FUSIÓN DE MINERAL DE CALCOPIRITA
Presentado por: John Reyes Alarcon Andrea Piratova Piratova Aguilera Aguilera Manuel Tellez Fernandez Sneider Chiquillo Garcia
Presentado a: Ing. Claudia Patricia Molina Gallego
Pirometalurgia
Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Facultad de ingeniería Ingeniería Metalúrgica Tunja 2013
INTRODUCCIÓN
El cobre se extrae de explotaciones a cielo abierto y minas subterráneas, dependiendo de la ley del mineral y de la naturaleza del yacimiento de éste. Normalmente, el mineral de cobre contiene menos del 1 % de cobre en forma de minerales sulfurosos. Una vez extraído el mineral a la superficie, se machaca y tritura hasta convertirlo en polvo fino y después se concentra para su posterior procesado, en el cual es necesario llevar a cabo una serie de flotaciones para extraer algunas impurezas y así poderle hacer una tostación a muerte donde son eliminados los sulfuros a una temperatura entre 1000 y 12000 grados. En los proceso pirometalurgicos se utiliza calor para separar los metales deseados de otros materiales. En estos procesos se aprovechan las diferencias entre potenciales de oxidación, puntos de fusión, presiones de vapor, densidad y/o miscibilidad de los componentes del mineral cuando se funden.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar la fusión del mineral de cobre basándonos en el balance de carga llevado a cabo por los estudiantes.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Hacer el balance de carga dependiendo del concentrado obtenido de la flotación del mineral de cobre. Llevar a cobo la fusión del concentrado de calcopirita hasta obtener una mata o elemento puro. Analizar la mata obtenida de la fusión. Determinar la cantidad de escoria y la cantidad de metal que se obtuvo.
MATERIALES IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
Overol Guantas de carnaza Peto Tapabocas Careta Gafas
MATERIALES Y EQUIPO
Concentrado de cobre Horno de foso Fundentes Crisol Balanza
MARCO TEORICO CALCOPIRITA Químicamente es un desulfuro de hierro y cobre, de la clase 2 según la clasificación de los minerales. Los cristales son pseudotetraedros, corrientemente con recubrimiento de tetraedrita o tenantita. La mayoría de las veces se la encuentra en forma masiva y las pocas veces que se ven los cristales están muy maclados y aplanados. Forma una serie de minerales de solución sólida con la bornita (CuFeS2), sustituyendo gradualmente el anión sulfuro por el seleniuro.
AFINO Proceso de descarburación y eliminación de impurezas al que se somete el arrabio (hierro de primera fundición con alto porcentaje de carbono) para la obtención del acero.
FUSION El objeto de esta etapa es formar una fase de sulfuros liquidos, llamada mata, que contenga en llo posible todo el cobre alimentado y otra fase oxidada loquida llamada escoria, en lo posible exenta de cobre La escoria, pobre en el metal es caracterizada y descartada directamente o sometida a una etapa adicional de recuperación del metal, si su contenido es alto. La mata constituida fundamentalmente por sulfuros de Cu y Fe pasa a una etapa posterior de conversión por oxidación. La reacción que ocurre en la fusión:
2CuFeS2 + O2
Cu2S + 2FeS + SO2
Es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los átomos que vibran con más rapidez a medida que gana energía. El proceso de fusión de la materia es el mismo que el de fundición, pero este término se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se licuan a altas temperaturas, y a sólidos cristalinos. Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusión, el calor que se suministra es absorbido por la sustancia
durante su transformación, y no produce variación de su temperatura. Este calor adicional se conoce como calor de fusión. El término fusión se aplica también al proceso de calentar una mezcla de sólidos para obtener una disolución líquida simple, como en el caso rompan, desaparezca la distribución regular o lo que es lo mismo la estructura cristalina y se inicie el paso al estado líquido, es decir la fusión.
REACCIONES EN UN CONVERTIDOR
CALCINACIÓN Es el proceso de calentar una sustancia a temperatura elevada, (temperatura de descomposición), para provocar la descomposición térmica o un cambio de estado en su constitución física o química. El proceso, que suele llevarse a cabo en largos hornos cilíndricos, tiene a menudo el efecto de volver frágiles las sustancias. Los objetivos de la calcinación suelen ser:
eliminar el agua, presente como humedad absorbida, « agua de cristalización» o «agua de constitución ártica » (como en la conversión del hidróxido férrico en óxido férrico); eliminar el dióxido de carbono (como en la calcinación de la piedra caliza en cal en un horno de cal), el dióxido de azufre u otro compuestos orgánicos volátiles; para oxidar (calcinación oxidante) una parte o toda la sustancia (usado comúnmente para convertir menas sulfurosas a óxidos en el primer paso de recuperación de metales como el zinc, el plomo y el cobre); para reducir (calcinación reductora) metales a partir de sus menas (fundición).
Hay unas pocas finalidades más para las que se emplea la calcinación en casos especiales (por ejemplo, el carbón animal). Puede llegar a una temperatura máxima de 1200 °C. Su numeración para aumentar su temperatura depende de 10-10. Para protección y cuidado no se debe tomar la muestra directamente con las manos. Las reacciones de calcinación pueden incluir disociación térmica, incluyendo la destilación destructiva de los compuestos orgánicos (es decir, calentar un material rico en carbono en ausencia de aire u oxígeno, para producir sólidos, líquidos y gases). Ejemplos de otras reacciones de calcinación son la concentración de alúmina calentando bauxita, cambios de estado polimórficos como la conversión y las re cristalizaciones térmicas como la desvitrificación del cristal. Se suelen someter a procesos de calcinación materiales como los fosfatos, la alúmina, el carbonato de manganeso, el coque de petróleo y la magnesita marina.
PROCESO PIROMETALURGICO Para producir metales refinados se utilizan generalmente dos tecnologías de recuperación, los procesos pirometalúrgicos y los hidrometalúrgicos. En los proceso pirometalurgicos se utiliza calor para separar los metales deseados de otros materiales. En estos procesos se aprovechan las diferencias entre
potenciales de oxidación, puntos de fusión, presiones de vapor, densidad y/o miscibilidad de los componentes del mineral cuando se funden.
MATA Solución liquida homogénea que se compone principalmente de las siguientes Cu2S, FeS, Fe3O4, PbS, ZnS.
ESCORIA Solución liquida que se compone de las siguientes especies; Fe2SiO4, SiO2, Al2O3, CaO, MgO y otros óxidos metálicos
GASES Se componen de SO2 , N2, O2, H2O, CO Y CO2; el contenido de SO2 puede variar entre el 2 y 80 porciento.
DESARROLLO EXPERIMENTAL 1. Se procedió primero que todo a prender el horno, que previamente se limpió y alisto para este procedimiento. 2. Mientras el horno llegaba a la temperatura deseada que eran 1000 °C, se preparó la carga basada en lo siguiente:
Muestra de calcina: 2150,2 g Bórax:1290,12 Carbonato de sodio:430,04 g Carbonato de calcio:430,04 g Sílice: 1290,12 g Carbón de leña:129,012 g Nitrato de potasio:301,03 g
3. Se revolvió la calcina con la carga hallada anteriormente. 4. Se colocó el crisol dentro del horno de foso cuando este alcanzó una temperatura de 1000 grados.
5. 6. 7. 8. 9.
Se esperó el tiempo necesario para que se realice la fusión completa. Se retiró el crisol del horno, se coló y esperamos a que enfriara. Retirar el crisol de horno. Se escogió la mata y la escoria. Se dejó ordenado y limpio el laboratorio.
La mata hallada fue de: 211,20 g de Cu La escoria fue de: 1162,6 g de escoria
ANALISIS DE RESULTADOS Y CUESTIONARIO
Escriba el balance de carga que realizaron partiendo de la cantidad de calcina obtenida, hallando el porcentaje en peso de cada material utilizado. CALCINA OBTENIDA = 2150,2
Diga las ventajas y desventajas de la vía piro metalúrgica en la obtención de minerales.
VENTAJAS 1. Las velocidades de reacción son muy rápidas. 2. Tienen una producción elevada. 3. Ideales para tratamiento de materia primas complejas y heterogéneas. 4. Apto para recibir alimentaciones de minerales complejos. 5. Idónea para recibir alimentaciones heterogéneas formada por minerales de diversas precedencias. DESVENTAJAS 1. 2. 3. 4.
Poca selectividad y eficiencia de las reacciones químicas. Problema de contaminación ambiental por residuos gaseosos. Procesos que tanscurren a menudo en varias etapas. No apta para el tratamiento de mierales pobres.
Consulte el objetivo de utilizar carbonato de calcio en la carga y qué ventajas se obtienen.
OBJETIVO bajar el punto de fusión de la fusión.
VENTAJAS 1. Escorificar al cobre 2. Obtener recuperaciones de metales precioso muy similares a los datos referenciales. 3. Disminuir costos, tanto en la compra de compuestos químicos, como en el consumo de energía
Escriba la cantidad de mata y escoria obtenida, además analice si esta fusión sería rentable industrialmente y porque. Mata obtenía: 211,20 g Cu Escoria: 1162 g Esta fusión no sería industrial mente rentable, ya que se obtuvo un porcentaje de mata muy bajito comprado con la escoria.
CONCLUSIONES
Se logró obtener los botones de Cu a partir del concentrado de calcopirita. La tostación es un proceso muy importante para obtener un buen resultado en la fundición. Se halló una mata de 211,02 g de Cu La escoria resultante es muy alta, comparada con la mata. Hay que mejorar el proceso de fusión, para obtener mejores resultados
INFOGRAFIA
http://www.aim.es/publicaciones/bol2/13_Metalurgia_Cobre.pdf
http://www.ehowenespanol.com/fundir-cobre-horno-como_144833/
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ca.htm
