Pirometalurgia Del Cobre

PIROMETALURGIA DEL COBRE

TEMARIO

INTRODUCCION

REACCIONES QUIMICAS

DESCRIPCION DE PROCESOS

CONCLUSIONES

INTRODUCCION

RUTAS DE PRODUCCIÓN:

PIROMETALURGIA: minerales sulfurados.

HIDROMETALURGIA: minerales oxidados.

En la región andina, aproximadamente el 90 % de los yacimientos corresponden a minerales sulfurados

FACTORES DE SELECCIÓN DE PROCESOS UNITARIOS O INTEGRADOS:

FACTORES AMBIENTALES

GASES:

Emisiones límites para SO2

Emisiones límites para material Particulado

LIQUIDOS:

Emisiones límites para Enfluentes Líquidos (Riles)

SOLIDOS:

Manejo y disposición final de Sólidos ( Ris)

REACCIONES QUIMICAS

FUNDAMENTOS

“QUÍMICAMENTE”

El proceso de fusión - conversión representa una progresiva oxidación del hierro y del azufre contenidos en el concentrado.

“RAZÓN FUNDAMENTAL”

Que posibilita la producción de cobre metálico mediante esta secuencia de procesos oxidantes es la mayor afinidad del hierro por el oxígeno, relativa a la del cobre.

SECADO DE CONCENTRADO

Disminuir la humedad de los concentrados de 8 - 10 % hasta 0.2 %.

Métodos modernos de fusión requieren de concentrados secos para reducir consumos energéticos y facilitar el transporte a los equipos de fusión.

FUSIÓN PRIMARIA

Descomposición de las fases sulfuradas, fusión y oxidación parcial del hierro, azufre e impurezas a temperaturas sobre 1000ºC, formando tres fases diferentes:

Eje o mata

Escoria

Gases (incluido arrastre de polvos)

DESCOMPOSICIÓN Y FUSIÓN DE FASES SULFURADAS Y OXIDACIÓN DEL AZUFRE

Calcopirita 2 CuFeS2 + O2 Cu2S + 2FeS + SO2

Covelina 2CuS + O2 Cu2S + SO2

Bornita 2Cu5FeS4 + O2 5Cu2S + 2FeS + SO2

Enargita 2Cu3AsS4 + 2O2 3Cu2S + As2S3 + 2SO2

Pirita FeS2 + O2 FeS + SO2

MATA

Solución líquida homogénea que se compone principalmente de las siguientes Especies:

Cu2S, FeS, Fe3O4, PbS, ZnS.

Eje = 45 - 69 % Cu

Metal Blanco = 70 - 78 % Cu

ESCORIA

Solución líquida que se compone de las siguientes especies:

Fe2SiO4, SiO2, Al2O3, CaO, MgO, otros óxidos metálicos.

Contenido de Cu = 2 - 10 %

GASES

Se componen de:

SO2, N2, O2, H2O, CO y CO2

El contenido de SO2 en los gases puede variar entre 2 y 80 % según la tecnología de fusión que se esté utilizando.

CONVERSIÓN

El objetivo de la conversión es eliminar el hierro y el azufre del eje, para producir finalmente cobre metálico.

El proceso tradicional de conversión es discontinuo, autógeno y se divide en dos etapas: soplado a escoria y soplado a cobre.

SOPLADO A ESCORIA

FeS + 3/2 O2 FeO + SO2 ∆H298 = - 462.41 kJ/gmol FeS

FeO + 1/6 O2 1/3 Fe3O4 ∆H298 = - 105.5 kJ/gmol FeO

FeO + 1/2 SiO2 1/2 Fe2SiO4 ∆H298 = - 17.25 kJ/gmol FeO

SOPLADO A COBRE

Cu2S (l) + O2 2Cu (l) + SO2 ∆H1500 = - 219.7 kJ/gmol Cu2S

Cu2S (l) + 3/2 O2 Cu2O (l) + SO2 ∆H1500 = - 345.2 kJ/gmol Cu2S

Cu2O (l) + 1/2 Cu2S (l) 3Cu (l) + SO2 ∆H1500 = 15.6 kJ/gmol Cu2O

PROCESO DE REFINACIÓN A FUEGO

OBJETIVO:

Obtención de ánodos de calidad superficial y química adecuada para su posterior electro refinación.

ETAPAS:

Oxidación del azufre y otras impurezas reducción del oxígeno generado por sobre oxidación del cobre.

PRODUCTO FINAL:

Cobre anódico (99.6 % de Cu, 10 - 100 ppm S y 500 - 2000 ppm de oxígeno).

ETAPA DE OXIDACIÓN

REMOCIÓN DE AZUFRE:

S (en Cu (l)) + O2 (g) ------> SO2

b) DISOLUCIÓN DE OXÍGENO:

1/2 O2 (g) -------> O (en Cu (l))

ETAPA DE REDUCCIÓN

H2 (g) + O (en Cu(l) -------> H2O (g)

CO (g) + O (en Cu(l) -------> CO2 (g)

Si se utiliza un hidrocarburo como reductor este se mezcla con vapor de agua (20 % de exceso sobre el valor estequiométrico) para evitar el craqueo (formación de hollín):

C10H22 + 10 H2O (g) ------> 10 CO (g) + 21 H2 (g)

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