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Fecha: PROGRAMA ACADÉMICO: INGENIERIA METALURGICA SEMESTRE: VI ASIGNATURA: PIROMETALURGIA PRÁCTICA No. 7 TOSTACIÓN OXIDANTE (CALCOPIRITA) INTRODUCCION La tostación es una operación preparatoria de los minerales de tipo pirometalúrgico. En su forma oxidante se utiliza para transformar los sulfuros metálicos minerales en óxidos y/o sulfatos, por reacción con el oxígeno del aire a temperaturas entre 500 y 900 grados, facilitando la extracción por ambos métodos. El sistema químico-físico correspondiente está compuesto de: metal, azufre y oxígeno (Me-S-O), y admite un máximo de cinco fases en equilibrio. Al operar a temperatura constante se reducen a cuatro. Tres son combinaciones del metal, su sulfuro, su óxido y su sulfato y la cuarta está constituida por una mezcla de gases sometidos a una presión externa de 1atm. Cuando coexisten con el gas solo dos fases condensadas, el sistema, en condiciones isotermas, tiene un grado de libertad y las líneas de equilibrio son representables en el plano coordenado de dos dimensiones. El estudio gráfico del equilibrio de estos sistemas ternarios con una restricción se realiza mediante el diagrama isotérmico de Kellogg-Ingraham. La operación industrial se realiza en presencia del aire atmosférico y a temperaturas entre 500 y 900 grados, que siendo superiores a la de ignición de la reacción no superan el punto de reblandecimiento de la carga. La tostación consiste en el cambio de la composición química de un mineral metálico por reacción a alta temperatura, pero sin cambio de su estado sólido, con las sustancias gaseosas de la atmósfera del horno. La tostación, como la calcinación, es una operación de naturaleza química pero, a diferencia de ésta, no se plantea eliminar materia inerte sino tan sólo transformarla, sus efectos sobre la concentración metálica de la menas son escasos. La tostación es una preparación aplicable tanto a la extracción pirometalúrgica como hidrometalúrgica, ya que sus fines son diversos en dependencia de la naturaleza del mineral: óxidos, sulfuros, etc, y del reactivo gaseosos utilizado: oxígeno, oxido de carbono, cloruros, pudiéndose distinguir, según sea éste, tres tipos básicos: oxidante, reductora, y clorurante, de las cuales la más característica es la primera, realizada sobre sulfuros en presencia de aire, que corresponde con el concepto estricto del término. 1. OBJETIVO Eliminar el azufre presente en el concentrado de mineral de cobre (calcopirita) utilizando el proceso de tostación y obtener un calcinado para su uso posterior en proceso de fusión.
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2. PRELABORATORIO Lea cuidadosamente la totalidad de la guía y amplíe la lectura mediante consulta bibliográfica sobre las unidades y cálculos de concentración de soluciones. 3. CONSIDERACIONES TEORICAS La tostación es un paso en la transformación de ciertas menas. Más específicamente, el tostado es un proceso metalúrgico que implica reacciones sólido-gas a temperaturas elevadas con el fin de purificar el componente metálico. A menudo antes del tostado, el mineral ya ha sido parcialmente purificado, por ejemplo, por flotación en espuma. El concentrado se mezcla con otros materiales para facilitar el proceso. La tecnología es útil, pero también es una grave fuente de contaminación atmosférica. El proceso de tostación consta de reacciones térmicas de sólido-gas, Estas pueden incluir oxidación, cloración, sulfatación, en la industria se denomina el tipo de tostación según la reacción que se requiera, el tipo de tostación se maneja haciendo un control de la temperatura y empleando los diagramas de equilibrio Me-O-S (donde Me es el metal de estudio). En la tostación, el concentrado de mineral o se trata con aire muy caliente. Este proceso se aplica generalmente a los minerales de sulfuro. Durante la tostación oxidante, el sulfuro se convierte en un óxido, y el azufre se libera como dióxido de azufre, un gas. El producto gaseoso de sulfuro de la tostación, el dióxido de azufre (SO2) se utiliza a menudo para producir ácido sulfúrico. Muchos minerales de sulfuro contienen otros componentes tales como el arsénico que se liberan al medio ambiente. Hasta principios del siglo XX, el tostado se iniciaba por la quema de madera en la parte superior del mineral. Esto aumenta la temperatura del mineral hasta el punto el azufre contenido pase a ser su fuente de combustible, y el proceso de tostado podría continuar sin fuentes de energía externas. Las primitivas tostaciones se realizaban en "hogares" abiertos, los tostadores, donde se agitaban manualmente (una práctica conocida como "rabbling" en inglés), utilizando como herramientas en forma de rastillo para exponer el mineral sin tostar al oxígeno para continuar la reacción. 4. 5.
EQUIPOS Y MATERIALES Concentrado de mineral de cobre (calcopirita) Bandeja o recipiente cerámico refractario Balanza Mufla Instrumentos de agitación IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD Overol Guantes resistentes al calor Peto Tapabocas
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Careta
6. PROCEDIMIENTO a. 6.1 Pese y cargue en las bandejas refractarias el concentrado de mineral que obtuvo del proceso de flotación. b. 6.2 Coloque la bandeja de material refractario dentro de la mufla. c. 6.3 Encienda la mufla y espere que esta alcance los 350°C, agite el material a tostar continuamente para que el oxígeno del aire reaccione con el concentrado del mineral y haya una tostación uniforme. d. 6.4 Continuar el proceso hasta alcanzar los 950°C. e. 6.5 Haga un control de temperatura estricto para lograr el producto que se requiere, guíese por los diagramas de equilibrio Cu-O-S. f. 6.6 El proceso debe durar mínimo 8 horas. g. 6.7 Después de frio el horno retire la bandejas con el calcinado producto de la tostación pese el mismo. h. 6.8 Guarde el producto de la tostación para posterior fusión. 7. PREGUNTAS 7.1 ¿De qué variables depende la velocidad de la tostación? 7.2 ¿Qué reacciones se presentan en el proceso de la tostación del mineral de cobre 7.3 A nivel industrial ¿Qué beneficios aporta este proceso? 7.4 Expliquen qué objetivo cumple la tostación a muerte, porqué y para qué se realiza? 7.5 Realicen la gráfica respectiva con los datos anotados. 7.6 Presente la reacción físico-química de la tostación oxidante para el concentrado de cobre. 7.7 Consulten mediante qué forma se comprueba que la tostación a muerte fue un éxito y realícenla al mineral tostado, anotando las características observadas. 8. ELABORACION DE INFORME El informe debe presentarse en Normas Icontec actuales y debe contener como mínimo: Título Introducción Materiales y métodos Análisis y discusión de resultados Preguntas Conclusiones Bibliografía e Infografía 9. BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA Reporte las referencias bibliográficas consultadas.
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