Tema 9 - Fundición 1° parte - Producción de Plomo Primario

1. EN LOS 30 ULTIMOS AÑOS SE HAN DESARROLLADO NUEVOS PROCESOS PIROMETALURGICOS Y TECNOLOGIAS PARA PROCESAR METALES NO FERROSOS COMO EL COBRE, NIQUEL, PLOMO, ESTAÑO, ETC. CON LA FINALIDAD DE: 2. MEJORAR EL CONTROL DEL MEDIO AMBIENTE. 3. INCREMENTAR LAS RECUPERACIONES DE LOS METALES ECONOMICAMENTE RENTABLES. 4. REDUCIR COSTOS DE PROCESAMIENTO.

1. PROCESO CONVENCIONAL 2. PROCE PROCESO SO KIVCET KIVCET.. 3. PROCESO OUTOKUMPU 4. PROCESO QSL. 5. PROCESO AUSMELT. 6. PROCE PROCESO SO ISAS ISASMELT MELT..

CONVENCIONAL 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

SINTERIZACION DE CONCENTRADOS Y FUNDICION EN ALTOS HORNOS. SE CONTINUA UTILIZANDO EN: EL PERU: DRP - LA OROYA. MEXICO: PEÑOLES  TORREON.  TORREON. USA: DRC  SAN  SAN LUIS (HERCULANEUM). CANADA: XSTRATA  NEW  NEW BRUNSWICK. AUSTRALIA: PORT PIRIE, MOUNT ISA.  – 

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HISTORIA COMPLEJO C OMPLEJO MET METALURGICO ALURGICO DE LA ORO OROY YA •1901:

CERRO DE PASCO PA SCO COPPER CORP CORP.. LLEGA A CERRO DE PASCO. FUNDICION DE TINYAHUARCO •1922: CdeP COPPER CORP. INICIA SUS OPERACIONES EN LA OROYA. •1973: EL ESTADO PERUANO ESTATIZA TODAS LAS MINAS Y EL CMLO DE LA CdeP CORPORATION. CMP SA. •1997: DRP COMPRA LA FUNDICION DE LA OROYA.

CONVENCIONAL 1.

2.

3.

PREPARACION DE LECHOS DE FUSION: MEZCLA DE CONCENTRADOS DE PLOMO, FUNDENTES, RECIRCULANTES CON EL OBJETO DE OBTENER MEZCLAS QUE FORMEN ESCORIAS CON BAJO PUNTO DE FUSION. SINTERIZACION (SINTER MACHINE) TOSTACION DE LOS LECHOS DE FUSION - OXIDACION. PbS + 1.5 O2 = PbO + SO2 FUNDICION (BLAST FURNACE)  REDUCCION. REACCION DE BOUDOUARD C + O2 = CO2 CO2 + C = 2CO PbO + CO = Pb + CO2  – 

CONVENCIONAL GASES AIRE CONCENTRADOS FUNDENTES

PLANTA DE PREPARACION

LECHO DE FUSION

MAQUINA DE SINTERIZACION PbS+1.5O2=PbO+SO2

GASES

ESCORIA FeO = 36.0 % CaO = 17 18 % SiO2= 20-21 % ZnO = 15 % Fe3O4 < 1% Pb 1300 °C). REACCION EN FASE GASEOSA CON FORMACION DE PLOMO QUE SE CONDENSA Y SEPARA COMO BULLION. EL PLOMO Y LA ESCORIA DE OXIDO DE PLOMO FORMADA PASA A TRAVES DE UNA CAPA DE COKE FINO A LA CAMARA DEL HORNO ELECTRICO. DEBIDO A LA SEPARACION DE LAS ETAPAS DE FUSION Y REDUCCION LA CONCENTRACION DE SO2 EN LOS GASES DE SALIDA SON MAS ALTOS QUE EN EL PROCESO QSL (25  40 %). PERMITE RECUPERAR EL ZINC CONTENIDO EN LA ALIMENTACION COMO FUME (ZnO). AMBIENTALMENTE EFICIENTE, ALTAMENTE AUTOMATIZADO, BAJOS COSTOS DE PROCESAMIENTO Y FLEXIBLE EN TERMINOS DE MATERIALES DE PROCESO. DEBIDO AL TRATAMIENTO DE MATERIALES SECOS REQUIERE INVERSION ADICIONAL EN SISTEMAS DE VENTILACION Y EQUIPO DE PROCESO.  – 

6. 7. 8.

FLASH SMELTING: CARBON COMBUSTION: BOUDOUARD REACCION: DESCOMPOSICION SULFATO: DESCOMPOSICION OXIDO FERRICO: OXIDACION DE SULFUROS:

REDUCCION: REDUCCION DIRECTA DEL PLOMO: REDUCCION DEL OXIDO FERRICO: REDUCCION DE SULFATOS: REACCION DE BOUDOUARD:

C + O2 = CO2 CO2 + C = 2CO PbSO4 = PbO + SO2 + 1/2O2 ZnSO4 = ZnO + SO2 + ½ O2 Fe2O3 = 2FeO + 1/2O2 PbS + 3/2 O2 = PbO + SO2 ZnS + 3/2 O2 = ZnO + SO2 FeS + 3/2 O2 = FeO + SO2 2PbO + C = 2Pb + CO2 Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2 PbSO4 + C = PbO + SO2 +CO CO2 + C = 2CO

HORNO FLASH SMELTING - KIVCET

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Karachipampa L ead/Sil ver Smelter Project

The Karachipampa Lead/Silver Smelter is located in Potosi, Bolivia. It was constructed during the period 1979 thru 1984 by Corporacion Minera de Bolivia (COMIBOL) and was never fired due to a lack of lead concentrate production in Bolivia. A total of $180 million have been expended on the facility to date by COMIBOL. The plant has been on care and maintenance since completion and is in ‘new condition’. It was designed and constructed by Klockner, a German engineering and construction firm, with design based on state-of-the-art Russian Kivcet technology. This technology is in common use around the world with two of the most important users being the Cominco Trail Smelter in British Columbia and the Glencore Porto Vesme Smelter on the island of Sardenia, Italy

•2013:

ENTRA EN OPERACIÓN DESPUES DE 25 AÑOS DE HABERSE CONSTRUIDO. •CAPACIDAD

DE 55 MIL TONELADAS DE CONCENTRADOS DE PLOMO - PLATA.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

TECNOLOGIA ALEMANA. INICIALMENTE PARA CONCENTRADOS DE COBRE Y NIQUEL. ALEMANIA: LURGI: DUISBURG/STOLBERG DEMOSTRACION (1981 -1986); 40,000 tpy de Pb bullion. CANADA: COMINCO: TRAIL (1989); 160,000 tpy. CHINA: CNIEC, BAIYIN; 52,000 tpa. (1990) ALEMANIA: BBH, STOLBERG; 80,000 tpy. (1991) KOREA DEL SUR: KOREA ZINC, ONSAN; 60,000 (1992)

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HORNO QSL

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HORNO QSL

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1. 2. 3. 4.

5.

ALIMENTACION: CONCENTRADOS, ALIMENTACION SECUNDARIA, FUNDENTES, CARBON Y POLVO DE DUCTO RECICLADO. REACCION SE PRODUCE DONDE LA ALIMENTACION FRESCA Y LA ESCORIA FUNDIDA SE ENCUENTRAN. SE PRODUCE METAL Y ESCORIA DE OXIDO DE PLOMO LA QUE PASA A LA ZONA DE REDUCCION. LA ESCORIA CON ALTO PLOMO (30   50 %) SE REDUCE UTILIZANDO CARBON Y OXIGENO. LA ESCORIA CON < 1% DE PLOMO PUEDE PASAR A RECUPERACION DE ZN. EL PLOMO SALE POR UN SIFON Y AL ESCORIA POR EL OTRO EXTREMO DEL HORNO.  – 

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1. GENERA PEQUEÑOS VOLUMENES DE GASES CON 10   20% DE SO2 QUE SE USA PARA PRODUCIR ACIDO SULFURICO. 2. ES POSIBLE RECUPERAR CALOR DE LOS GASES. 3. EL POLVO DE LOS GASES PUEDE TRATARSE PARA RECUPERAR EL ZINC MEDIANTE LIXIVIACION. 4. TECNOLOGIA FLEXIBLE QUE PUEDE PROCESAR CONCENTRADOS Y SCRAP DE PLOMO. 5. PUEDE UTILIZAR CARBON O GAS NATURAL COMO AGENTE REDUCTOR.  – 

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1. 2. 3. 4.

5. 6. 7.

TECNOLOGIA FINLANDESA APLICADA PRINCIPALMENTE A CONCENTRADOS DE COBRE Y NIQUEL DESDE 1970. SE REALIZARON PRUEBAS CON PLANTAS DE 29,000 tpy A INICIOS DE 1980. LA OPERACION ES SIMILAR A EL PROCESO KIVCET, DIFIERE EN QUE ESTE PROCESO TIENE DOS HORNOS SEPARADOS: UNO PARA FUSION Y UN HORNO ELECTRICO PARA LIMPIEZA DE ESCORIA. EL PLOMO REDUCIDO Y LAS ESCORIAS CON OXIDO DE PLOMO FLUYEN A TRAVES DE UN CANAL DESDE EL HORNO DE FUSION HASTA EL HORNO ELECTRICO DONDE SE REDUCE EL OXIDO DE PLOMO CONTENIDO EN LA ESCORIA USANDO COKE FINO. EL PLOMO BULLION PUEDE SER COLADO EN EL HORNO DE FUSION. LOS GASES CONTIENEN DE 50  65% DE SO2. ESTE PROCESO NO HA SIDO PROBADO A ESCALA INDUSTRIAL.  – 

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HORNO FLASH SMELTING - CONSUMO DE ENERGIA: OUTOTEC

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PRIMARIAS: (Me = METALES) PbS + O2 = Pb + SO2 FeS + 1.5 O2 = FeO + SO2 ZnS + 1.5 O2 = ZnO + SO2 2MeO + SiO2 = 2MeO.SiO2 SECUNDARIAS: Pb + 0.5 O2 = PbO FeO + 1/6 O2 = 1/3 Fe3O4

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•

•

•

•

REACCIONES FUERTEMENTE EXOTERMICAS. MEZCLA DE CONCENTRADOS, FUNDENTES Y AIRE PRECALENTADO A 500 °C DEBE SER MUY UNIFORME PARA ALCANZAR LAS MEJORES CONDICIONES DE REACCION. EL CALOR DE LOS GASES DE REACCION SON RECUPERADOS MEDIANTE UN CALDERO Y EL POLVO CONTENIDO EN EL A TRAVES DE UN BAG HOUSE O COTTRELL. LA TEMPERATURA PUEDE BAJAR HASTA 300 °C. LOS GASES SON USADOS PARA FORMAR ACIDO SULFURICO. EL PRODUCTO DE COLADA ES SACADO DEL HORNO Y SEPARADO EN PLOMO BULLION, MATA Y ESCORIA.

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1.

2. 3. 4. 5.

TECNOLOGIA AUSTRALIANA UTILIZADA PARA CONCENTRADOS DE COBRE, NICKEL Y ESTAÑO DESDE 1980. AUSTRALIA: MOUNT ISA (1983 Y 1985) 60,000 tpy. UK: BRITANNIA REFINED METAL (PLOMO SECUNDARIO). UTILIZA DOS HORNOS EN SERIE, UN HORNO PARA OXIDACION Y EL OTRO PARA REDUCCION. ESTE PROCESO FUNCIONA SIMILARMENTE AL PROCESO QSL. Y UTILIZA UNA LANZA QUE SOPLA OXIGENO, CONCENTRADOS, COKE FINO, FUNDENTES Y PETROLEO DENTRO DEL BAÑO FUNDIDO.

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HORNOS ISASMELT

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1. OXIDACION (PRIMER HORNO): PbS + 3/2 O2 = PbO + SO2 ZnS + 3/2 O2 = ZnO + SO2 FeS2 + 11/4 O2 = FeO1.5 + 2SO22 2. REDUCCION DE LA ESCORIA (SEGUNDO HORNO): Fe2O3 + C = 2FeO + CO PbO + 2FeO = Pb + Fe2O3

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Na2CO3, C PLOMO DE HORNOS

Pb, Cu, Sb, As, Ag, Au, Bi

CuS, Sb, As, Pb

DROSSING

REV. DROSS

CuS

DEZINCADO

DECOPERIZADO

Pb, Sb, As, Ag, Au, Bi NaOH, NaNO3

Ca-Mg

PROCESO HARRIS

Na3AsO4 Na3SbO4

Pb, Ag, Au, Bi Zn

SPEISS

PLOMO

Pb, Cu, Sb, As, Ag, Au, Bi  AZUFRE

MATTE

PROCESO PARKES

Zn, Pb, Bi

Pb, Bi

DEBISMUTIZADO KROLL-BETTERTON

NaOH

ZINC METALICO

DROSS DE Bi

Pb, trazas Xi

FINAL REFINING

CRISTALES Zn-Ag-Au

A REFINERIA DE PLATA

PLOMO REFINADO 49

Na2CO3, C

PLOMO DE HORNOS

DROSSING 450  550 C 0.05  0.08% Cu

MATTE, Cu=20%

REV. DROSS 1200 C

°

–

Pb, Cu, Sb, As, Ag, Au, Bi

CuS, Sb, As °

–

PLOMO Pb=90%

Pb, Cu, Sb, As, Ag, Au, Bi  AZUFRE

CuS

DECOPERIZADO 330 C 0.005% Cu °

Pb, Sb, As, Ag, Au, Bi

SPEISS, Cu=50%

2Pb+S2=2PbS S+Cu=CuS PbS+2Cu=Pb+Cu2S CuS+Cu=Cu2S

50

REACCIONES: 2As+2NaNO3+4NaOH=2Na3AsO4+N2+H2O

Pb, Sb, As, Ag, Au, Bi

2Sb+2NaNO3+4NaOH=2Na3SbO4+N2+H2O

Na3AsO4 PROCESO HARRIS

NaOH, NaNO3

Na3SbO4

Pb, Ag, Au, Bi Zn

PROCESO PARKES 450 C

Zn, Pb, Bi

°

ALEACIONES DE Zn-Ag-Au Ag2Zn3 (665 C) AuZn (725 C) °

DEZINCADO

CRISTALES Zn-Ag-Au

°

A REFINERIA DE PLATA 51

PROCESO HARRIS

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CADA DE CELDAS   REFINERIA DE PLOMO  – 

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CONSUMO DE ENERGIA: PROC. CONVENCIONAL Vs FUSION DIRECTA

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CELDA ELECTROLITICA   ELECTROREFINACION DE PLOMO  – 

H2SiF6 + Pb = Pb+2 + SiF6-2 + 2H+ + 2eReacción Cátodo: Pb+2 + 2e- = Pb Reacción Anodo: Pb = Pb+2 + 2e56