Técnica Clásica de la Pirometalurgia del Plomo

Técnica Clásica de la Pirometalurgia del Plomo.

El plomo, Pb, número atómico 82, peso atómico 207,21 está en el grupo cuatro de la tabla periódica y el subgrupo que contiene el germanio y estaño.

El mineral de plomo es llamado galena, PbS, el cual contiene principalmente sulfuros y silicatos. En la flotación encontramos diferentes tipos de contaminantes y variaciones del plomo.

Fig. 1 - Galena PbS

Los procesos principales de la pirometalurgia del plomo son:

 Sinterización (Conversión de sulfuros a óxidos)

 Reducción de oxido de plomo (Reducir con coque los Óxidos)

 Refinación del bullón. (Remoción de impurezas tales como Cu, Sb, As, Ag, Zn Bi, etc.)

PROCESO CONVENCIONAL DE FUSION REDUCTORA DE PLOMO

Fig. 2 Diagrama de flujo proceso clásico del plomo para la obtención de plomo

Sinterizado

En la sinterización tenemos dos pasos insertos, que son la tostación y sinterización, en la tostación es la transformación de sulfuros a óxidos inyectando aire enriquecido con oxigeno, y simultáneamente producimos una “galleta” que es el material de salida de la tostación con características, como una dureza, porosidad que dan mejor rendimiento al horno de soplo.

En esta operación es importante no rebasar los 1000 ºC por la posible evaporación de plomo, es importante resaltar que, el azufre no totalmente se ausenta queda un poco en el la sinterizacion.

En este tipo de sintetizadores, existen dos tipos el de corriente ascendente (updraught) y descendente (downdraught), en estos dos casos, el mejor es de aire ascendente.

Las características principales de la sinterizacion son la eliminación de azufre, resistencia del sinter (galleta), velocidad de producción del sinter, permeabilidad de la cama de sinter, y temperatura de la cama, estas condiciones se analizaron de una manera empírica. Si alguno de estos valores está por fuera de los estándares, el sinter será afectado en la calidad.

Fig. 3 Sinterizador tipo descendente

En el mecanismo del proceso de la sinterizacion, los cuales van llevando a este por distintas etapas y son los siguientes.

 Zona Seca

 Zona de Reacción

 Zona de combustión

 Zona de Enfriamiento

Los gases son pasados a través de la carga a una temperatura de aproximadamente 100 ºC esto para la mayor evaporación de agua, teniendo una salida de 60 ºC.

Zona Seca

Los gases salientes de la zona húmeda ayudan a ir calentando el material para posteriormente estar en la zona de reacción.

Zona de Reacción

Esta se asume en el punto en el cual la presión parcial de oxigeno ha caído suficientemente como para permitir que el PbS exista en estado gaseoso.

PbS (g) + 2PbO (l) = 3Pb (l) + SO2 (g)

Zona de Combustión

En esta área, es cuando el material es oxidado.

Zona de Enfriamiento

El sinter es enfriado mientras que el aire ascendente se precalienta.

Temperatura de la cama ºC

Fig. 4 Diagrama de temperatura en el proceso de sinterizacion

Ventajas.

 El uso de aire enriquecido en el horno de soplo disminuye los tiempos de residencia e incrementa la producción de bullón por unidad de tiempo.

 El volumen de gases que se produce es menor con el uso de aire enriquecido.

 La eficiencia térmica del proceso es alta por el movimiento a contracorriente de la carga sólida y los gases calientes pero hay muchas fugas y puntos de transferencia.

Desventajas.

 Manejo de gases y emanaciones al ambiente.

 Baja intensidad del proceso.

 Altos consumos de energía (coque-horno de soplo).

 Incumplimiento de restricciones ambientales (ecológicas).

 Costos de operación elevados.

 Plantas complicadas y obsoletas.

 Serios problemas de operación en la etapa de sinterización.

 Recirculación de grandes cantidades de sinter en esta etapa 20-30 % del costo de operación es debido al combustible.

Proceso de Fundición en Horno de Soplo

El horno de soplo se utiliza para la fundición de plomo, diferente al alto horno que es utilizado para fundición de Hierro.

Características del horno de soplo.

Las condiciones de operación de reducción son mucho menos severas que las de un alto horno hierro, ya que en este tipo de horno es importante el no reducir al Fe, y solamente al Pb, su estructura es rectangular con toberas similares a las del alto horno colocadas en la parte inferior

El aire inyectado por las toberas del horno facilita la oxidación del carbono del coque a CO y CO2 a una temperatura de 1440 °C. El CO caliente que se forma, junto con el carbono caliente procedente del coque, reduce el óxido de plomo sinterizado a plomo metálico, el cual se funde a dicha temperatura y se extrae por piquera del fondo del crisol del horno.

La mayoría de los minerales de plomo se encuentran con sílice o piedra caliza y estas gangas se combinan ya sea con un fundente de CaO o SiO2 y con el FeO procedente de la tostación para formar una capa de escoria líquida arriba del metal. Cualquier cantidad de Cu, Fe, Co o Ni que hay en la carga del horno se combina con azufre o arsénico para formar mata o speiss. La mata y el speiss tienen densidades intermedias entre el plomo y la escoria. Estos productos se extraen de la escoria y se separan de esta en uno o dos sedimentadores externos. Si solo hay una pequeña cantidad de mata, toda es soluble en plomo y no se formará la capa separada de mata.

La temperatura del crisol es de aproximadamente 1200 ºC, esta refractado con ladrillo de magnesita y en la parte superior del horno esta recubierto con ladrillo refractario, de igual manera que el alto horno tiene chaquetas de agua que le mantienen la temperatura del trabajo menor.

El sinter, escorificantes y coque son cargados por capas, esta será fundida a bullón de plomo y con una escoria de FeO-CaO-SiO2 con 15-20% ZnO y 3%PbO, el carbón cargado reacciona con PbO para formar CO2 con preferencia a CO, con relación a esto quedaran las condiciones necesarias para que se mantenga oxidado el Fe y Zn.

Fig. 5 Horno de Soplo

La tecnología que puede mejorar el proceso.

 Sangrado continuo del horno de soplo (desarrollado en los años 50-60)

 Enriquecimiento de oxigeno al aire inyectado

 Efecto del sinter en el rendimiento del horno de soplo

 Sangrado continuo

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