Metalurgia Cobre, Oro, Zinc
March 27, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
Short Description
Download Metalurgia Cobre, Oro, Zinc...
Description
TECNOLOGÍA MINERALÚRGICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN
INGENIERIA EN PROCESOS INDUSTRIALES profesor: Castro Chonta, Amado Grupo 1 • Alumnos • Miranda Quispe, Paolo • Simon Quilca, Jesus
INTRODUCCIÓN
Industria siderúrgica y metalúrgica del hierro(Fe), aluminio(Al), zinc(Zn), cobre(Cu), plomo(Pb),oro(Au) y plata(Ag)
INTRODUCCIÓN
Los materiales inorgánicos que se emplean para cubrir las necesidades de nuestra actividad, proceden de alguna forma de la corteza terrestre: terrestre: explotaciones subterráneas o a cielo abierto, abierto, o extracción de minerales del fondo marino. marino.
INTRODUCCIÓN:
metales Los se pueden asociados bajo diferentes formaspresentar dependiendo de su grado de reacción con el entorno, principalmente con el oxígeno (p.e.: óxidos óxidos), ),
el azufre (p.e.: sulfuros) sulfuros carbono (p.e.: carbonatos). carbonatos ).) y dióxido de
INTRODUCC INTRODUCCIÓN: IÓN: Sustancias Minerales
Elementos nativos: se presentan en estado puro sin reaccionar: oro (Au) y platinos. Nativos asociación: La plata (Ag), el mercurio (Hg) y oelen cobre (Cu). Óxidos, sulfuros e hidróxidos: Resto, muy reactivos al oxígeno, azufre o dióxido de carbono: oxido de hierro,, sulfuros de hierro, hierro hierro, silicatos de aluminio, aluminio, óxidos de aluminio, aluminio, etc.
INTRODUCC INTRODUCCIÓN: IÓN: Sustancias Minerales
Los diferentes elementos químicos se presentan formando minerales minerales, las cuales poseen en sustancias su estructura atómica, uno o varios elementos importantes para su comercialización (Al, Cu, Fe, Ti, Sn, etc.), es decir constituirían los minerales a explotar
INTRODUCCIÓN
Mina de cobre las bambas ()
Los procesos geológicos y los agentes externos favorecerán la acumulación de los minerales en determinadas áreas, dando lugar a los depósitos minerales.
Explotación minera del fondo marino: •
INTRODUC INTRODUCCIÓN: CIÓN: Menas Metálicas
Extracción de nódulos de manganeso, explotación de filones hidrotermales ricos en minerales.
INTRODUC INTRODUCCIÓN: CIÓN: Menas Metálicas
Término minero de “mena” y “ganga” •
Los minerales generalmente se encuentran asociados a algún tipo de roca (la casiterita (mineral de estaño) al granito (roca ígnea) y a las rocas sedimentarias, con estas últimas formando depósitos aluviales).
•
Se define mena como aquel mineral que se encuentra concentrado en cantidades significativas como para permitir su explotación con beneficio económico.
•
Formando parte de la mena se encuentra material rocoso u otras especies minerales indeseables que hay que eliminar en un proceso mineralúrgico posterior. A esta parte de material se la denomina ganga o estéril estéril..
Tipos de mena •
Si se conocen atendiéndose al mineral principal podemos tener: menas nativas, menas de sulfuros, menas de óxidos (silicatos, óxidos, hidróxidos, carbonatos), también se pueden presentar una combinación de varios minerales valiosos definiendo lo que se conoce por menas complejas. complejas.
•
Si se clasifican segúnsilíceas la ganga entonces básicas, o bien, menas o ácidas (ricas tenemos: en sílice). sílice) . menas calcáreas o
Menas Metálicas
La gran mayoría de los minerales o sustancias minerales que se extraen de la mina o cantera no son aptos como producto final
INTRODUCCIÓN
Estpreparación as sustancimineralúrgica. as minerales
requerirán una serie
de etapas de
Metalurgia y Siderurgia HIERRO
La metalurgia es la ciencia y • La tecnología de la extracción de metales de sus fuentes naturales y de su preparación para usos práccos.
• La Siderurgia es un proceso de la Metalurgia, que consiste en un conjunto de técnicas para tratar los metales y sus aleaciones.
PROCESO OBTENCION DEL HIERRO
•El hierro es uno de los metales mas abundantes en la naturaleza.
•El hierro permite la obtención del acero que es una aleación de hierro con una muy baja proporción de carbono, variando el porcentaje de este en dicha aleación entre 0,02% a 1,76%.
PROCESO OBTENCION DEL HIERRO PROCESO La metalurgia implica varios pasos: (1) explotación de las minas. (2) concentración de la mena (parte útil) o su preparación por algún otro medio para el tratamiento posterior. (3) reducción del mineral para obtener el metal libre (4) refinación o purificació purificación n (afinado)del metal. (5) mezclado del metal con otros elementos para modificar sus propiedades. Este proceso Este proceso produce produce una aleación, es decir, un material metálico compuesto de dos o más elementos. elementos .
Minerales de Hierro - Fe Hemata (mena roja)
70% de hierro
Magneta (mena negra)
75% de hierro
Siderita (mena café pobre) Limonita Limoni ta (mena café)
48.3-50 48.3-50% % de hierro 60-65% de hierro
En este caso veremos lo referente a la obtención del Hierro a partir de sus minerales comenzando por la separación de la mena de la ganga. El hierro puro es un metal que en la Tab Tabla la Periódica se ubica en el Grupo 8 y Periodo 4, con una densidad 7874 kg/m3 y punto de fusión 1535 ºC .
Hierro Puro
1- EXPLOTACION: MINA DE HIERRO A CIELO ABIERTO Y EN TUNELES
PLANTAS DE TRITURACION Y CLASIFICACION
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO
TRITURADORA DE MANDIBULA
hp://www.youtube.com/watch?v=yCuHTa-mNOM
TRITURADORA DE CONO hp://www.youtube.com/watch?NR=1&v=jqr4-nGOUMQ&feature=endscreen hp://www.youtube.com/watch?NR=1&v=jqr4-nGOUMQ&feature=endscreen hp://www.youtube.com/watch?NR=1&v=GW6K-LTK19U&feature=endscreen
TRITURADORA DE CONO
ZARANDAS DE CLASIFICACION
• Después de su extracción de la mina, por lo general la mena mena se tritura, se muele y luego se trata para concentrar el metal deseado. • La etapa de concentración se apoya en las diferencias de propiedades entre el mineral y el material indeseable que lo acompaña, que se conoce como ganga ganga.. Por ejemplo el mineral de hierro es magnéco (es atraído por un imán), no así la ganga que lo acompaña.
• Fundentes Fundentes..- Los fundentes más ulizados son: la sílice (acido), la caliza o carbonato cálcico (basico), la dolomía o carbonato magnésico (basico). Son los encargados de eliminar las impurezas procedentes de la oxidación y formar la escoria. Los minerales llegan a la instalación siderúrgica con impurezas (ganga) que es necesario eliminar. Estas impurezas se eliminan con los fundentes que permiten que la ganga se concentre en una escoria, queLaota debido a su menor densidad sobre el metal fundido. misión de los fundentes es: - Combinarse con la ganga y bajar su punto de fusión, haciendo que la escoria sea uida y se la pueda extraer fácilmente.
- Combinarse con las impurezas pasándolas a ganga. • El coque.coque.- Es un combusble sólido formado por la deslación bituminoso (hulla) calentado a temperaturas de 500 de carbón bituminoso °C sin sinde contacto con el aire. Este combusble se compone a 1100 en 90 a°C 95% carbono
El Coque
•
hp://www.aulatecnologia.com/BACHILLERATO/1_bg/APUNTES/materiales/metales/metales.htm
Alto Horno
1.Mineral de hierro 2.Fundentes 3.Coque 4.Aire
500ºC
Alto Horno
Alto Horno
El horno es alimentado con una mezcla de mineral de hierro, carbón de coque y fundente, generalmente piedra caliza. La de proporción estas sustancias ser: 2Tm mineral entre - 0,5Tm de tres coque - 1Tm deha de fundente.
El arrabio: ene la siguiente composición
92% de hierro 2,5 a 5% de carbono 0,5 y 3% de silicio 0,15% al 0,1
2,5% de manganeso
al 2% de fósforo
0,05 a 0,1% de
Un acero al carbono pico ene: C ≤ 1,76% Mn < 1% Si 0,2 aa0,35% P ≤≤ 0,03 0,05% S ≤ 0,025 a 0,04%
azufre
Como el contenido en Carbono del arrabio se encuentra en el intervalo de las fundiciones (2,5 a 5%), es por tanto un material duro y frágil que no puede extenderse en hilos (trelado) ni en láminas (laminado). Se debe disminuir (proceso de ano) la proporción proporción de carbono carbono y llevar a menores porcentajes y bien denidos los demás elementos Mn, P P,, S, Si
como indica el cuadro en rojo.
hp://www.aulatecnologia.c .aulatecnologia.com/BACHI om/BACHILLERAT LLERATO/1_bg/APUNTES/m O/1_bg/APUNTES/materiales/me ateriales/metales/metale tales/metales.htm s.htm hp://www hp://i3.ymg.com/vi/nooD-OsAG-Q/default.jpg
CONTENEDOR TORPEDO
ACERO
Metalurgia y Siderurgia ALUMINIO
• Denición Caracteríscas sicas Es un elemento químico, su símbolo corresponde a yAl esy elsu tercer número atómicomás es común 13. Es encontrado un metal no ferromagnéco elemento en nuestra corteza terrestre. Como metal se extrae únicamente del mineral conocido como Bauxita, que es una roca formada por acumulación de
sedimentos.
Propiedades
• El aluminio es un elemento químico dúcl, no soluble en agua, y es el metal mas abundante sobre la corteza terrestre, y oxígeno el tercer mas abundante después del y el elemento silicio. • Destaca por su capacidad de resisr la corrosión y por su baja densidad. ferroso oso más usado. • Es el metal no ferr • Es un componente vital en la aeronáuca y cohetes como resultado de su relación de peso y fuerza.
MENAS • En la actualidad la única MENA de aluminio que se emplea es la bauxita, constuida por óxidos de aluminio hidratados
• Se han idencado tres óxidos hidratados:
BOHEMIT BOHEMITA (85,1 % Al) AlO(OH) DIASPOROA ((el el balfa etamonohidrato) monohidrato) HAL02 (44.978%AL) GIBBSITA O LATERITA(el alfa trihidrato) Al2O3.3H2O (65,4% Al)
Minerales asociados con la bauxita – Arcilla – Arena – Siderita – Limonita – Pirita – Caolinita
Categorías de bauxitas
bauxitas pueden ser: • Las
las bauxitas rojas : Cuyo contenido en hierro es bastante elevado y enen poca sílice
las bauxitas mucha síliceblancas: Que conenen poco hierro y
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Aluminio Metalurgia
Obtención Obten ción de la alúmina Proceso Bayer
BAYER BAYER es, de separar hidróxidos hidróxido • El deobjevo aluminiodel deprocedimiento la bauxita, de los óxidos hierrolosy de la sílices que la impurican. • La reacción fundamental es la disolución de los hidróxidos por el Na OH
•
Al (OH)3
+ Na OH
Na Al(OH)4 aluminato sódico soluble
La reacción directa transcurre a disnta temperatura según la mena • • •
GIBBSITA................. 100 - 140ºC BOHEMITA................. 240 - 250ºC DIASPORO................1.000 DIASPORO..... ...........1.000 - 1.100ºC 1. 100ºC
Metalurgia y Siderurgia Metalurgia del Aluminio Metalurgia
Esquema básico del proceso:
ALÚMINA (Al2 O3)
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Aluminio Metalurgia
ETAPAS DEL PROCESO • • • • •
MANIPULACIÓN DE LA BAUXITA DIGESTIÓN DECANTACIÓN O SEPARACIÓN DE SÓLIDOS PRECIPITACIÓN CALCINACIÓN
María Luisa Payno Herrera / Jesús Seén Marquínez
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Aluminio Metalurgia
Obtención del aluminio PROCESO HALL- HEROULT • La obtención del aluminio se hace a parr de la alúmina (Al2O3) y por electrólisis pero no de una disolución de alúmina sino de una mezcla fundida de criolita (5 Na F. 3 Al F 3) y
• alúmina. Las razones por las que no se haga directamente por la electrólisis de la disolución acuosa de alúmina son el potencial de deposición del aluminio según la reacción fundida y que la
temperatura de fusión de la alúmina es de mas de 2.000 C
Metalurgia y Siderurgia
Bloque 3. Metalurgia de los metales no férreos. férreos. 3.1 Metalurgia del Aluminio
REACCIONES Las reacciones que se producen durante la electrolisis son: ÁNODO 3-
-
2 3 6 • Al 6 e-O + Al F + 8 el Al F6 3-
CÁTODO • 2 Al F4 -+
6 e-
F
3-
Al F6
+ Al F4 - + 3/2 O2 +
aparece en los dos miembros porque se regenera
8 F- + 2 Al
depositándose el Al en el fondo de la cuba
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Aluminio Metalurgia
ELECTRODOS EN E N EL PROCESO HALL-HERAUL HALL-HERAULTT • Un electrodo debe de reunir las siguientes caracteríscas: exento
de impurezas elevada conducvidad eléctrica oxidarse lentamente baja conducvidad térmica tenaz y resistente Económico
•
Se pueden ulizar dos pos de ánodos: Precocidos, que se preparan en un taller aparte Söderberg, que se van cociendo en la misma cuba
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Aluminio Metalurgia
AFINO DEL ALUMINIO PROCESO HOOPES
• El aluminio obtenido por el proceso electrolíco Hall-Heroult, ene una pureza de un 99,7 %, teniendo como impurezas Si y Fe. Para Para muchas aplicaciones es suciente con este grado de pureza, purez pero para otr as más especiales, se necesita ano quea,se hace porotras electrólisis en tres tres capas, y que seun denomina proceso Hoopes. • El proceso se desarrolla en una cuba electrolíca.
Metalurgia y Siderurgia ZINC
Metalurgia y Siderurgia
Metalurg Metalurgia ia del Zinc
APLICACIONES DEL ZINC • Galvanización o galvanoplasa, revesmiento del acero con capa de
Zn
• • • • •
Preparación moldeadas ade presión aleaciones o inyectadas de base .Zn desnadas a piezas Fabricación de latones y bronce Pinturas ancorrosivas Industria química (piensos de animales) y farmacéuca (8% fabricación de pomadas, crema de protección solar). En cons constr truc ucci ción ón por por su resis esiste tenc ncia ia a la la cor corrrosió osión n atmosférica atmosfér ica se uliza en laminas o planchas para cubrimientos de tejados, canalones, envases, casquillos para pilas secas en forma forma de de laminas,
• Fabricación de neumácos, como adivo al caucho. Metalurgia y Siderurgia
Bloque 3. Metalurgia de los metales no férreos. 3.2 Metalurgia del Zinc
Menas • La principal mena del Zn es la blenda o esfarelita, esfarelita, sulfuro de Zn, ZnS Zn, ZnS (6 (67% 7% Zn), Zn), aunq aunque ue no es la de mayor ayor cont conten enid ido o porcentual de Zn, si es la más importante en cuanto a explotación ya que el 90% de Zn se extrae de ella • Otras menas son: Zincita Zincita:: oxido de Zn, ZnO (80% Zn) Smithsomita Smithsomita:: carbonato de Zn, ZnCO3
(52% Zn) Calamina Calamina:: Silicato bárico de Zn, (ZnO)2(OH)2 SiO2 (54% Zn) Franklinita Franklinita:: Ferrita doble de Zn y Mn, (ZnO, MnO) Fe 2O3
(6-18%Zn), no se explota. María Luisa Payno Herrera / Jesús Seén Marquínez
Metalurgia y Siderurgia
Bloque 3. Metalurgia de los metales no férreos. 3.2 Metalurgia del Zinc
METALURGIA DEL Zn • Puede realizarse
por dos
vías: VIA
PIROMETALÚRGICA PIROMETALÚRGICA
VIA HIDROMETALÚRGICA
Metalurgia y Siderurgia Representación simplicada de ambas
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Tost ostación ación para Pirometal Pirometalurgia urgia
• Se pretende obtener la máxima candad posible de oxido de Zn y reducir el contenido de azufre por oxidación a menos del 1% , forma en la cual el óxido de Zn que resulta puede reducirse por medio de carbón en un horno de retorta a Zn metálico. Mientras más completa sea la tostación oxidante mejor es el resultado, ya que cualquier residuo de sulfuro de Zn que quede en la calcine no podrá ser reducido por el carbón en el horno de retorta y se perdería como residuo.
•
Además de la reacción principal de tostación 2 Zn S + 3 O2 2 Zn O + 2 SO2 + Q
•
se puede producir otra Zn S + 2 O 2
Zn S O4 Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Reducción del ZnO Los productos obtenidos de la tostación del sulfuro de zinc se reducen mediante carbón para dar Zn metálico, esta operación se puede realizarse por varios procesos, algunos bastante recientes y otros muy anguos. Estos procesos son:
• • • •
retortas horizontales retortas vercales sistema electrotérmico St. Joseph alto horno de Zn Imperial smelng
Método disconnuo Métodos connuos
Siendo todos connuos menos el de retorta horizontal
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Reacciones de reducción La reacción de reducción es endotérmica, escribiendo el proceso total de la siguiente forma: Zn O (s) + C (s)
Zn(v) + CO(g)
siendo las reacciones intermedias
Zn O (s) + C O (g) C O2 + C
C O2(g)
+ Zn(v)
2 CO
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Ano del Zn • El Zn obtenido en las retortas horizontales ene entre un 96-98,5% de Zn. • La Lass pri princ ncip ipal ales es impu impurrezas zas son son Pb, Pb, Fe, Fe, Cd Cd,, C Cu, u, As, As, Sb, Sb, y S. • Para algunas aplicaciones, latones de baja calidad o galvanizado sirve así, pero para otras aplicaciones industriales es necesario realizar un ano. • Hay dos procesos de ano:
Licuación Redeslación
Metalurgia y Siderurgia Ano por licuación
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
TOSTACIÓN PARA LA HIDROMETALURGIA • En la tostación para la hidrometalurgia o vía húmeda se pretende:
Lograr producir la máxima candad posible de oxido de Zn libre. Producir una cierta tostación sulfatante que de lugar a suciente
candad de sulfato de Zn para compensar las pardas de sulfato en el circuito de lixiviación
Minimizar la producción de ferritas, este úlmo aspecto es especialmente importante
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
• La tostación para lixiviación es preciso llevarla a cabo hasta que: el azufre como sulfuro sea lo sucientemente bajo. la
candad de Zn en forma soluble lo más alta posible formación de ferrita lo más baja posible
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
PRODUCCIÓN SEGÚN PROCESO
21% sistemas
pirometalúrgicos pirometalúrgicos
79% sistemas hidrometalúrgicos: reducción electrolíca
Metalurgia y Siderurgia Bloque 3. Metalurgia de los metales no férreos. 3.2 Metalurgia del Zinc
Razone Raz oness para para la produ producción cción electrol electrolíc ícaa del del Zn • Costes de producción son menos elevados debido a menos mano de obra y menor consumo energéco. • Mayor recuperación de metales secundarios y a precios + baratos como el Cu, Pb, Cd, Ni... • Se obene directamente una mayor pureza del Zn y de los metales secundarios que en el proceso pirometalúrgico.
enen general menas pobrespirometalúrgico con un mayor en el • Permite contenido hierrotratar que en el proceso cual el Fe presenta problemas porque también se reduce consumiendo carbón • Plantea muchos menos problemas de higiene laboral y de
impacto medioambiental
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
HIDROMETALURGIA DEL Zn Consta de tres procesos importantes:
Lixiviación del mineral tostado y puricación de la solución de Zn obtenida
Electrólisis de la solución ya puricada del sulfato de Zn (ZnSO 4) y deposición de éste en cátodos de aluminio Fusión de los cátodos
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Objevos de la lixiviación • disolver la máxima candad de Zn de la calcine impurezas que hayan como consecuencia de la • eliminar lixiviación de la calcine podido pasar al electrolito y que puedan posteriormente: a) impuri impurica carr el Zn, Zn, al depos depositar itarse se jun junto to a él él com comuni unicánd cándole ole propiedades indeseables b) in inter terfe ferir rir en en el desarr desarroll ollo o de la eelect lectró rólisis lisis origi originand nando o un descenso en el rendimiento de la corriente
• aprovechar
metales valiosos presentes en en
la calcine Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Etapas del proceso de lixiviación • • • •
Lixiviación Lixiviación neutra ácida Precipitación del Fe Puricación del electrolito
Esquema de la lixiviación neutra
Lixiviación ácida
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Precipitación del hierro •
Proceso de la Jarosita amónica
•
Proceso de la Goeta
•
Proceso Akita-zinc
Proceso de la Jarosita amónica
Proceso de la Goetita
Metalurgia y Siderurgia
Purificación del sulfato de zinc
Metalurgia y Siderurgia Bloque 3. Metalurgia de los metales no férreos. 3.2 Metalurgia del Zinc
ELECTROLISIS DEL Zn • La solución lixiviada de sulfato de Zn, se bombea después de la puricación a tanques de almacenamiento y de allí pasa a las cubas electrolícas para la precipitación del Zn por electrólisis, esta precipitación se realiza mediante la aplicación de una corriente eléctrica, a través de ánodos insolubles, produciéndose la descomposición del electrolito y la deposición deluna Zn metálico enacuosa, los cátodos, el proceso deen la electrólisis de disolución se puede resumir reacción:
Zn SO + H O 4
Zn + H SO + ½ O
2
2
4
2
María Luisa Payno Herrera / Jesús Seén Marquínez
• El electrolito está formado por: por: Zinc
(como sulfato de Zn) en concentración 100-160 gr/l concentración como ácido 115 gr/l
• Lo Loss áno ánodo doss emp emple lead ados os
son son de de una una ale aleac ació ión n PbPb-Ag Ag co con n un contenido en plata del 1% y un espesor de 9 mm
• Los cátodos son planchas de aluminio de alta pureza con espesor de 3-4,5 mm.
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Potencial de operación • El mejor potencial de operación se encuentra entre 3,25-3,5 volos
dependiendo de:
la
temperatur temperaturaa la densidad de corriente la
acidez distancia entre electrodos empo de deposición
Metalurgia y Siderurgia
Metalurgia del Zinc Metalurgia
Densidad de corriente • La densidad de corriente corriente está entre entre 220-300 220-300 A/m A/m2 según : el
periodo de reposición la temperatur temperaturaa las impurezas la relación entre el Zn y el H2SO4
Metalurgia y Siderurgia COBRE
Cobre
• Principales propiedades: • r= 8,9 gr·cm-3 • Masa atómica= 63,57 • Z=29 • T = 1083 ºC • Gran tendencia a la oxidación E
• • • •
Alta conducvidad térmica y eléctrica FCC Blando Dúcl y tenaz
Cobre
• Principales aleaciones: Al: •• Al Sn:::Cuproaluminios Sn Bronces • Zn Zn:: Latones • Otros: Ni, P, S • Riesgo de O
Minerales de Cobre Oxidados: prácticamente agotados Sulfuros Cobre nativo MINERALES MIXTOS Y DE BAJA CONCENTRACIÓN
Tratamiento para sulfuros de Cobre Mineral 0,5-2% Cu
Concentración 30 %Cu
Tostación/Sinterización
PIROMETALURGIA
HIDROMETALURGIA
Fusión para mata
Lixiviación
Conversión
Puricación
Ano térmico y electrolíco
Pirometalurgia
Electrólisis
Flotación por espumas
Colectores Espumantes Reguladores
Tostación • Cinéca sólido-gas • 500-700 ºC
Tostación
Fusión
Conversión Objevo: Obtención de metal de alta pureza • 1350 ºC • Etapa escoricante • 2FeS (d,m)+3 O2 2FeO (d,e) +2SO 2 • 2FeO + SiO2 2FeOSiO2 (d,e) • Escoria ferrosa (viscosa) y metal blanco
• Etapa desulfurante
• 2Cu2S + 3 O2 2CuO + 2SO2
• 2 Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2 • Escoria cuprosa (reverbero) y Cobre blíster
Convertidor Pierce Smith
Tratamiento para óxidos de Cobre Mineral
Concentración
Estáca Lixiviación Dinámica
Puricación
Electrólisis
In situ
En montones
tela filtrante que se carga
En estanques
Estructura
de
hormigón
con mineral y se inunda con las soluciones de lixiviación
protegido interiormente
fondo falso de madera
Dinámica
Agentes lixiviantes
Óxidos:
Ácido sulfúrico diluido Disoluciones amoniacales
Sulfuros
Disoluciones de sales de Fe(3+) Cloruros Lixiviación bacteriana
Cobre navo: amoniacales Disoluciones
Extracción Objevo:
Concentración Puricación Precipitación
Técnicas:
Extracción con disolventes orgánicos
Cementación Electrorecuperación
Reacción catódica 2+
-
• Cu +2 e Cu Reacción anódica • H2O2H+ + ½ O2 +2eCátodo: Cu puro Ánodo: Pb, Ti aleado
Tensión aprox. 2 V
Ano Ano térmico • • • •
Previo a la colada de ánodos Vía hidro y piro Reducción de contenido en S y O 99,9 % de pureza
• Ano • Traselectrolíco la colada de ánodos • 99,99999 % de pureza
Procedimiento Se coloca alternadamente un ánodo (plancha de cobre obtenido de la Fundición) y un cátodo (placa muy delgada de metal) en las denominadas celdas electrolícas, que son como enormes piscinas con una solución de ácido sulfúrico y agua, por las que se hace pasar corriente eléctrica
Esta acción hace que ely cobre del ánodo se disuelva, produciendo caones electrones, los que se dirigen al cátodo y se adhieren a él. é l. Es decir, el cobre se corroe en los ánodos para depositarse en los cátodos (placa metálica)
• El procedimiento procedimiento mediante el cual el cobre se despega de los ánodos y se traslada a los cátodos puede durar entre 12 a 14 días. Durante ese lapso, el ánodo se habrá disuelto en un 85%. El restante 15% se retira, lava y vuelve a fundir para reingresarlo al proceso
Electroano Reacción anódica • Cu Cu2+ • 2Cu+ +2H+ + ½ O2 2Cu2++H2O Reacción catódica • Cu2+ +2 e- Cu Cátodo: alma de Cu puro o acero inoxidable Ánodo: Cu impuro Tensión aprox. 0,24 V
Metalurgia Metalur gia del Oro
Estado Natural: El Oro es un Elemento Químico de Z= 79 Pertenece al grupo“brillante 11 y periodo 6. Suer”) símbolo Au(del Aurum Amanec Amanecer”) y tieneesuna masalatín atómica 196,96uma. Es un metal pesado y noble. Utilizado en la industria, principalmente en la joyería y la electrónica. .El oro yseen encuentra en la de naturaleza ensecundarios vetas de cuarzo los depósitos aluviones como metal en estado libre o combinado. El primer oro trabajado aparece en la Necrópolis de
Varna, en Bulgaria en la costa del mar Negro hace 4.500 años de antigüedad.
Países Productores de Oro • 1. China: 383,2 toneladas • 2. Rusia: 329,5 toneladas • 3. Australia: 325,1 toneladas • 4. Estados Unidos: 200,2 toneladas • 5. Canadá: 182,9 toneladas • 6. Perú - 143,3 toneladas • 7. Ghana: 142,4 toneladas • 8. Sudáfrica: 118,2 toneladas
• 9. México - 111,4 toneladas • 10. Brasil: 106,9 toneladas Fuente: www.mining.com
Propiedades Físicas y Químicas del Oro • Es un metal denso, blando y de color amarillo intenso • buen conductor del calor y de la electricidad • El oro puro o de 24k es demasiado blando para ser usado normalmente por lo que se endurece aleándolo con plata y/o cobre, con lo cual podrá tener disntos colores. • Tiene un alto punto de fusión • Tiene una alta resistencia a la alteración química por parte del calor, la humedad y la mayoría de los agentes corrosivos.
• No reacciona con la mayoría de los elementos y compuestos. • Es el metal más maleable y dúcl que se conoce (lo que quiere decir que ene capacidad de deformarse sin romperse), Una onza (31,10g) de oro puede moldearse en una lámina que cubra 28 m2 .
• No le afecta el aire ni la mayoría de los agentes químicos. • Sus estados de oxidación más importantes son 1+ y 3+ aunque También se encuentra en el estado de oxidación 2+, así como en estados de oxidación superiores, pero es menos frecuente.
Menas de Oro * Oro libre: Cuando no está incluido en otros minerales. Es parcularmente fácil de extraer por simple separación gravimétrica, amalgamación o cianuración directa. *Oro asociado a sulfuros de hierro: Diseminado bajo la forma de nas parculas en cristales de pirita o de pirrona. Su extracción necesita necesita un proceso mas complejo, precisando una preconcentración y una calcinación, seguida de una cianuración. *Oro asociado a minerales de arsénico o de anmonio: La presencia de estos elementos hace al tratamiento tratamien to aun mas dicil, y el proceso clásico( concentración, calcinaci calcinación ón y cianuro) puede conducir a rendimientos de extracción demasiados bajos como para permir una explotación explotación económica. *Obra asociado a minerales de cobre, plomo y zinc: El puede ser un subgrupo de otros metales. Algunos minerales de cobre, extraídos a gran escala, dan producciones importantes de oro. En la metalurgia del cobre, el oro sigue al cobre hasta su ano electrolíco donde es recuperado en los lodos electrolícos.
*Oro en menas refractarias: Se denominan menas refractarias de oro a aquellas en que el oro, visible al microscopio dentro de los sulfuros metálicos(piritas, metálicos(piritas, arsenopiritas), no se puede liberar por molienda, Estas menas presentan dicultades o gastos excesivos en su cianuración.
Extracción Artesanal del Oro Molienda Dinámica, en artesa de piedra, con mortero de piedra, accionado en vaivén con los pies. El triturado del mineral de oro se carga a la artesa-mortero se le adiciona agua y se muele con el movimiento de vaivén del mortero dentro de la artesa.
• Separación de ganga y partículas de oro, por arrastre de la ganga con agua sobre vellosinos en canaletas o canalones. El mineral triturado se hace pasar, pasar, con corriente de agua, por canaletas o canalones inclinados, cuyo piso está cubierto, para retener las parculas de oro, con cueros vellosos o lanosos, anguamente llamados "vellosinos "vellosinos de oro", o por paños fabricados en la región.
EXTRACCIÓN ARTESANAL ARTESANAL CON MERCURIO • Separación de ganga y partículas de
oro, por amalgamación con mercurio. Como el mercurio se amalgama con el oro y la plata, se ulizó para mejorar la separación de las parculas de oro de la ganga. ganga. Antes de cargar el mineral e iniciar la operación de separación, se adiciona mercurio a las bateas, a los canalones y a las artesas con morteros, para separar el oro en forma de amalgama.
• Separación de amalgama y exceso de mercurio. Sesepasa la amalgama el mercurio enresidual exceso ayuna tela ltrante, exprime para quecon salga el mercurio se recupera la bola de amalgama.
Diagrama de Flujo de la recuperación del Oro(Lixiviación)
Proceso Industrial del Oro
Aplicación del Oro en la Industria • EL Oro se uliza en pequeñas partes para componentes o repuestos para los aparatos electrónicos electrónicos alguno de estos son smartphones o
• computadoras. En la medicina se usa en forma de parculas en pequeñas candades, también diversos pos de instrumentos usados para la cirugía llevan bajas candades de oro.
• Uso del Oro en la Joyería se puede usar en aleación con otros metales. • Uso a nivel nanciero el patrón oro es usado como respaldo de la
moneda es muy usado en las economías del Mundo para salvaguardar el valor del dinero y tener respaldo en oro. • Uso en el sector aeroespacial el oro es un elemento altamente resistente a la radiación, no se afectado por la mayoria de los reacvos y ene una gran conducvidad eléctrica.
Metalurgia Metalur gia del Plomo(PB) • Plomo es conocido desde hace 4000 años. En 550 a.C se pudo separar e cobre del plomo, pero no fue de hasta el siglo XIX que empezó a distribuirse forma industrial. • La principal mena de plomo es la galena compuesta mayoritariamente por sulfuro de plomo, al que acompaña otros metales como el cobre la plata o el oro. Este metal es de color Gris, blanco, pesado y muy frágil.
La Galena:
Menas de Plomo
Es un mineral que pertenece al grupo de sulfuros( sulfuros de plomo), donde el 86,6% de su volumen es de plomo y el 13.4% es de azufre y 5% de plata, ene su génesis en lones hidrotermales asociados principalmente a la Pirita, Calcopirita y esfalerita, se emplea para la extracción del plomo y mena de plata.
Cerusita:
• Pertenece al grupo de los carbonatos es un carbonato de Plomo (PbCO3) que también suele presentar en su composición candades de plata y cromo se considera una mena secundaria de Plomo.
Propiedades Físicas y Químicas del Plomo • El plomo es un metal pesado que es mas denso que la mayoria de los materiales, el plomo es blando y maleable y ene un punto de fusión relavamente bajo.
• Es un mal transmisor de calor y Electricidad. • El plomo es muy dúcl ene un color blanco azulado y un aspecto muy brillante. • Tiene una estructura cristalina • No reacciona con el agua pero cuando se pone en contacto con el aire húmedo la reacvidad con el agua aumenta
• No reacciona fácilmente con el oxigeno del aire. • Muy resistente contra la corrosión. • Altamente Toxico.
Proceso de obtención del Plomo: Tostación:
• Par Paraa la Obtención del plomo se parte la mena galena a la cual se le reducen la candad de metales que acompañan. • El proceso ene tres partes: TTostación, ostación, fusión y ano. galenaase mezcla con silicio, caliza y en • La material fundente estos se calientan presencia de oxigeno hasta que el sulfuro de
plomo pase a ser óxido de plomo.
Fusión:
• En este proceso se emplea un alto horno igual que en la siderurgia. Se introducen el óxido plomo junto a coque y a la caliza y se insua oxigeno. • El carbono reduce el oxido de plomo y forma el plomo metálico impuricado con otros metales, el resto se funde con la caliza y se va en forma de escoria.
Afino: • En este proceso se separan se paran los metales que acompañan al plomo, mediante diferentes diferen tes procesos se van eliminando sucesivamente el cobre, la plata y el cinc. • Algunos de ellos se pueden recuperar posteriormente. • Con este procedimiento se obene plomo
bruto.
Aplicaciones Industriales: • Se emplea en las baterías para automóviles • Es usado en la arllería y en las municiones para el armamento militar • Se ulizaba para la fabricación de tuberías pero se lo remplazo con otros metales y pláscos.
Metalurgia Metalur gia de la plata
LA PLATA • La plata de símbolo Ag es un elemento metálico blanco y brillante quemetal. conduce calorde la electricidad mejor que del ningún otro Es uno d ey los elementos de transición sistema periódico. Su numero atómico es 47. • La plata ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No existe apenas estado puro; Noruega, los sedimentos importantes están en México, Perú, dondemas las minas h an sido han explotadas durante años, la plata pura también se encuentra asociada al oro
puro en una u na aleación conocida como oro argenfero. argenfero. La plata esta normalmente asociada con otros elementos pero el mas predominante es el azufre en minerales y menas.
Menas de Plata Acanta o Argenta: Es un sulfuro de plata que se considera una de las menas mas importantes este metal a que conene 87.06% dees plata y 12.94% es dede Azufre, en su debido composición su formula química AgS2.
Prousta:
Pertenece al Grupo de sulfuros, recibe su nombre en honor al químico francés Louis Proust. El mineral esta constuido por sulfuro en 19,44% de arsénico 15,14% y plata 65,41% a veces con pocas candades de amonio por lo tanto su formula química Ag3AsS3. piedra puede seren transparente, con piezas color intenso, es pero tambiénEsta puede presentarse forma más oscura y de de color grisrojo metálico.
Pirargirita La pirargirita es un mineral perteneciente al grupo de las sulfosales (sulfuros), y es uno de los más populares entre los coleccionistas por su color rojo intenso y su brillo adamanno. En esencia, la pirargirita es un sulfuro de plata y anmonio que, en ocasiones, también conene arsénico. Su fórmula química de la piedra preciosa pirargirita es Ag 3 SbS 3. Esta compuesto por 17,76% de azufre, 22,48% de Amonio Amoni o y 59,75% de Plata.
Propiedades Físicas y Químicas • Elemento químico, símbolo Ag, número atómico 47. •• • •
Masa atómica 107.870 uma.
Punto de fusión 1234,93 K (962 °C). tiene un alto grado de brillo, brill o, es suave y tiene una alta densidad. Gran conductividad térmica y eléctrica.
• Es maleable y dúctil (menos que el oro). • No reacciona con gases como el oxígeno y el nitrógeno. nitr ógeno.
• Es uno de los metales pesados y nobles. Se obene por varios procedimientos: procedimientos: Amalgamación, cianuración, piro químico, • copelación y electrolisis.
Proceso Hidrometalúrgico de la plata
Lixiviación en Pilas
Procesos de la Plata
Trituración: El objevo del chancado es reducir el tamaño del mineral para facilitar la acción de la solución química que recuper recuperara ara la plata en la lixiviación El mineral extraído en la mina se transporta en camiones descargándose directamentee en la chancadora primaria donde se reduce en un tamaño directament menor de 6 pulgadas de ahí pasa a una zaranda que separ separaa las fracciones mayor mayores de 1.5 pulgadas pasándolas ándolasseaen la chancadora secundaria. Luego todo elesmaterial se une alpas descargar descargarse una faja transportadora que lo lleva a la tolva de almacenamiento. almac enamiento. Desde la tolva de almacenamiento el
mineral se transporta transporta en camiones hacia el área denom denominada inada ‘’Pad de Lixiviación’’ donde se eesparce sparce con un tractor de orug orugas. as.
Lixiviación:
El principio básico de la l a lixiviación( cianuración) es aquella que las soluciones alcalinas débiles enen a una acción directa disolvente preferencial sobre el oro y la plata. Ecuación de Elsner El oxigeno es esencial para la disolución de la plata es introducido en la disolución de cianuro, mediante la inyección directa de aire al aire al tanque solución de cabeza la velocidad de solución depende de la
velocidad de agitación
Factores que afectan la disolución de Plata
Factores que Influyen:
Tamaño de la parcula: Cuando se presenta la plata en la mena es recuperada por medio de trampas antes de la cianuración ya que la parculas gruesas podrían no disolverse durante el proceso Oxigeno: El oxigeno ene un rol fundamental en la lixiviación de la plata pues la recuperación de la plata es relacionada con la candad de oxigeno disuelto.
Concentración de solución de Cianuro La concentración usual de cianuro para el tratamiento de menas de Oro es 0,05% NaCN y para menas de plata de 0.3% para concentrados de oro plata la fuerza de NaCN esta entre 0,3 a 0,7%. La fuerza de Cianuro Recomendada es de 3 gr/L.
Temperatura: La velocidad de disolución de los metales en una solución de NaCN aumenta con el Incremento de la temperatura hasta 85°C; la descomposición de Cianuro es un serio problema.
Porcentaje de finos:
Este aspecto es muy importante, porque cuando el % de nos es alto, mayor al 20% del total (
View more...
Comments
