METALURGIA DEL PLOMOTodo el plomo es producido por fusin reductora, siendo el agente reductor para este proceso el coque metalrgico.CARBONES:Se conoce bajo el nombre de carbones a todos aquellos productos slidos de la naturaleza resultantes de la descomposicin lenta de grandes cantidades de materia orgnica principalmente de origen vegetal.Existen muchas clasificaciones de los carbones basados en varias consideraciones como: materia voltil, poder calorfico, composicin fundamental, etc. El coque metalrgico se obtiene por un proceso de carbonizacin o coquificacin. Coquificacin es el tratamiento de carbones en ausencia de aire. En un proceso de carbonizacin se elimina primero el agua, luego la materia voltil.La denominacin de un carbn como coquificable o no coquificable depende de su accin cuando es calentado en ausencia de aire. Si el carbn es suave y se solidifica en mas o menos un coque slido se clasifica como un carbn aglomerable o coquificable, si se demora en calentarse o forma una masa dbilmente coherente se clasifica como no coquificable.La produccin de un buen coque depende de dos factores muy importantes: De las caractersticas del carbn en la formacin de su estructura celular y del grado de carbn coquificable definido por la proporcin de azufre y ceniza tanto en el carbn como en el coque resultante. Es bien difcil obtener un carbn que rena las propiedades ideales para la obtencin de un buen coque metalrgico, corrientemente se recurre a la mezcla de dos o ms carbones para producir un buen coque metalrgico y que funcione adecuadamente. El tamao de carbn cargado a los hornos, el diseo y tamao del mismo, temperatura de coquificacin, el mtodo de calentamiento de los hornos.COQUE METALRGICO:Es un producto duro, poroso, resistente que se obtiene al someter carbones bituminosos de tipo adecuado a un proceso de carbonizacin a elevadas temperaturas fuera del contacto con el aire, hasta alcanzar el desprendimiento de casi toda la materia voltil, quedando un producto final constituido en su mayor parte por carbono fijo con adicin en pequeas cantidades de azufre que no excedan del 2 3 % y adems sustancias incombustibles que constituyen las cenizas, tambin el coque contiene humedad en proporciones que varan segn el mtodo seguido en el apagado a la salida de los hornos. El coque es un producto duro y denso de color plateado, con lustre semimetalrgico y solo puede ser quemado en hogares de fuerte tiro.CARBONIZACIN:La carbonizacin de los carbones se hace con los siguientes propsitos:1. Para obtener coque metalrgico.2. Producir combustibles gaseosos.3. Para producir gas, coque domestico o combustible sin humo y recuperar los subproductos lquidos.La gran mayora de coque se obtiene a elevadas temperaturas en hornos tipo colmena. Del total de coque producido por estos mtodos cerca del 65% es consumido en los altos hornos, algo menos del 15% en usos domsticos y el resto en diversos procesos metalrgicos..MECANISMOS DEL PROCESO DE CARBONIZACIN:Toda la marcha del proceso de produccin del coque metalrgico puede ser dividido en cinco etapas:1 ETAPA: (ETAPA DE SECADO)Tiene lugar hasta los 200C, durante esta etapa se evapora la mayor parte del agua que contiene la hulla, as mismo se volatilizan algunos gases absorbidos por la hulla tales como CO2, CH4 y otros.2 ETAPA: (ETAPA DE DESCOMPOSICION)Tiene lugar entre los 200 - 350 C, durante esta etapa se origina pequeas cantidades de gases combustibles as como: vapor de agua producto de la descomposicin de la hulla y tambin pequeas cantidades de alquitranes, al final de esta etapa la hulla comienza a ablandarse y sobre sus partculas aparece una pelcula de productos de descomposicin de lquidos.3 ETAPA: (ETAPA DE ESTADO PLASTICO)Se efecta entre 350 - 500 C, en este periodo se produce una descomposicin interna de la hulla originndose muchos productos voltiles de semicoquizacin, alquitranes y gases; su composicin es entre otros casos de hidrocarburos parafnicos y fenoles, paulatinamente los enlaces qumicos algunos de ellos se rompen y las partculas duras se dispersan sobre la masa fundida y al final se forma una masa plstica.4 ETAPA: (ETAPA DE FORMACION DEL SEMICOQUE)Tiene lugar entre los 500 - 600 C, aqu se producen pequeas cantidades de alquitranes y otros productos voltiles, se verifica la sinterizacion y formacin del semicoque duro.5 ETAPA: (ETAPA DE FORMACION DEL COQUE METALURGICO)Tiene lugar entre 600 - 1000 C, en este periodo todava existen pequeas cantidades de alquitranes, hidrocarburos aromticos e hidrogeno que son eliminados y luego termina el proceso de formacin del coque.La posibilidad de obtener buen coque depende en lo fundamental de las propiedades y del comportamiento de la hulla durante la 2da. y 3ra.- etapas. Las hullas de mala coquizacin se caracterizan por un desprendimiento abundante de sustancias voltiles en la 2da. Etapa hasta el paso al estado plstico.Si la hulla se calienta de 300 - 350 C, la descomposicin no llega a ser tan profunda y se puede esperar un coque de buena calidad.CARACTERSTICAS DEL COQUE METALRGICO:Un coque metalrgico para que funcione adecuadamente en los procesos de reduccin en altos hornos o de otro tipo debe tener las siguientes caractersticas fsicas y qumicas:1 Bajo contenido de ceniza (Al2O3, SiO2, CaO).2 Tamao adecuado (mnima cantidad de finos).3 Alta resistencia a la presin y temperatura.4 Alta porosidad.5 Bajo contenido de materia voltil.6 Alta reactividad y combustibilidad.- La reactividad es la propiedad que tiene el coque al reaccionar con el CO2 y la combustibilidad se define como el grado que reacciona con el oxigeno del aire, ambos factores son importantes en los altos hornos, sin embargo en los hornos de plomo a temperaturas mayores se ha comprobado que el grado con que el coque reaccione con el CO2 es un factor importante.PREPARACION DE CAMAS O LECHOS DE FUSION DE PLOMOEl mtodo que ms se emplea para extraer los metales de sus minerales es el proceso de fusin; cuyo objetivo es fundir el mineral por medio de fundentes a temperaturas que superan los 1000C. Se producen una serie de cambios qumicos de los compuestos para obtener metal o a veces mata. Los compuestos irreducibles de la carga se unirn para formar la escoria. Es vital que la escoria tenga una composicin determinada, de modo que funda y fluya libremente a una temperatura fcilmente obtenible por el horno. Tambin es necesario ajustar otras propiedades de la escoria, as como sus temperaturas de fusin y fluidez.La cantidad de combustible a usarse se basar principalmente en las consideraciones trmicas o requerimientos trmicos.Por lo general los clculos de lechos de fusin se resuelven a partir de la determinacin de la composicin deseada de la escoria que expresa mediante una proporcin entre sus constituyentes principales, como por ejemplo: SiO2: CaO: FeO SiO2: Al2O3: CaO.El MnO se puede sumar al FeOEl MgO se puede sumar al CaO.Es necesario advertir que el clculo de carga no es una determinacin regular o rutinaria de la operacin del horno.Cuando el horno trabaja regularmente, a menudo se realizan los ajustes de la carga por simple observacin. Por ejemplo: si la escoria empieza a ser un poco ms bsica, simplemente se aumenta un poco la proporcin del mineral silicoso o se reduce la proporcin del fndente bsico.Es necesario realizar los clculos respectivos cuando se va ha fundir una mezcla de mineral totalmente nueva. Los clculos de lechos de fusin es muy til para estudiar y perfeccionar la operacin de cualquier horno.Los constituyentes son los siguientes materiales: Concentrados Fundentes (sustancias formadoras de escoria) Materiales recirculantes Transferencias MiscelneosUna factora de plomo comprende:1. Planta de preparacin de lechos de fusin.Secciones: Secado Trituracin Mezclado y dosificacin Almacenamiento2. Planta de sinterizacin3. Planta de fundicin y moldeo4. Planta de electrodeposicinPor qu es necesario preparar camas de fusin?1. Cuando la produccin de la factora es polimetlica.2. Para homogenizar la alimentacin a los sinterizadores y adaptarlos a las condiciones de operacin.En que consiste la preparacin de camas de fusin?1. Calcular el TOPOFF o proporciones estequiomtricas en que los concentrados y fundentes deben ser mezclados con los dems materiales (recirculantes, transferencias, etc.).2. Para establecer los clculos de lechos de fusin es necesario conocer la composicin del plomo de obra, escoria y gases.3. Algunas plantas hacen uso de mtodos empricos para calcular el peso de los materiales basndose en las relaciones qumicas obtenidas por sus propios metalurgistas.CONCENTRADOS: Contienen normalmente:Pb = 50 70%S = 22 24%Fe = 10%Cu = 2,5%Ag = La presencia de plomo en estos rangos permite obtener una cama con 35% de Pb que va funcionar adecuadamente durante el proceso de fundicin. El S en los rangos establecidos ayuda al proceso de aglomeracin y garantiza la autogenidad del proceso. El Fe, SiO2, CaO, Al2O3 dan porosidad a los lechos de fusin y dureza al aglomerado. El contenido de Cu no debe ser mayor a 2,5% ya que esto dara lugar a un sinter con alto contenido de S lo cual no es deseable. El Zn en grandes cantidades desplaza al Fe y CaO haciendo que estas cantidades sean disminuidas y por ello resulta una baja porosidad.FUNDENTES: Los concentrados por s mismos no pueden formar escoria, por lo tanto es necesario usar fundentes.Estos son compuestos o minerales que deben ser de fcil obtencin y bajo costo y en lo posible s elijiran fundentes que contengan los mismos minerales que se trata de obtener, o en otros casos que contengan metales preciosos.Estos materiales durante el proceso de sinterizacin le proporcionan dureza al aglomerado, alta porosidad, y durante el proceso de fundicin actan como escorificantes, silicosos, calcreos o ferrosos.RECIRCULANTES: Son materiales tpicamente finos producido durante el acarreo del sinter, manipuleo de concentrados, coque y se caracterizan por tener una riqueza metlica, e incluyen el sinter fino, las limpiezas y polvos recuperados en los precipitadores electrostticos.AGLOMERACIONPreparacin de la Carga:La carga de los hornos de tostacin esta compuesta principalmente de una mezcla de cama o lecho de fusin y de finos de retorno o sinter fino. Una planta de aglomeracin debe tener aproximadamente 60% de finos, sin embargo sera ptimo de una mezcla de 1 de finos y otro de cama o de acuerdo a las caractersticas del material a tratar.Ejemplo en la fundicin de La Oroya: Finos/Cama = 3/1 2,5/1La carga de los tostadores debe reunir ciertas condiciones como: permeabilidad o porosidad, para que los gases puedan circular con facilidad, por lo que la carga debe ser acondicionada previamente del siguiente modo: El lecho de fusin pasa a travs de un molino de martillos o de algn otro tipo con la finalidad de homogenizar la carga y simultneamente se van reduciendo de tamao las partculas grandes; esta cama que abandona el molino se almacena en tolvas contiguas a otras que tienen sinter fino, ambas (cama y sinter fino) van cayendo sobre unas fajas transportadoras en proporciones adecuadas y de ah a unos tanques mezcladores y luego a unos peletizadores ya sea de discos o cilindros con el objeto de obtener perdigones o pellets con un contenido de agua de 4 5%.

Proceso de Sinterizacin:Los concentrados de sulfuro de plomo se tuestan con el fin de lograr una alta desulfuracin y tambin aglomeracin, logrado lo anterior constituyen una carga adecuada para el siguiente proceso de fusin reductora en horno de cuba.Los objetivos de la sinterizacin son:1. Producir PbO con mnima cantidad de S.2. Producir sinter (PbO).Sinterizar significa juntar o unir materiales mediante el calor.El producto sinterizado debe tener reactividad: a los gases reductores, es decir una superficie activa; porosidad: para que los gases puedan circular con facilidad.La sinterizacin es una variante del proceso de tostacin y se aplica al tratamiento de sulfuros de Pb y Zn en la metalurgia extractiva no ferrosa y a xidos de hierro en la metalurgia ferrosa.Si se sinterizan concentrados de sulfuros puros, la temperatura que se alcanza sera demasiado alta y podra ocurrir fusin completa de la carga, por lo que es necesario mezclar una parte de cama con sinter de retorno.Como el PbS y PbO tienen bajas temperaturas de fusin, la sinterizacin se hace frecuentemente aadiendo caliza (fndente), sta se descompone alrededor de los 900C y absorbe el exceso de calor del proceso, y la cal quemada forma un esqueleto refractario que lleva el PbO parcialmente fundido y evita su desplomo (destruccin).La aglomeracin se produce en la zona de ms alta temperatura y es provocado parcialmente por el crecimiento y recristalizacin y as mismo existe formacin parcial de pequeas cantidades de fases fundidas. La slice forma silicatos de bajo punto de fusin y esto da un sinter muy fuerte y que usualmente deber encontrarse entre la resistencia del sinter y su reductibilidad.Sinterizacin de Lechos de Fusin de Plomo: (Tostacin Oxidante)Sus objetivos son: Eliminar el S con produccin de PbO. Obtencin de un producto aglomerado (duro, poroso y resistente).Las reacciones son altamente exotrmicas, por tal razn se usa sinter de retorno y H2O para la pelletizacin.1. Un problema que presenta la sinterizacin de conc. sulfurados de Pb es reducir suficientemente el contenido de azufre, de aproximadamente 12% a slo 1%, para obtener el material oxidado requerido para la alimentacin al horno de cuba, adems lograr la desulfuracin sin liberar suficiente calor que pueda fundir la carga en proceso y comience a gotear hacia la caja de viento.Un remedio para este problema es la doble sinterizacin. Con sta, la primera alimentacin de sinter con 12% de S, se hace pasar por la mquina de sinterizacin a velocidad rpida y con encendido ligero; no se hace en este caso intento alguno para obtener una buena torta de sinter. Se logra as la eliminacin del azufre, bajando su contenido del 12% al 6%.Este primer sinter se tritura para exponer los sulfuros no oxidados; se agrega agua, lo cual al vaporizarce deja una torta de sinter porosa, celular; y luego se sinteriza la mezcla.La reduccin de azufre en esta segunda etapa va del 6% a aproximadamente 1%, que es el contenido deseado en el calcinado final de sinterizacin.Sin embargo, en el caso de que sea bajo el contenido de azufre en la primera pasada, puede mezclarse una pequea cantidad de concentrados sin tostar, o coque, para aportar suficiente calor de reaccin durante la segunda pasada de sinterizacin.2. La pirita contenida en la cama de Pb se oxida rpida y completamente durante el proceso de sinterizacin y el calor generado por esta reaccin qumica ayuda a reducir los requerimientos de combustible.Los pellets formados durante la preparacin de la cama deben tener suficiente resistencia y dureza durante el proceso de quemado para soportar el cambio brusco de temperatura ya que durante el proceso de sinterizacin al evaporarse el agua el pellet se desplomara si no tuviera un aglomerado adecuado, el cual da a los pellets suficiente resistencia como para producir un sinter con buenas caractersticas fsicas y qumicas.La porosidad de la cama durante el proceso de sinterizacin depende del tamao de grano de los diferentes materiales que componen la cama y la sinterizacin es parcialmente ms conveniente para materiales de grano ms grueso. A contenidos moderados de agua los granos se unen entre s formando puentes y dando como consecuencia de ello una alta porosidad a la cama en tratamiento, sin embargo a altos contenidos de humedad los puentes se destruyen con facilidad reducindose la porosidad por lo que debe buscarse un equilibrio entre el contenido de humedad y la porosidad de la carga.Se debe tener en cuenta que contenidos elevados de agua retardan el calentamiento de la carga lo cual hace que la zona de combustin sea ms estrecha.La sinterizacin es un proceso muy eficiente debido al empleo del sistema en contra corriente, el aire y la carga en tratamiento son precalentados antes de alcanzar la zona de combustin, razn por el cual se usa poco combustible.El coque metalrgico cargado antes del proceso de sinterizacin no eleva en gran medida la temperatura pero si acelera las reacciones qumicas de oxidacin.En la zona de ignicin o encendido la presencia de gases en mnima, en esta zona empieza a calentarse la carga producindose las primeras reacciones qumicas (900C).A 1200C el Pb se encuentra en estado lquido y el aire ayuda a la transmisin del calor de arriba hacia abajo o viceversa producindose una serie de canales dentro de la zona fundida que va tomando paulatinamente la forma de un aglomerado esponjoso habiendo los finos servido como ncleo de aglomeracin quemndose solo la parte externa que forma una masa pastiza dejando espacios libres para que el aire pueda circular con facilidad.La velocidad de las mquinas de sinterizacin depende de la cintica de la reaccin, as mismo de la altura de carga o cama, depende del tipo de aparato usado durante la sinterizacin, as en las mquinas UP DRAFT normalmente la altura de la cama es mayor que en las mquinas DOW DRAFT, en las primeras se trabaja con soltura de carga, son de mayor eficiencia trmica, mayor capacidad. En las mquinas UP DRAFT las reacciones qumicas son ms rpidas ya que stas mquinas operan con cargas en los cuales es posible un adecuado control de la porosidad.Reacciones Qumicas:En la superficie de la carga el coque y los sulfuros metlicos se inflaman y se oxidan de acuerdo a las siguientes reacciones:C + O2 CO2H = -8100 Kcal/Kg de CCO2 + C 2CO2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2 + calor2Fe2S 2FeS + S2 - calor2FeS + 3O2 2FeO + 2SO2 + calorUna parte del anhdrido sulfuroso puede oxidarse a anhdrido sulfrico y ste reaccionar con el xido de Pb para formar sulfato:2SO2 + O2 2SO3PbO + SO3 PbSO4 reaccin indeseable que sucede por aumentar el contenido de S en el sinter.Las reacciones entre el sulfuro, el xido y el sulfato para formar Pb metlico, slo tienen lugar en grado limitado; este plomo se desliza en sentido descendente para penetrar en la caja de vientos, pero la cantidad ser pequea, ya que la carga no registra ningn movimiento y solo pueden reaccionar las partculas que en un principio se encontraban en contacto.PbS + 2PbO 3Pb + SO2PbS + PbSO4 2Pb + 2SO22ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2Se formar algo de silicato de Pb, y los xidos de Pb, hierro, sodio y calcio se combinarn para formar silicatos complejos de bajo punto de fusin, que, en parte, sirven para aglomerar las partculas de mena.PbO + SiO2 PbO.SiO2FeO + SiO2 Feo:SiO2Una parte del xido de plomo se reducir por el carbono y el xido de carbono, como a continuacin se indica: 2PbO + C 2Pb + CO2PbO + CO Pb + CO2Tambin suceden las siguientes reacciones:CaCO3 CaO + CO2 - calorCaO + SiO2 CaSiO3FeO + SiO2 FeO.SiO2Estas dos ltimas reacciones suceden de 1100C - 1200C.2As2S3 + 3O2 2As2O3 (bastante voltil)2Sb2S3 + 3O2 2Sb2O3 (bastante voltil)Tipos de Hornos:En vista que el objetivo principal de la tostacin de menas de plomo es eliminar y controlar cuidadosamente el % de S de la mena, a primera vista parece que los ms adecuados para este proceso seran los hornos de hogares mltiples. Sin embargo, las menas de Pb exigen un tratamiento diferente que las menas de Cu, en atencin a sus caractersticas fsicas distintas.Como la galena es friable, frgil y se funde fcilmente, para tratarse con el mximo de eficacia en el horno de cuba, debe encontrarse en la forma de aglomerado, que rena las caractersticas de dureza, resistencia y porosidad. Es imposible producir un material con estas condiciones en un horno de hogar mltiple y, en consecuencia, durante los ltimos aos los metalurgistas han optado por la tostacin de corriente forzada de aire o por las mquinas de sinterizacin. De estas ultimas la que ms se emplea es la DWIGHT LLOYD.Podemos definir la tostacin forzada como el mtodo en el que la oxidacin producida por la combustin interna se propaga dentro de la masa de las partculas de mineral por corrientes de aire forzadas a travs de las mismas.

OBTENCION DEL PLOMO DE OBRAeREDUCCION DE OXIDOS METALICOS:Un gran nmero de metales se producen a partir de materias primas en forma de xidos; por ejemplo el Fe, Mn, Cr, Sn, entre otros el Pb y Zn, para tal caso las menas de sulfuro primero se tuestan para producir xidos los cuales se reducen posteriormente para dar metal.Solo los xidos de los metales ms nobles pueden convertirse en metal de acuerdo a lo siguiente:2Ag2O = 4Ag + O2El xido de plata se reduce a temperaturas mayores a 200C por simple descomposicin trmica, as mismo el PtO se descompone por encima de 500C y el PdO por arriba de 900C.Todos los otros xidos se descomponen por medio de un agente reductor, este puede ser C, CO H2, en casos especiales, otro metal que tenga una mayor afinidad por el oxgeno.Al igual que otra reaccin metalrgica, la reduccin con carbn o un CO esta gobernada por los equilibrios y la cintica de reaccin prevalecientes. A partir de datos termodinmicos, es posible calcular el cambio en la energa de Gibbs y la constante de equilibrio para las distintas reacciones del tipo:MeO + CO = Me + CO2K = PCO2 / PCO (es funcin nicamente de la T)aMeO = aMe = 1La relacin gaseosa PCO2 / PCO se muestra en el grfico para varios xidos metlicos de importancia industrial. En tanto que el metal y el xido coexistan como fases condensadas, es decir, con actividad cercana o igual a la unidad, esta relacin de gases tiene un valor bien definido y solo es funcin de la temperatura; esta relacin gaseosa vara entre aproximadamente 105 para la reduccin del Cu2O a Cu, de Fe2O3 a Fe3O4 y de PbO a Pb hasta valores del orden de 10-5 o menores para la reduccin del MnO, SiO2.La reduccin del Zn representa un caso particular. A bajas temperaturas el ZnO se reduce para formar Zn lquido y la relacin gaseosa es funcin solo de la temperatura. A temperaturas mayores se forma vapor de Zn, es decir:ZnO + CO = Zn(g) + CO2en este caso la relacin gaseosa esta dada por:K = PZn PCO2 / PCO PCO2 / PCO = K / PZn donde K es la constante de equilibrioPZn = presin parcial del ZnPCO2 / PCO = 1 atm; PZn = 1 atm ( en la grfica)Esta curva interseca la curva para el Zn lquido en el punto de ebullicin del Zn 907C, es decir, en este punto el Zn lquido y el Zn gaseoso estn en equilibrio con la misma atmsfera y consecuentemente, en equilibrio entre s.En la figura se muestra tambin la relacin gaseosa PCO2 / PCO para la reaccin de Boudouar:CO2 + C 2CO H = + 38000 KcalLa relacin de gases esta dada por:K = PCO PCO / PCO2 PCO2 / PCO = PCO / Kes decir, es funcin de PCO y, en consecuencia, de la presin total PCO + PCO2.Esto resulta del hecho de que la reaccin produce un aumento en el nmero de molculas en la fase gaseosa. En el grfico la relacin PCO / PCO2 es para una presin total de PCO+PCO2 = 1 atm. Para valores mayores o menores de la presin total la curva recorrer hacia arriba o hacia debajo de acuerdo con la expresin de equilibrio.Para la reduccin de un xido metlico con CO en ausencia de carbono slido se puede obviar la curva para la reaccin de Boudouar. En este caso, la reduccin del xido sucede cuando la relacin de gases en la atmsfera cae por debajo de la lnea de equilibrio en cuestin. As los oxidos de Cu (Cu2O), Pb (PbO) y Ni se reducirn para relaciones de gases entre 105 y 102, es decir, con concentraciones muy pequeas de CO en el gas. Esto quiere decir que si originalmente se utiliza CO puro, prcticamente todo se convertira en CO2 antes del final de la reaccin.La reduccin de los xidos de Mn y de silicio requiere de una relacin de gases el cual se encuentre virtualmente libre de CO2. Esto quiere decir que si se usara originalmente CO puro, la reaccin se detendra tan pronto como se formaran pequeas cantidades de CO2. En otras palabras, la reduccin de Cr2O3, MnO y SiO2 con CO es prcticamente imposible.Si se encuentra presente en la mezcla de reaccin carbono slido, las reacciones:MeO + CO = Me + CO2C + CO2 = 2COsuceden simultneamente. El equilibrio simultneo entre MeO, Me y C existir a la temperatura en la que las curvas de ambas reacciones se intersecan.REDUCCION DE OXIDOS DE PLOMO:A. El mtodo estndar para la produccin del plomo consiste primero en tostar o sinterizar la mena para producir el xido de plomo. Este se funde despus con carbn en alto horno para la produccin de plomo.El aire inyectado por las toberas del horno facilita la oxidacin del carbono del coque a CO y CO2 a una temperatura de 1440C. El CO caliente que se forma, junto con el carbono caliente procedente del coque, reduce el xido de plomo sinterizado a plomo metlico:PbO + CO = Pb + CO2CO2 + C = 2COB. Debido a la menor temperatura utilizada y a la mayor relacin CO2/CO en el gas del horno, los requerimientos de coque son considerablemente ms pequeos que en el caso del alto horno para hierro. Para la reduccin de los xidos de plomo se emplea coque metalrgico cuyo requerimiento depende del contenido de carbono fijo y del contenido de PbO en el sinter, en general la proporcin de coque cae en el rango del 11 al 13% de la carga total.C. Debido a las temperaturas bajas que se requieren, el precalentamiento del soplo y del aire es menos importante, y bajo las condiciones ligeramente reductoras que predominan dentro del horno, cualquier xido de hierro que se encuentre presente no ser reducido, sino que ir a la escoria junto con la slice y otros xidos estables. Si la mena no contiene xido de hierro suficiente como para formar una escoria adecuada, puede aadirse chatarra de hierro: En tal caso, el hierro acta tambin como un agente reductor (PbO + Fe = Pb + FeO), haciendo que disminuyan los requerimientos de coque y que aumente la capacidad de fusin del horno.D. La escoria que sale del horno de plomo tiene un punto de fusin de casi 1200C. Esta es entonces la temperatura mnima del crisol; el plomo funde a 327C. La escoria es muy corrosiva y atacara a todos los refractarios comunes. Por lo tanto, la parte inferior de la cuba del horno est formada por placas de acero enfriadas por agua (chaquetas de agua). Sobre stas solidifica una capa de escoria la cual forma un recubrimiento y aumenta la duracin de la campaa del horno. El crisol se encuentra generalmente recubierto con ladrillo de xido de magnesio de alta calidad.

REACCIONES QUMICAS EN LA FUSION REDUCTORA DE PbOLa mayor parte del calor se aporta por la combustin del carbono del coque, que por regla general, representa de 8 - 13% de la carga total, por que todo el azufre que se desea eliminar se ha separado en la sinterizacin:C + O2 = CO2 CO2+ C = 2COLa parte superior de la carga se suele mantener a una temperatura relativamente baja (a unos 200C) para reducir la volatilizacin y, por consiguiente, en dicha parte se elimina la humedad (5% H2O). Empezando a una temperatura de 400C, el xido de carbono producido en la parte inferior del horno reduce el PbO, y el metal liberado se desliza por encima de las partculas de la mena no descompuesta, absorbiendo los metales preciosos, as como parte del As, Cu y Sb contenidos.PbO + CO = Pb + CO2As2O3 + 3CO = 2As + 3CO2Sb2O3 + 3CO = 2Sb + 3CO2Cu2S + CO = 2Cu + CO2El xido de Fe de la carga se reduce con xido de carbono (CO), y este hierro, junto con la chatarra de hierro aadido a la carga, descompondr el sulfuro y xido de Pb como a continuacin se indica:3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2FeO + CO = Fe + CO2PbS + Fe = Pb + FeOEl Pb se formar igualmente en las reacciones entre el sulfuro de Pb y el xido y el sulfato, as como tambin por reduccin directa con carbono y xido de carbono:2PbO + PbS = 3Pb + SO2PbSO4 + PbS = 2Pb + 2SO22PbO + C = 2Pb + CO2 PbO + CO = Pb + CO2 A medida que la temperatura se aproxima a 900C, la piedra caliza de la carga se descompondr para liberar cal, que se une con la slice y otros minerales de la ganga para formar una escoria fusible. Al mismo tiempo, el S se unir con el Cu y el Fe presentes para formar mata que absorber algo de Pb y de los metales preciosos CaCO3 = CaO + CO2FeO + SiO2 = FeO.SiO2 (escoria)CaO + SiO2 = CaO.SiO2 (escoria)ZnO + SiO2 = ZnO.SiO2 (escoria)PbO + SiO2 = PbO.SiO2 (escoria)

PRODUCTOS DE LA FUSION REDUCTORAA)PLOMO DE OBRA.- Que contiene impurezas tales como Sb, Sn, As, Sb y Cu; tambien cualquier metal noble presente, como el Au y la Ag se encontraran en la fase del plomo. El plomo de obra obtenido es sometido posteriormente a un proceso de espumado y decoperizado (refinacin al fuego) con la finalidad de reducir las impurezas que acompaan al Pb, principalmente el Cu. (G.e = 11)B)MATA.- La mata producida en los hornos de Pb (altos hornos, de cuba o de mangas) pueden contener hasta 40% de Cu, sin embargo se encuentra en una proporcin que vara entre el 5 y 10%, adems de Cu, contiene Au y Ag por lo que debe ser transferido al circuito de Cu para su tratamiento. (G.e = 5,2)C)SPEISS.- Esta constituido por arseniuros o antimoniuros de Fe, Cu Ni y suele contener una considerable cantidad de S, la mayor parte del speiss se produce conjuntamente con la mata. (G.e = 6)FeAs2 + Fe + Cu2S = Cu3As + FeSD)ESCORIAS DE PLOMO.- La composicin de ellas vara considerablemente de acuerdo al tipo de mena que se trate. Desde el punto de vista econmico una escoria de Pb no debe contener ms all de 0,7% de este metal.El Pb contenido en la escoria se distribuye aproximadamente de la siguiente forma:14,7% se encuentra en forma de metal61,0% en forma de sulfuro24,3% en forma de silicatoE)GASES Y POLVOS VOLADORES.- En estas fases las partculas se encuentran en estado de subdivisin, bastante finos y son recuperados en los precipitadores electrostticos o cottrells y bolsas filtrantes (bag house), estos contienen una considerable cantidad de Pb metlico por lo que son ESPUMADO Y DECOPERIZADO (Refinacin al Fuego)El Pb de obra que es el producto de valor que se obtiene del alto horno u horno de cuba, junto con algo de mata y speiss, contiene todava pequeas cantidades de impurezas de metales bsicos tales como As, Sb, Sn, Bi, y Cu, que tiene que separarse antes de que est el Pb en su forma final, es decir blando y apto para venderse. Muchos minerales de Pb contienen tambin Ag, un valioso subproducto que debe extraerse. Todos estos elementos se separan en una serie de procesos de refinacin al fuego que se hacen a escala relativamente pequea en pailas o pequeos hornos de reverbero.A)I ETAPA (Espumado).- La formacin de un DROS o segregacin de las impurezas es la primera etapa de la refinacin. La operacin consiste en mantener al Pb fundido a una temperatura baja para que las impurezas disueltas en el Pb a temperatura elevada en el horno reduccin, se separen y eleven a la superficie al disminuir su solubilidad en el Pb a menor temperatura.El Pb de horno de cuba a 927C se lleva a la planta para formar un DROS. La temperatura se baja hasta 350C, apenas arriba del punto de fusin del Pb y algunas de las impurezas, inclusive una porcin del Cu pasa a Cu2O, el Sn a SnO2, el Sb a Sb2O3, el As a As2O3, se elevan a la superficie del bao metlico, en donde se les rastrilla y extrae, mientras la temperatura se mantiene constante. Esta accin se facilita por medio de agitacin mecnica o con aire; si hay todava Cu por remover, la agitacin, junto con la adicin de S elemental, hace que el Cu se eleve a la superficie como polvo negro de Cu, el cual se separa tambin por rastrillado.Las reacciones qumicas son:Sn + O2 = SnO24Cu + O2 = 2Cu2O2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2En la primera parte del espumado se elimina 75% del Cu inicial y como resultado de ella el Pb metlico contiene hasta 0,07% de Cu, este contenido de Cu es difcil extraer por que el Pb y Cu forman a una temperatura de 326C un EUTECTICO que contiene 97% de Pb y 0,06% de Cu, para romper este eutctico es necesario la adicin de un tercer componente que puede ser S, PbS As, en los dos primeros casos el Cu se elimina en forma de una mata de fcil tratamiento y en el segundo caso en forma de un arseniuro, hasta que finalmente el Pb bullin contiene 0,005% de Cu que puede ser procesado eficientemente mediante los procesos de electrorefinacin.B)II ETAPA (Decoperizado).- El reblandecimiento es el segundo paso de la refinacin al fuego; se hace a continuacin de formar el DROS y su objeto es remover el 1,5% restante de As, Sb, y Sn que estn an presentes en el Pb despus de la operacin anterior.Cuando la temperatura se eleva entre 600 a 650C, se oxidan el Pb y el Sb junto con la mayor parte del Cu y As presentes, para formar una espuma de Sb. Esta oxidacin la efectan el aire inyectado y el litargirio de la escoria.4As + 3O2 = 2As2O34Sb + 3O2 = 2Sb2O32Sb + 3PbO = Sb2O3 + 3PbEl producto final del proceso de espumado y decoperizado es el Pb bullin que se somete a la operacin de moldeo en tornamesas horizontales en donde se obtienen nodos con un peso ms o menos de 153 Kg.COMPOSICION DE LA ESPUMA DE COBRE:%Pb%Cu%Zn%Fe%As%Sb%Bi%Sn%S% SiO2%Al2O3*Ag*Au

51,121,20,92,36,91,20,370,265,91,10,380,70,04

*onz/TnEl Bi y Ag tienen poca afinidad con el oxgeno por lo tanto tiene bajo grado de oxidacin.COMPOSICIN DEL PLOMO BULLION:%Pb%Cu%As%Sb%Bi%SnAg(oz/Tn)Au(oz/Tn)

95,90,050,681,910,860,003121,370,108

La espuma de cobre es sometido a una etapa de fusin en reverbero con la finalidad de formar mata. El Pb bullin es sometido al proceso de electrorefinacin.

REFINACIN ELECTROLITICA DE NODOS DE PLOMO GENERALIDADES:Se tienen dos procesos:A) PROCESO PARKES.- Es un mtodo de refinado pirometalrgico y particularmente se aplica al tratamiento de bulliones de Pb impuro con elevados contenidos de Ag y tambin de Au; este proceso se separa el Au y la Ag del bullin base se basa en los siguientes hechos:1. En una aleacin que contiene Pb, Zn, Au y Ag, el Zn se combina con el Au, primero, luego con la Ag para formar compuestos intermetlicos (Ag2Zn3).2. Este compuesto (Ag2Zn3) es menos fusible que el Pb y tiene un menor peso especfico.3. El compuesto es prcticamente insoluble en el Pb saturado con Zn.B) PROCESO BETTS.- Todo el afino electroltico de Pb se lleva a cabo recurriendo al proceso Betts, en el cual se electrolizan nodos de bullin de Pb y placas iniciales de Pb electroltico en una disolucin de fluosilicato de Pb y cido fluosilcico libre. Se usan tanques de madera o concreto que son revestidos con una mezcla asfltica capaz de resistir las condiciones del proceso, siempre que la temperatura de la disolucin no sobrepase el punto de reblandamiento de dicha mezcla. REFINACIN ELECTROLITICA:Con este sistema de refinacin se obtiene la pureza mxima del producto metlico y permite tambin la separacin de impurezas valiosas, tales como los metales preciosos, seleniuros y telururos, que no se pueden recuperar en la refinacin al fuego.El metal que va a refinarse se vaca en forma de placas, la cual constituye el nodo del sistema elctrico, mientras una lmina delgada del mismo metal puro sirve de ctodo. Al sumergirse estas dos piezas de metal en una solucin capaz de conducir apropiadamente la corriente elctrica y se hace pasar al nodo una corriente directa (o continua) procedente de una fuente de energa elctrica, y luego de ste, a travs de la solucin electroltica al ctodo, y finalmente del ctodo a la fuente de energa para cerrar el circuito, pasarn tomos de metal del nodo al ctodo. Esta transferencia del metal del nodo al ctodo tiene lugar al pasar la corriente por la celda electroltica. 1) Zona anolto2) Zona electrolito

3) Zona catolitoncPb++ = gramo equivalente de PbnaSiF6= = gramo equivalente de iones SiF6=nc + na = 1 ( para mantener la electroneutralidad)Al paso de la corriente elctrica el electrolito se descompone de la siguiente manera:PbSiF6 = Pb++ + SiF6=1) NODOS: Pb impuro2) ELECTROLITO: PbSiF63) CTODOS: Pb puroNODO: Pb - 2e- = Pb++CATODO: Pb++ + 2e- = PbPb++ + SiF6= = PbSiF6Se establece un campo elctrico entre los dos electrones metlicos, con una corriente de iones cargados positivamente que emigran hacia el ctodo e iones cargados negativamente que emigran hacia el nodo. El metal del nodo que se disuelve esta en la forma de iones metlicos con carga positiva en el electrolito, y stos emigran hacia el ctodo, en donde se neutralizan depositandose como tomos metlicos.

El comportamiento de las impurezas que contiene el nodo, depende de su situacin en la serie electromotriz de los metales respecto del metal que se est refinando electrolticamente. Aquellas impurezas metlicas que estn ms arriba en la serie, se disolvern tambin como iones metlicos cargados, mientras que las que estn ms abajo en la serie no se disolvern, sino que caern al fondo de la celda y formarn los lodos andicos. Las impurezas disueltas tambin pueden depositarse en el ctodo, si las hay en cantidad apreciable afectando la eficacia del proceso de refinacin.La electromigracin entre los electrodos por s sola sera demasiado lenta e ineficiente, por lo cual el movimiento de iones es acelerado por una variedad de mtodos fsicos con el fin de mantener al electrolito bien mezclado y en movimiento, como haciendo circular al electrolito hacia fuera de la celda, para purificarlo y regresarlo.

CELDAS UTILIZADAS EN PROCESOS ELECTROLITICOS:A)CELDAS DE REFINACIN ELECTROLITICA.- (nodos solubles) con transferencia.B) CELDAS DE PRODUCCIN.- (Electrodeposicin) sin transferencia. LEY DE FARADAY.- La cantidad de metal depositado en el ctodo es igual a la cantidad de corriente que pasa por el tanque o celda.1 Faraday = 96 500 coulombios que deposita en los electrodos un equivalente gramo de cualquier sustancia (sea este un metal, no metal iones o cationes).1 F = 96 500 amp-seg = 26,8 amp-hr = 23,08 Kcal/voltioEquivalente Electroqumico.- Es la cantidad de metal depositado por un amperio-hora.Eq-electroqumico para el Pb =(Pa/n)/(26,8 amp-Hr) = (207,19/2)/(26,8 amp-Hr) = 3,8655 g depositados/amp-Hr. ELECTROLITO:Se prepara a partir de cido fluosilcico y fluosilicato de Pb, el primero de los cuales se obtiene calentando una mezcla de espato fluor o casiterita (CaF2) y cido sulfrico en una retorta, para dar lugar al cido fluorhdrico, que se absorbe en agua. La disolucin resultante se hace reaccionar con slice pura. Tienen lugar las siguientes reacciones:CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF6HF + SiO2 = H2SiF6 + H2OEsta disolucin acuosa suele contener 33% de cido fluosilcico. El fluosilicato de Pb se obtiene haciendo que esta disolucin reaccione, como a continuacin se indica, con granalla de Pb o carbonato bsico de Pb.3H2SiF6 + Pb(OH)2.2PbCO3 = 3PbSiF6 + 4H2O + 2CO2H2SiF6 + Pb = PbSiF6 + H2

Condiciones del Electrolito:-Disolver fcilmente al Pb contenido en el nodo, debe tener alta conductividad y poseer estabilidad bajo condiciones de trabajo y no evaporarse con facilidad.-El elctrolito es un lquido de un color amarillo-anaranjado debido a la cola y al goulac.Reactivos de Adicin:En un sentido general los reactivos de adicin sirven para depsitos catdicos suaves y compactos, ms densos y brillantes, as mismo como para permitir el uso de densidades de corrientes ms altas.

La cola y el goulac utilizados para este propsito se prepara a una temperatura de 42C y a una concentracin del 10% y se agrega diariamente a las celdas electrolticas de tal modo que debe totalizar el 0,013% del peso del elctrolito.A fin de que la composicin del electrolito se mantenga constante es necesario que este se mueva continuamente o circule a travs del circuito de tanques, se establece generalmente la circulacin en cascada o de tanque por tanque. La circulacin continua del electrolito da lugar a una deposicin uniforme del metal en los ctodos debido que uniformizan su composicin y la densidad del electrolito en los diferentes niveles de la cuba electroltica igualando de esta manera la conductividad elctrica en toda la masa lquida, sin esta condicin en el caso del refinado electroltico el nodo soluble tendra que disolverse irregularmente y el metal se precipitara en la parte baja de los ctodos en donde el electrolito esta ms concentrado. VARIABLES DEL PROCESO DE REFINACIN ELECTROLITICAA) DENSIDAD DE CORRIENTE:Es un factor que influye decisivamente en el proceso electroltico y se define como la fuerza de corriente por unidad de superficie de electrodo.Una densidad de corriente elevada significa mayor voltaje por celda, mayor concentracin de cido, menor espacio de electrodos y la obtencin de un depsito catdico uniforme.

En la refinera de Pb no slo es importante la densidad de corriente catdica sino tambin la densidad de corriente andica ya que la pureza del nodo influye directamente en la eficiencia de corriente. En las refineras actuales de Pb, un nodo de 98% de pureza su densidad de corriente vara de 1,7 a 1,9 amperio/dm2 de rea catdica con una separacin de nodo a ctodo de 45 mm y con un voltaje por celda de 0,35 voltios con nodos nuevos. En el trabajo normal de las celdas el voltaje vara entre 0,35 a 0,60 voltios dependiendo de la densidad de corriente y la edad de los nodos; en la refinera de Pb de La Oroya el voltaje promedio por celda es de 0,51 voltios y la densidad de corriente se encuentra en los siguientes rangos:Densidad de corriente catdica = 1,5 amp/dm2Densidad de corriente andica = 1,7 amp/dm2B) VOLTAJE POR CELDAEl voltaje por celda es una variable que directamente depende de la densidad de corriente y de la edad de los nodos, siendo menores cuando los nodos son nuevos y altos cuando los nodos alcanzan su mximo tiempo de vida.En las refineras el voltaje por celda tiene por funcin:-Vencer la resistencia ohmica del electrolito usando para este propsito cerca del 80% del voltaje total.

-Contrarrestar la resistencia del lodo adherido a ambos lados del nodo que en promedio alcanza un espesor de 2 cm. Esta resistencia y por lo tanto el voltaje necesario aumenta de acuerdo al tiempo que permanece el nodo en la celda.- Vencer la resistencia debido a los malos contactos.C) EFICIENCIA DE CORRIENTEEn el caso de Pb la eficiencia de corriente no llega a valores altos debido a una serie de factores como por ejemplo a la deposicin de productos no deseados como el Sn, debido a la conductividad electrnica del electrolito y a los cortos circuitos producidos en la celda electroltica.Efi.de corriente = (Produc.Real/Produc.Terica)100 PURIFICACIN DEL ELECTROLITO:Durante el proceso electroltico, pasan al electrolito ciertas impurezas como el Sn, Zn, Fe, Ni, Co y as mismo no todo el Pb del nodo se deposita totalmente en el ctodo sino que parte de este metal se va concentrando en el electrolito conjuntamente con otro grupo de impurezas perjudicando la calidad del depsito catdico.

Con el objeto de mantener la concentracin de Pb y dems impurezas dentro de los lmites normales es necesario purificar el electrolito para lo cual se emplea el mtodo de las CELDAS LIBERADORAS.El funcionamiento de las celdas liberadoras es igual que el de las celdas comerciales con la diferencia de que en lugar de nodos solubles se utilizan nodos insolubles de grafito.Al pasar la corriente elctrica el Pb y dems impurezas se depositan en el ctodo a expensas del electrolito y como el nodo es insoluble ya no aumenta su concentracin en Pb, sino que disminuye hasta alcanzar los lmites normales.Cada celda liberadora contiene 40 ctodos que colocados de 2 en 2 hacen 21 polos, la distancia entre ellos es de 8" y entre ellas se colocan una varilla de Cu con 5 tubos de grafito que actan como nodos insolubles, en total se tienen 20 varillas con sus respectivos 5 carbones c/u.El tiempo de deposicin es de 48 horas

Reacciones:Pb++ + 2e- = PbSiF6= + H2O = H2SiF6 + 1/2 O2

PRODUCTOS DE LA REFINACIN ELECTROLITICA DE Pb A) PLOMO REFINADOELEMENTOCOMPOSICIN (% PESO)

AgCuBiSbAsTlSnFeZnPb0,0010,00030,001< 0,00020,0003< 0,0002< 0,00020,00020,000199,9972

B) LODO ANODICOELEMENTOCOMPOSICIN (% PESO)

H2OPbCuAgAuAsSbBiSeTe35,0017,70 1,14 8,35 0,00613,7036,7417,08 0,06 0,82

FUNDICION Y MOLDEO DE CATODOS DE PLOMO:Los ctodos de Pb obtenido en las celdas electrolticas son fundidas en ollas especiales con el objeto de eliminar algunas impurezas que todava contienen estos ctodos.Para la fusin de estos ctodos se emplean unas ollas de acero de 140 TM de capacidad calentadas con petrleo, la temperatura mxima que se debe alcanzar es de 480C, la masa fundida es sometida a repetidos fundidos con el objeto de oxidar las impurezas y aglomerarlos y mediante la adicin de NaOH es sometido a batidos que dura aproximadamente 3 horas, al final del cual el Pb refinado queda listo para ser moldeado. La temperatura de moldeo es de 420 a 440C. LODOS ANODICOS:Son productos importantes obtenidos durante el proceso de refinado electroltico de nodos de Pb bullin. Por cada TM de Pb refinado se producen alrededor de 52 Kg de lodos, normalmente estos lodos permanecen adheridos en ambas caras del nodo y son desprendidos mediante una operacin de lavado con agua a fuerte presin, estos lodos se caracterizan por estar constituidas por partculas de tamao bastante fino y de alta riqueza metlica lo cual obliga a un tratamiento posterior con el fin de recuperar en forma de subproductos a metales como el Au, Ag, Pt, Se, Te, y Bi.Los lodos andicos son tratados en la fundicin de residuos andicos.CLASIFICACIN DE LAS IMPUREZAS CONTENIDAS EN LOS ANODOS1 Elementos y compuestos no atacados por las reacciones de los nodos:a)Elementos ms solubles que el Pb, Au, Ag, Se, Te y Bi.b)Compuestos insolubles: xidos de Ni, seleniuros y telururos.2 Elementos disueltos andicamente:a)Que se disuelve en forma de iones y se acumulan en el electrolito obligando posteriormente a un proceso de purificacin y son los siguientes:Pb, Sn, Zn, Ni y Co; otros elementos que se precipitan o quedan adheridos al nodo son: Cu, Sb, As, Bi, Cd y algo de Ag.