieza de

escorias para recuperar el contenido de cobre )ue aún le )ueda.

>. ¿Cu8l es el $=+e&$ -e l C$*e#s"5*)

9 8ediante la conersión de tratan los productos obtenidos en la

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