Metalurgia Extractiva del Plomo
Introducción El plomo abunda en los Estados Unidos, México, España, Los Balcanes, Bulgaria, Marruecos y PERÚ En el Perú el plomo se encuentra en yacimientos polimetálicos que se se extienden extienden a lo largo de toda la región andina Ranking de Producción del Perú
América Latina 1ero
Nivel Mundial 4to
Introducción El plomo abunda en los Estados Unidos, México, España, Los Balcanes, Bulgaria, Marruecos y PERÚ En el Perú el plomo se encuentra en yacimientos polimetálicos que se se extienden extienden a lo largo de toda la región andina Ranking de Producción del Perú
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Nivel Mundial 4to
Propiedades del Plomo El plomo es un metal blando, maleable y dúctil, que se empaña al contacto con el aire por formación de óxidos. El plomo tiene una densidad de 11.33 g./cc. Punto de fusión 327 o C; punto de ebullición 1,740 °C.
Usos del Plomo
Baterías y pilas. Revestimiento de cables eléctricos. Aparatos de rayos X. Pinturas. Redes de tuberías. Fabricación de tuberías. Fabricación de aleaciones. Blindaje protector de materiales radiactivos. Fuente de óxido para vidrio, cerámicas.
Minerales de Plomo
Galena (PbS). Ampliamente distribuido en todo el planeta.
Cerusita (PbCO3)
Anglesita (PbSO4)
Metalurgia del Plomo Tostación
Fusión Reductora
Refinación
Plomo
Tostación Los concentrados de sulfuro de plomo se tuestan con el fin de lograr una alta desulfurización (eliminación de sulfuro) y también la sinterización.
Con ello se constituye una carga adecuada para el siguiente proceso de fusión reductora. La sinterización se realiza en un horno de parrilla y succión.
Tostación •
Se obtiene un concentración máxima de 45% de Plomo.
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La concentración de sulfuro en la calcina debe de ser aproximadamente menor a 1%.
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La galena se mezcla con sílice, caliza y material fundente
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La piedra caliza se añade para favorecer la formación de óxido de plomo:
Fusión Reductora
La calcina se funden a escoria y plomo metálico no refinado,
Este plomo es llamado el “Plomo de Obra”.
Se usan diferentes tipos de hornos para la fusión de calcinas de plomo: horno de cuba, horno de manga. El aire inyectado por las toberas del horno facilita la oxidación de carbono del coque:
Las reacciones anteriores se llevan a cabo a 1440oC y se utiliza alrededor de 200 Kg de Coque por TM de Plomo.
Fusión Reductora
El óxido de plomo, PbO reaccionará ya sea con el carbón y/o con el monóxido de carbono (CO). De esta manera el plomo sinterizado es reducido a plomo metálico el cual se funde y se extrae por una piquera del fondo del crisol del horno.
Fusión Reductora
La carga del horno debe fundirse para que sea posible la separación por gravedad de las capas de escoria y metal.
La mayoría de los minerales de plomo se encuentran con sílice o piedra caliza, y estas gangas se combinan ya sea con el fundente de CaO o SiO 2 y con el FeO procedente de la tostación para formar una capa de escoria liquida en la parte superior de la masa fundida.
Fusión Reductora
Sin embargo, siempre existe la presencia de Cu y Co generando unas dos fases liquidas adicionales y bien diferenciadas. Cualquier cantidad de cobre, hierro o cobalto que haya en la carga del horno se combina con azufre o arsénico para formar mata o espeis.
Los metales preciosos son solubles en el plomo liquido,
Mientras que el Zn que contiene la carga se acumula en la escoria como ZnO
Fusión Reductora a) La escoria , Densidad = 3.6 g/ml.
En muchos casos la escoria tiene un alto contenido de Zn (16 %), por lo tanto la escoria tiene que se reciclada con la finalidad de recuperar al máximo del Zn. Además en algunos casos contiene hasta 2·% de Pb. b) La mata , Densidad = 5.2 g/ml.
Conformada por una mezcla de sulfuros de cobre, hierro y cobalto, CuS, FeS, CoS. c) El espeis , Densidad = 6.0 g/ml.
Conformado por arseniuro de hierro, Fe 3 As2 y arseniuro de cobalto, Co3 As2 d) El plomo de obra , Densidad = 11.3 g/ml.
Contiene Cu (en forma de mata, 5% aprox.), As, Bi, Sb y Metales
Primera etapa del tratamiento de concentrados calcinados de plomo
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
El plomo de obra contiene cantidades de impurezas de metales básicos, arsénico, antimonio, estaño, bismuto y cobre, que tiene que separarse antes de obtener el plomo en su forma final (plomo comercial). Además, de los metales preciosos, ( Au,Ag) deben extraerse
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA •
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Del plomo de obra se quiere: Eliminación de Ca, Mg, impurezas solubles. Recuperar el Cu, por ser un metal valioso. Eliminar el As, Sb y Sn, el arsénico porque da propiedades de endurecimiento al plomo. Eliminar Bi. Recuperar Au y Ag, metales preciosos.
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
Refinación a Fuego - Formación de Dros (remoción de impurezas constituidas por metales alcalinos) - Decoperizado ( Se recupera el Cu) - Reblandecimiento (As, Sb,Sn) Refinación Electrolítica
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA Refinación a Fuego En la refinación del plomo de obra hay varias etapas: - Formación de Dross - Decoperizado - Reblandacimiento Todos estos elementos se separan en una serie de operaciones de refinación a fuego que se hacen en escala relativamente pequeña en paillas o en pequeños hornos de reverbero. Luego hay 2 alternativas : - Se hacen lingotes para venta directa - O se hace una etapa adicional de Refinación Electrolítica
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
El plomo de obra es vaciado a pailas o enviado a hornos de reverbero para su refinación.
1) Formación del Dros - Para eliminar las impurezas solubles, se realiza mediante la formación del Dross - La operación de formación del Dross consiste en mantener el plomo fundido a una temperatura baja para que las impurezas disueltas en el plomo a temperatura elevada dentro del horno se separen y se eleven a la superficie al disminuir su solubilidad por acción de la temperatura.
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
Esta operación se realiza en pailas o en hornos de reverbero con capacidades de hasta 200 toneladas de metal liquido. El plomo de obra que sale del horno (930 o C) es vaciado en las pailas o el horno de reverbero donde la temperatura baja hasta 350 o C, (justo por encima del punto de fusión del plomo 327 o C) . Por este método es posible incluso separar el cobre
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
2. Recuperación de Cu ( Decoperizado) La etapa de recuperación de cobre, se realiza conjuntamente con la formación del Dross En este caso en el momento del rastrilleo se insufla azufre para formar un polvo negro de CuS el cual flota en la superficie de plomo liquido.
Este sulfuro es llevado a fundición
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
3. El Reblandecimiento. Es el segundo paso de la refinación a fuego. Este se realiza después de la formación de Dross y su objetivo es remover el arsénico, antimonio y estaño que se encuentra aun presentes en el plomo. Estas impurezas hacen al plomo duro y frágil, en vez de blando y maleable. Pero además, lo mas importante es que interfieren en la etapa de Recuperación de Ag
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA Proceso de oxidación selectiva Para esta etapa puede usarse un proceso de oxidación selectiva para eliminar estas impurezas, porque el As, Sb y Sn se oxidan más fácilmente que el Pb. Es frecuente que también el plomo haya disuelto algo de Bi pero este no se oxida con facilidad y por lo tanto aún no puede separarse en esta etapa. Esta operación se realiza de la siguiente manera: - después del Dross, la temperatura del plomo se eleva y el baño se agita con aire para inducir la oxidación.
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
El Sn , As y Ab se oxidan y los óxidos, que son insolubles , f lotan y son separados por rastrilleo.
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA Además de estos óxidos también se pueden formar: Sn3(SbO4)2. Esta etapa utiliza horno de reverberos y también pailas. El reblandecimiento puede hacerse de manera continua o intermitente. Si es de manera intermitente se trabaja a 500 o C y si es de manera continua a 800oC. Existe otro método alternativo para la eliminación de As, Sb y Sn, es el Proceso Harris.
REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA
Proceso Harris Este es un método químico que consiste en el calentamiento del plomo a una temperatura cercana a su punto de fusión, y se le añade después una mezcla fundida de hidróxido de sodio, NaOH y nitrato de sodio, NaNO3 como agente oxidante. Este método se usa habitualmente con contenidos muy bajos de As, Sb y Sn.
Recuperación de metales preciosos
Proceso Parkes Electro refinación
Proceso Parkes Al metal de plomo fundido se le añade un 1-2 % de Zinc.
El plomo y el cinc cundo están en estado líquido son prácticamente inmiscibles. La plata y el oro son mucho más solubles en Zinc líquido que en plomo líquido. Por ello, en virtud de la ley de distribución, casi la totalidad de los metales nobles se encuentran en el Zinc líquido, que flota en el plomo líquido. Mediante una decantación controlada se separa el plomo ya sin metales nobles y la solución de Zinc líquido . También se puede aislar la solución de Zinc del plomo ( ambos líquidos ) enfriando el sistema. La solución de Zinc solidifica a 420º C, temperatura a la que el plomo está líquido; siendo ahora mucho más sencilla su separación. Con lo cual se recuperan el oro y la plata.
Refinación Electrolítica Electro refinación El Au y la Ag son recuperados a partir de los lodos aniónicos en la etapa de electro refinación
Los ánodos de Pb son elaborados con el plomo libre de impurezas. Estos ánodos serán refinados electrolíticamente.
Refinación Electrolítica
Con este sistema se obtiene la pureza máxima del producto metálico y permite también la recuperación de impurezas valiosas. La refinación de ánodos de plomo suavizado se realiza por el Proceso Bretts, para obtener plomo libre de bismuto con una pureza de 99.99%.
Refinación Electrolítica Afino electrolítico del plomo. El electrolito usado es el hexaflúorsilicato de plomo (II), una de las pocas sales de plomo (II) solubles. Se utiliza esta sal debido el ácido fluorsilícico es muy estable y no es oxidante.