1. QU QUE E ES LA PIROMETALURGIA PIROMETALURGIA Y CUALES SON SUS VENTAJ VENTAJ AS Y DES VENTAJAS
La piro metalurgia es la rama de la metalurgia y de la electrometalurgia consistente en la obtención y refinación de los metales utilizando calor, como es en el caso de la fundición. La piro metalurgia es la técnica tradicional de extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus minerales o de sus concentrados por medio del calor. Se trata principalmente de extraer el metal del mineral, eliminar la ganga del mineral y purificar los metales Ventajas: Velocidades de reacción muy rápidas Producción elevada Grandes instalaciones Ideales para tratamiento de materias primas complejas y heterogéneas Desventajas: Poca selectividad y eficiencia de las reacciones químicas A veces es necesario repetir las etapas Problemas de contaminación ambiental por residuos gaseosos (SO2) y por ruidos Consumo energético elevado 2. QUE E S L A HI D R OME TA L UR G IA C UA L E S S ON S US V E NT A J A S Y D E S V E NT A J A S
La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas. En genera l los metales extraídos por esta técnica son provenientes de los minerales anteriormente lixiviados anteriormente lixiviados en medios sulfato, cloruro, amoniacal, etc. Metales como cobre, como cobre, níquel, níquel, vanadio, vanadio, cromo cromo y uranio, son uranio, son extraídos de esta forma. Ventajas: Bajo capital y costos de operación Posibilidad de tratar minerales pobres Alta selectividad y alto grado de separación en las reacciones químicas Alta pureza de los productos Fácil control y optimización Ausencia de polución por gases Menor consumo de energía a menas de baja ley Las soluciones y pulpas de proceso se puede transportar por sistemas de cañería cerradas.
Desventajas Velocidades de reacción lentas Poca producción por reactor o unidad productiva Sensible a variaciones en la composición de la alimentación Problemas en la eliminación y almacenamiento de los residuos sólidos generados Problemas con las aguas residuales y solidos Alto consumo de materiales de proceso, combustibles y energía eléctrica
3. E S QUE MATI MA TI ZE E L DIA D IA G R A MA D E OB TE NC IO N DE D E L C OB R E P A R A MATE MA TE R IA L E S S UL F UR A D OS Y O XID XI D A D OS
2
Minerales Oxidados
Minerales Sulfurados
4
4. CUAL ES LA MATER MATER IA PR IMA IMA DEL ALTO HORNO
Mineral de hierro Carbón de coque Fundente
5. C UA L E S S ON L A S E TA P A S D E L P R OC E S O HI D R OME TA L UR G IC O
Molienda y trituración Apilamiento Lixiviación Extracción Electrolisis Cátodo
6. QU QUE E ES LA LIXIVIACION LIXIVIACION Y PORQUE SE LIXIVIAN LIXIVIAN LOS OXIDOS OXIDOS
Extracción de la materia soluble de una mezcla mediante la acción de un disolvente líqu ido.
En este proceso se disuelve uno o varios valores minerales contenidos en una mena o en un concentrado, generalmente usando una solución acuosa del agente lixiviante. El término también se puede extender para incluir la disolución de materiales secundarios tales como chatarra, residuos y desechos. Se lixivian los minerales oxidados porque son fácilmente atacables por los ácidos. 7. CUAL ES EL SIGNIFICADO SIGNIFICADO DE PLS Y CUALES CUALES SON SUS SUS CAR ACTER ISTICAS ISTICAS
Significa Solución Liquida Preñada 8. QU QUE E HARIA USTED CON LOS RE SIDUOS SOLIDOS DE LIXIVIACION LIXIVIACION
Lixiviación produce una solución acuosa rica en los iones del metal valioso extraído (PLS, pregnant liquid solution) a partir de la cual debe ser posible separar este metal y recuperarlo con un alto nivel de pureza. Además se produce un residuo sólido o ripio, que idealmente tiene un contenido suficientemente bajo en los valores minerales lixiviados como para ser descartado a un botadero o tranque. Si el residuo sólido de la lixiviación queda impregnado con sales o precipitados que eventualmente pueden liberar agentes tóxicos, una vez expuestos al ambiente, antes de ser descartados el residuo debe ser adecuadamente tratado a fin de lograr la eliminación o estabilización de los potenciales compuestos contaminantes. 9. QU QUE E HARIA USTED USTED CON LOS EFLUENTE S DE UN PR OCE SO HIDROMETALUR HIDROMETALUR GICO
Cualquier efluente de un proceso hidrometalúrgico debe ser adecuadamente tratado antes de ser descartado, de modo de minimizar el impacto ambiental. En principio el tratamiento debe ser tal que el descarte final, cumpla con las restricciones ambientales impuestas en cada caso específico. Procesos comúnmente utilizados en la descontaminación convencional de un efluente son la precipitación química, el intercambio iónico y la electrólisis. 10. QU QUE E VA RIAB LES INFLU INFLUYEN YEN E N LA E LECC ION ION DE UN AGE NTE LIXIVI LIXIVIANTE ANTE
Naturaleza de la Mena o del material que hay que disolver. Posibilidades de regeneración. Precio y acción corrosiva. Condiciones operacionales tales como la temperatura, el tiempo de contacto, la concentración y el PH. 11. EXPLIQUE EXPLIQUE EL S IGUIENTE DIAGR AMA (TRE (TRE S CIR CULOS)
La fase acuosa que es la solución de lixiviación con la fase orgánica reactivo extractante con alta afinidad con el ion metálico a recuperar se mezcla y agita
6
vigorosamente de este proceso el ion metálico pasa de fase acuosa a fase orgánica y por decantación se divide en fase extracto orgánico cargado que es la capa superior que retiene el ion metálico de interés y fase acuosa de refino que es la capa inferior de los iones estériles. 12. QU QUE E E S LA E XTRA XTRA CCION POR POR S OLVENTES OLVENTES
- La extracción con disolventes es una operación de transferencia de masas en un sistema de dos fases líquidas. - Se basa en el principio por el cual un soluto (ión metálico) puede distribuirse en cierta proporción entre dos disolventes inmiscibles, uno de los cuales es usualmente agua y el otro un disolvente orgánico como benceno, keroseno, cloroformo o cualquier otro que sea inmiscible en el agua - La cinética de la extracción con disolventes es generalmente MUY RÁPIDA. - El requisito fundamental para poder beneficiarnos de esta ventaja es lograr un buen contacto entre ambas fases. Para ello es necesario realizar la mezcla con una agitación intensa. Pero debe tenerse cuidado, ya que si nos pasamos el tamaño de gota puede ser muy pequeño y podríamos llegar a perder mucho disolvente mezclado con la fase acuosa. De hecho esta es una de las causas habituales de bajo rendimiento de este tipo de procesos 13. COMO COMO ES TA COMPUES COMPUES TO EL DISOLVE NTE ORGA NICO
-el diluyente: El diluyente es un compuesto apolar e inmiscible en agua, barato, que sirve para transportar al extractante -el extractante: El extractante es el compuesto que reaccionará con el metal a extraer. los modificadores: Los modificadores sirven para evitar la reacción de otros metales con el extractante, o para incrementar la extracción. Son muy importantes 14. CUALES S ON LOS LOS OBJ ETIVOS ETIVOS DE SX
Se busca cumplir al menos uno, muchas veces dos y ocasionalmente tres objetivos: - Concentración de los metales disueltos con el objetivo de disminuir los volúmenes a procesar y así reducir los costos para el proceso siguiente. - Transferencia de los metales disueltos, desde una solución acuosa compleja a otra solución acuosa diferente, que simplifique el proceso siguiente. - La separación y purificación de uno o más metales de interés, desde las soluciones que los contienen, que suelen tener impurezas. La separación consiste ya sea en extraer él o los metales deseados desde las soluciones, o a la inversa, extraer las impurezas de la solución, dejando él o los metales deseados en ella. 15. QUE CONSIDER CONSIDER ACIONES SE DE BE TENER PA RA LA E LECC ION ION DEL DILU DILUYENTE YENTE
El diluyente: El diluyente es un compuesto apolar e inmiscible en agua, barato, que sirve para transportar al extractante. Consideraciones para la elección de los componentes de un disolvente: Diluyente Disolver al extractante en todas sus formas (iónicas, salinas, ácidas,...) Inmiscible con la fase acuosa Conseguir una viscosidad baja de la disolución orgánica para permitir buena mezcla, rápida reacción y evitar la formación de emulsiones con la fase acuosa que permanezcan estables Baja toxicidad, inflamabilidad, etc Estabilidad química frente a condiciones de proceso BARATO Habitualmente: Diluyente Queroseno. Frac. Diluyente: 70-95% 16. QUE QUE CONSIDERA CIONES CIONES S E DEB E TENER PA RA LA ELE CCION DEL MOD IF IC A D OR
Los modificadores: Los modificadores sirven para evitar la reacción de otros metales con el extractante, o para incrementar la extracción. Son muy importantes.
Modificadores: Son compuestos que:
bien aumentan la solubilidad del extractante en el diluyente, aumentando de este modo la extracción, o bien modifican la tensión superficial y con ello disminuyen las pérdidas de adsorción entre las fases, para que se separen mejor y no haya pérdidas por arrastre de la fase orgánica con la fase acuosa. El resultado final es un incremento de la extracción. con algunos modificadores se puede conseguir la selectividad de extracción entre dos cationes. La elección de un modificador depende de cada extracción concreta. Los mas conocidos y empleados son: alcoholes de cadena larga cuando el extractante son aminas TBP (fosfato de tributilo) y/o TOPO (óxido de trioctilfosfina) cuando el extractante es un ácido alkilfosfórico
17. QUE QUE CONSIDERA CIONES CIONES S E DEB E TENER PA RA LA ELE CCION DEL EXTRACTANTE
El extractante: El extractante es el compuesto que reaccionará con el metal a extraer. Extractante:
Capacidad de extraer el metal con un buen coeficiente de reparto Selectivo frente a impurezas Facilidad para la reextracción Baja solubilidad en la fase acuosa Soluble en el diluyente Estable frente a condiciones de proceso (extracción, limpieza, regeneración, reuso,..) Baja toxicidad Coste
18. DEFINA USTE USTE D CONCENTRA CION Defini ción.- E s un proces o de enriquecimiento, enriquecimiento, s eparando eparando del del meta metall o compues compues to metálic metálico o del materi material al res i dual que lo lo acompaña en el miner al. E s s eparado eparado debido debido a proces os de reducción de tama tamaño ño (c hancado hancado y molienda molienda), ), conc entrando por un lado las las partes de contenido úti l, en tanto tanto que el material material si n valor (relave) (relave) es des cartado. G eneral eneralme mente nte las las operaciones operaciones de concentración concentración de minerale mineraless cons is te en en la s eparación eparaci ón de un sólido s ólido de otro s ólido 19. CL AS ES DE C ONCENTR ACION QUE QUE P RINCIPIO FISICO O QUIM QUIMICO ICO ES UT UTILIZ ILIZADO ADO Y CUALE CU ALE S E S LA F UE UE R ZA QU QUE P PEE R MITE ITE S E PAR AR LA ME ME NA DE LA G ANGA CLASES DE PR INCIPIO FISICO- QU QUIM IMICO ICO FUER ZA DE SE PAR AC ION CONCENTRACION ME NA Y G A NG A
Concentración Gravimétrica Separación en Medios Densos Concentración Magnética
Concentración eléctrica
Densidad
Gravedad
Densidad del Fluido (Debe ser Alta Gravedad Especifica intermedia). Viscosidad del medio Denso debe ser lo mas bajo posible. Susceptibidad Magnética Atraccion o no frente a un magneto (Iman) Campo magnetico Separador magnetico. Conductividad Eléctrica Electricidad
8
Separador electrico de alta intensidad Propiedades superficiales Celdad de Flotacion
Flotación Espumante
Hidrofobicidad y/o hidrofilidad del mineral
Floculación selectiva
Adsorcion Especifica de un polimero y formación de Floculo.
Sedimentación (Sedimentador)
Coagulación Selectiva
Adsorcion Especifica de iones inorganicos y formación de un cuagulo.
Sedimentación (Sedimentador)
20. E XP L IQUE IQ UE E L P R IN C IP IO D E F L OT A C IO N
Definición.- La flotación es un proceso físico-químico que permite la separación de los minerales sulfurados y otros elementos del resto de los minerales que componen la mayor parte de la roca original. La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral útil y la ganga.
La primera flotación se denomina colectiva, donde el concentrado contiene dos o más componentes, y la segunda corresponde a la flotación selectiva, donde se efectúa una separación de compuestos complejos en productos que contengan no más de una especie individual. Un ejemplo de esto es la flotación de cobre y de molibdenita. 21. QUE E S E L C OL E C TO TOR R Y Q UE P R OP IE DA D TI E N E Y QUE Q UE E F E C TO S C A US A E N LOS L OS S UL F UR OS
Colector: es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que tiene la propiedad de adsorberse selectivamente en la superficie de un mineral y lo transforma en hidrofóbico. favorecen la condición hidrofóbica y aerofílica de las partículas de sulfuros de los metales que se quiere recuperar, para que se separen del agua y se adhieran a las burbujas de aire. Deben utilizarse seleccionando el mineral de interés para impedir la recuperación de otros minerales. 22. QUE E S E L E S P UMA NT E Y QUE Q UE OB J E TI V O C UMP L E
Espumante: Es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma, en la cual se encuentra el mineral de interés. alteran la tensión superficial de líquidos. Su estructura les permite agruparse hasta formar otra fase distinta del resto del fluido, formando una espuma que separa el mineral del resto de la ganga. Su objetivo es producir burbujas resistentes, de modo que se adhiera el mineral de interés. 23. QUE S ON L OS MOD IF IC A D OR E S D E P H Y P A R A Q UE S IR V E N, P ON G A 2 E JE M MPLOS PLOS
Modificadores: Estos reactivos de flotación y estos pueden ser de tres tipos: modificadores de pH, activadores y depresores. Modificadores de pH: ácidos y bases (Ejemplo: cloruro de hidrogeno HCl, hidróxido de sodio NaOH, etc.). Sirven para estabilizar la acidez de la pulpa en un valor de pH determinado, proporcionando el ambiente adecuado para que el proceso de flotación se desarrolle con eficiencia. 24. QUE S ON L OS A C TI V A D OR E S Y Q UE S ON L OS D E P R E S OR E S A cti vadores vador es : Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que ayudan al colector a
adsorberse en la superficie del mineral a flotar. Algunos agentes activadores son: ◦Sulfato de cobre : Activador en la flotación de esfalerita.
trato o acetato de plomo : Activador de estibnita y para reactivar súlfuro de cobre ◦Ni trato depresado con cianuro. También son activadores de silicatos y carbonatos. ◦Súlfuro de sodio : Activador de m inerales oxidados. ◦Súlfuro de hidrógeno : Para precipitar cobre en solución y permitir su recuperación
Depresores: Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos inorg ánicos que impiden la acción del
colector en la superficie del mineral. Se utilizan para provocar el efecto inverso al de los reactivos colectores, esto es, para evitar la recolección de otras especies minerales no deseadas en el producto que se quiere concentrar y que no son sulfuros. Algunos agentes depresores son: - Cianuro de sodio : Es un fuerte depresor de pirita, pirrotita, marcasita y arsenopirita. Tiene un menor efecto depresor en calcopirita, enargita, bornita, y en la mayoría de los minerales sulfuros, con la posible excepción de galena. - Cal : Es usada para depresar la pirita, así como otros sulfuros de hierro, galena y algunos minerales de cobre. - Sulfato de cinc : Se usa en conjunto con cianuro, o solo, para la depresión de esfalerita, mientras se flota plomo y minerales de cobre. - Permanganatos : Se usa para la depresión selectiva de pirrotita y arsenopirita en la presencia de pirita. - Ferrocianuro : Empleado en la depresión de sulfuros de cobre, en la separación cobre/molibdeno. 25. DE S C R IB A L A S C E L DA S ME C A NI C A S , C E L DA S NE UMA TI C A S Y TIP T IP O C OL UMNA UMN A Las celdas celdas de flota flotaci ci ón mecánic mecánic as tienen tres zonas típicas: una zona de alta
turbulencia a nivel del mecanismo de agitación, una zona intermedia de relativa calma, y una zona superior. La zona de agitaciones aquella donde se produce la adhesión partícula-burbuja. En esta zona deben existir condiciones hidrodinámicas y fisicoquímicas que favorezcan este contacto. La zona intermediase caracteriza por ser una zona de relativa calma, lo que favorece la migración de las burbujas hacia la superficie de la celda. La zona superior corresponde a la fase acuosa, formada por burbujas. La espuma descarga por rebalse natural, o con ayuda de paletas mecánicas. Cuando la turbulencia en la interfase pulpa-espuma es alta se produce contaminación del concentrado debido al arrastre significativo de pulpa hacia la espuma. Las celdas celdas de flotación flotación neumáticas neumáticas
El principio básico de diseño de las celdas neumáticas, consiste en asignar las diferentes tareas del proceso a dispositivos específicos. Unidades de aireación introducen aire finamente distribuido en el seno de la pulpa, mezclada previamente con reactivos de flotación en el exterior de la celda. Casi todas las partículas hidrofobicas, se adhieren ya en el interior de estos dispositivos de aireación, y en su camino hacia el recipiente de flotación, a las burbujas de aire densamente dispersados. La energía cinética requerida para la fijación de las partículas, proviene de la corriente turbulenta de la pulpa en el reactor. Esta corriente turbulenta es generada por la bomba de pulpa, instalada por delante de la unidad de aireación. La tarea del recipiente de flotación propiamente tal, al que se alimenta de pulpa aireada, es la de recoger las burbujas de aire con las partículas solidas adheridas y extraerlas con producto de espuma. Las celdas celdas de flotación flotación tipo c olumna
Las columnas de flotación funcionan con el mismo principio básico que las celdas de flotación mecánicas: la separación de minerales tiene lugar en una lechada de minerales agitada y/o aireada, donde las superficies de los minerales seleccionados se vuelven hidrofóbicas por acondicionamiento con reactivos de flotación selectivos. Sin embargo, en la flotación en columna no hay mecanismo mecánico que provoque la agitación. La
10
separación tiene lugar también en un recipiente (conocido como columna) mucho más alto que el ancho (o sección transversal) de la celda. Se introduce aire en la lechada, en la columna, mediante tubos rociadores, lo que crea un flujo de burbujas de aire a contracorriente. En comparación con las celdas mecánicas tradicionales la flotación en columna es más lenta, aunque permite una cinética mejorada. La flotación en columna ofrece muchas ventajas, por ejemplo: 1. Espacio ocupado en la planta es reducido : más capacidad de flotación instalada por unidad de superficie de edificio. 2. Bajo costo de capital : menos espacio, instalación eléctrica más sencilla. 3. No lleva agitador. 4. Menor costo de mantenimiento. 5. Mejor control del proceso. 6. Productos obtenidos son de mejor calidad: leyes más elevadas de la especie útil para recuperaciones similares. La capacidad de las columnas de producir concentrados de ley superior con recuperaciones similares deriva de la mejora que se consigue en la selectividad combinada con el lavado de espuma, que remueve la ganga arrastrada que generalmente está asociada con la pulpa de alimentación. En la limpieza de cobre, por ejemplo, se han reportado mejoras de ley de 2-4 %. 26. E XP L IQUE IQ UE L A F UNC UN C IO N DE D E L A S C E L DA S R OU OUG G HE R Celda Celdas R oug her : (Celdas devastadoras, o celdas de flotación primaria) Aquí se obtiene el
concentrado primario. Es el conjunto de celdas cuyas espumas se colectan juntamente con las de la celda donde se s e alimenta la pulpa al circuito. Es la celda que recibe la carga de pulpa del acondicionador o directamente del clasificador. 27. E XP L IQUE IQ UE L A F UNC UN C IO N D E L A S C E L DA S S C A V E NG E R Celda Celdas S caveng caveng er : (Celdas recuperadoras o Celdas agotadoras) Son las celdas donde
se realiza la recuperación de las especies valiosas que no han podido ser recuperadas en las celdas Rougher. Puede haber 1er. Scavenger, 2do.Scavenger, 3er. Scavenger, etc. dependiendo de la flotabilidad del mineral valioso. 28. E XP L IQUE IQ UE L A F UNC UN C IO N DE D E L A S C E L DA S C L E A NE R Y R E C L E A N E R Celdas Cleaner : (Celdas de limpieza) Son las celdas donde se hace la limpieza del
concentrado primario o el producto de la flotación Rougher. C elda eldass R eclea ecleaner : (Celdas de relimpieza) Son aquellas donde se efectúa la limpieza de
las espumas provenientes de las celdas Cleaner. Si es que hay más de dos etapas de limpieza las celdas de limpieza reciben el nombre de 1era. Limpieza, 2da. Limpieza, 3era. Limpieza, etc. Dependiendo de la dificultad que se tenga para alcanzar las leyes mínimas de comercialización que debe tener el concentrado final. Un ejemplo de circuito de flotación es el siguiente: 29. G R A F IQUE IQ UE UN C IR C UITO UI TO D E F L OT OTA A C IO N C ON 12 C E L D A S
