Informe 2 - Aglomeración, Calcinación, Ensayo Al Fuego y Tostación de Minerales

LABORATORIO DE PIROMETALURGIA AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓN Y TOSTACIÓN DE MINERALES

LABORATORIO DE PIROMETALURGIA PIROMETALURGIA

Informe 2 AGLOMERACIÓN, AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓN, ENSAYO AL FUEGO Y TOSTACIÓN DE MINERALES MINERALES

Presentado por MIGUEL ÁNGEL JAIMES PINTO YIRETH TATIANA CORREDOR GARCÍA JULIETH ANDREA RAMÍREZ JEREZ

Grupo D

Presentado a Msc. JHON FREDDY PALACIOS

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES UNIVERSIDAD INDUSTRIAL INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA, BUCARAMANGA, OCTUBRE DEL 2013


OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Estudiar y analizar los procesos de aglomeración, calcinación y tostación de minerales.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar las variables que influyen en los procesos de aglomeración por peletización y briquetización, para un mineral laterítico. Analizar el proceso de calcinación a los pellets, briquetas y piedra caliza. Realizar el análisis termodinámico y cinético de la calcinación del carbonato de calcio y de un mineral laterítico aglomerado. Calcular la ley de oro de una muestra de mineral con base en el método de ensayo al fuego.


OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Estudiar y analizar los procesos de aglomeración, calcinación y tostación de minerales.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar las variables que influyen en los procesos de aglomeración por peletización y briquetización, para un mineral laterítico. Analizar el proceso de calcinación a los pellets, briquetas y piedra caliza. Realizar el análisis termodinámico y cinético de la calcinación del carbonato de calcio y de un mineral laterítico aglomerado. Calcular la ley de oro de una muestra de mineral con base en el método de ensayo al fuego.


MARCO TEÓRICO PROCESOS DE AGLOMERACIÓN DE MINERALES La aglomeración de minerales es un proceso que se realiza mezclando el mineral con un aglomerante como el agua, en un determinado tiempo, mediante el uso de equipos que permiten compactar las las partículas finas de un mineral, mineral, para obtener trozos de mayor tamaño homogéneos denominados pellets o briquetas, que se caracterizan por estar adheridos fuertemente, y tener propiedades diferentes a las del mineral inicial; se mezclan con polvo de carbón para aprovechar residuos de combustible o para facilitar los procesos de reducción. Los aglomerantes que se pueden usar en minería son: cal, cemento, más comúnmente utilizado en la industria de la construcción, magnesia, dolomita calcinada, cloruro de calcio, floculantes, estos últimos muy usados para aumentar la velocidad de sedimentación de partículas en concentrados. Este proceso se utiliza principalmente para reducir la pérdida de minerales en su manipulación, transporte, almacenamiento almacenamiento y procesamiento. Los principales procesos de aglomeración de minerales son: peletización y briquetización. briquetización. Peletización

Fig.1. Pellets de mineral laterítico. Fuente: http://www.sadim-asturihttp://www.sadim-asturias.com/castellano/productos.html

Por medio de este proceso se consiguen aglomerados esféricos de partículas finas de mineral de hierro mezclado con diversos aglomerantes y aditivos (caliza, dolomita, combustibles sólidos, otros), los cuales son consolidados a altas temperaturas, para alimentación de altos hornos y hornos de reducción directa (Fig.1).

El proceso consta de dos partes: al mineral un aglomerante (bentonita, (bentonita, agua, cal o melaza), mezcla que es introducida dentro de un disco peletizador que gira alrededor de un eje inclinado con respecto a la horizontal y con el transcurso del tiempo se van formando formando núcleos de mineral aglomerado aglomerado que empiezan a rotar y a adherir cada vez mas partículas formándose formándose una esfera de mineral llamada pellet que llega a medir entre entre 10 y 20 mm de diámetro. diámetro. Durante todo el proceso de peletización, los aditivos son empleados para mejorar la operación y la economía del proceso. Formación de

esferas (pellets verdes): Consiste en adicionar


Proceso de secado y calcinación: calcinació n: Tiene como finalidad eliminar la humedad presente

y obtener finalmente los pellets secos de mineral aglomerado. Se obtiene un material poroso y resistente. resistente. Variables que intervienen en el proceso de peletización Variables operacionales Velocidad de rotación del disco. Ángulo de giro. Variables que inciden en la aglomeración Cantidad de agua. Granulometría. Porcentaje de aglomerante utilizado. Importancia de la peletización La aglomeración en forma de pellets demuestra ser una excelente carga para el horno debido a las siguientes propiedades: Su forma esférica y su rango de tamaño dan una carga capaz de ser igualmente distribuida en el horno. Esto reduce la formación de canales y promueve un buen contacto gas-sólido con alta transferencia de masa y calor en el horno. Los pellets son homogéneos en composición química. Briquetización

Fig.2. Briqueta de mineral laterítico Fuente: http://www.sadim-asturihttp://www.sadim-asturias.com/castellano/productos.html

En el proceso de briquetización, el mineral es compactado bajo presión en una máquina briquetizadora que forma partículas de igual forma y tamaño. La mezcla realizada previamente previamente de mineral, agua y carbón, si se requiere; se introduce en medio de dos cilindros que rotan como engranajes y es apisonada tomando la forma de una nuez. La briquetización se caracteriza por tener mayor resistencia mecánica, menor porosidad que los pellets y por lo tanto una cinética más lenta (Fig.2).

CALCINACIÓN DE MINERALES El proceso de calcinación consiste en la cocción de carbonatos y otros minerales, con el gases volátiles que que se objetivo de remover el contenido de agua, eliminar el CO 2 y otros gases


encuentran en forma de impurezas en el mineral, unidas químicamente. Durante el proceso, se libera el agua libre, el agua débilmente unida y el agua química o fuertemente unida. A diferencia del secado, durante la calcinación sí se cambia la naturaleza química del mineral. En aplicaciones industriales, la calcinación se utiliza para la producción de cemento, calcinación de piedra caliza, entre otros. Además la formación de CO 2 como resultado de la descomposición de los carbonatos, al someterlos a altas temperaturas se descomponen produciendo el óxido del metal y dióxido de carbono de acuerdo con la reacción, donde M representa el metal: MeCO3 (s)

MeO (S) + CO 2 (g) [-Q]

→

La disociación o descomposición del carbonato requiere de una gran cantidad de calor (es una reacción fuertemente endotérmica), el cual varía según el tipo de carbonato. La presión de disociación del carbonato es igual a la presión parcial de CO 2 la cual aumenta con la temperatura y determina la constante de equilibrio, K. Si consideramos que tanto el MeCO3 como el MeO son cuerpos puros y no forman soluciones sólidas entre sí, sus actividades son iguales a 1 entonces:


TOSTACIÓN Y ENSAYO AL FUEGO DE MINERALES Tostación

La tostación es un proceso en el cual los sulfuros metálicos se someten a una alta temperatura, que generalmente está por debajo de los puntos de fusión de los sulfuros y óxidos pero a temperaturas mayores a 500°C debido a la presencia de aire u oxígeno, con el fin de producir el óxido del metal. Este proceso tiene alto impacto ambiental, debido a que el oxígeno reacciona con el azufre presente en los sulfuros del mineral, liberando el azufre en forma gaseosa hacia la atmósfera donde al combinarse con el agua produce ácido sulfúrico que junto al ácido nítrico forman lluvias ácidas. Uno de los principales procesos de tostación, es la tostación a muerte. Tostación a muerte Consiste en la eliminación total del azufre presente en el concentrado obteniendo como resultado un oxido que posteriormente puede ser reducido a metal. Este proceso se realiza a altas temperaturas. La reacción típica es:


Escorias Las escorias en los procesos de fusión son las encargadas de recolectar y fijar la ganga e impurezas de los minerales en una fase, que por sus propiedades se separa de la fase metálica. Las escorias suministran la velocidad conveniente de transferencia de calor de la fase gaseosa a la metálica y viceversa. Suministran la cantidad de oxígeno necesario en el baño metálico en correspondencia al proceso tecnológico que se efectúe. Protegen el baño metálico del ambiente y evitan que absorban entre otros: nitrógeno, oxígeno y azufre. Determinan la dirección de diferentes procesos químicos (en el sentido de reducción u oxidación). Crean las condiciones necesarias para evitar pérdidas del metal y de los componentes valiosos de la fusión. Facilitan que en el baño metálico las impurezas perjudiciales se contengan en los límites inferiores requeridos por la industria. Las principales propiedades físicas y químicas que debe tener una escoria se muestran en la tabla 2. Las escorias de acuerdo a su composición pueden ser ácidas o básicas según estén conformadas por óxidos ácidos y básicos, esta no es una definición absoluta por cuanto una sustancia que actúa como base respecto a otra, puede actuar como ácido respecto a una tercera. Tabla 2. Propiedades físicas y químicas de una escoria.

Propiedades Físicas Baja densidad Baja temperatura de fusión Baja viscosidad Buena c. eléctrica y térmica

Propiedades Químicas Basicidad Composición Poder oxidante o reductor

Copelación Este proceso se realiza mediante el uso de una copela elaborada de ceniza de huesos, cemento Portland o piedra caliza o arcilla, una parte del plomo y plata se volatilizan y escapan de la mufla, mientras que la otra es absorbida por la copela; después de dos horas de copelación se obtiene el doré mezcla de oro y plata. Para separarlos se realiza un ataque químico con ácido nítrico que desvinculará al oro (en estado sólido) de la plata, la que posteriormente será precipitada con ácido clorhídrico y llevada a la fusión para obtener este mineral en alta pureza.


EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS UTILIZADOS EQUIPOS Y MATERIALES


REACTIVOS Tabla 3. Reactivos utilizados en el proceso de Ensayo al fuego.

Reactivo Litargirio Bórax Harina Carbonato de sodio

Función Formar el régulo. Bajar el punto de fusión de todos los metales que hay en la arena. Hacer las veces de agente reductor. Disminuir el punto de fusión y dar fluidez a la escoria.

Nitrato de potasio Ácido nítrico Ácido clorhídrico Sílice

Formar nitrato de plata para separar oro de la misma. Formar borosilicatos. PROCEDIMIENTOS

AGLOMERACIÓN DE MINERALES PELLETS

Sin carbón Pesar 500g de mineral Fe -Ni

Con carbón Pesar 500 g de mineral Fe-Ni

Fijar caudal de agua10mm/min

Mezclar mineral con carbón (5%)

Introducir el mineral molido en el disco peletizador

Introducir mezcla en disco peletizador

Adicionar gradualmente agua a la mezcla Formar pellets en verde de 10-20 mm Secar a T ambiente los pellets

Gotear gradualmente agua a la mezcla Formar pellets en verde de 10-20 mm Secar a T ambiente los pellets

Esquema 1. Elaboración de pellets sin carbón y pellets con carbón.


BRIQUETAS

Sin carbón

Con carbón. 12% de C

Pesar 1kg de mineral

Pesar 500 g de mineral

Depositar mezcla en la máquina briqueteadora.

Mezclar el mineral con carbón (5%)

Hacer presión para formar las briquetas.

Adicionar H2O a la mezcla (12.5%)

Retirar las briquetas

Buen acabado

Mal acabado

Dejar secar

Alimentar nuevamente

Introducir la mezcla en la briqueteadora

Retirar las briquetas

Buen acabado

Mal acabado

Dejar secar

Alimentar nuevamente

Esquema 2. Procedimiento para la elaboración de pellets con y sin adición carbón


CALCINACIÓN DE MINERALES

Antes de realizar la calcinación, los pellets fueron secados en la estufa a 110°C.

Pesar 14 briquetas

Pesar 14 pellets

Registrar los datos correspondientes

Precalentar el horno a 900°C

Introducir en el horno siete crisoles que contienen dos pellets y dos briqueta por cada crisol.

Cada crisol es retirado del horno durante 2, 5, 10, 15, 30, 60 y 75 minutos respectivamente .

Enfriar el crisol al ambiente sobre un refractario.

Pesar cada pellet y cada briqueta, registrar su respectivo valor y realizar los cálculos correspondientes.

Esquema 3. Procedimiento para la calcinación de minerales.


CALCINACIÓN DE LA PIEDRA CALIZA

Partir la piedra caliza, seleccionar 16 muestras y pesarlas.

Precalentar el horno a 900°C

Introducir en el horno ocho crisoles cada uno de ellos con dos muestras de piedra.

Cada crisol es retirado del horno al cumplir 2, 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60 Y 75 minutos respectivamente.

Enfriar el crisol al ambiente sobre un refractario.

Pesar cada muestra, registrar los datos y hacer los cálculos correspondientes.

Esquema 4. Procedimiento para la calcinación de la piedra caliza.


ENSAYO AL FUEGO Y TOSTACIÓN DE MINERALES

Moler el mineral laterítico a un tamaño ≤60m Tyler

Preparar la mezcla

Boráx =7g Harina de trigo =5g Litargirio( oxido de plomo)=45g Carbonato de sodio =40 g Sílice= 1 g Mineral=30g

Introducir el crisol al horno a una temperatura de 900°C, durante media hora

Depositar el producto en la lingotera

Romper la escoria para obtener el botón de plomo, oro y plata

Dar forma cúbica al botón.

Esquema 5. Procedimiento para tostación y ensayo al fuego.


RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS AGLOMERACIÓN Y CALCINACIÓN DE MINERALES Las tablas 4 y 5 muestran los resultados obtenidos de los procesos de aglomeración (peletización y briquetización respectivamente) y calcinación a los que fue sometida la muestra representativa (500g) de mineral de ferroníquel y al que, en los casos especificados, se le agregó carbón para identificar su papel durante el proceso de calcinación, el cual se verá evidenciado en los cuadros comparativos de pellets y briquetas que se especifican más adelante. Tabla 4. Resultados obtenidos del proceso de aglomeración y calcinación del mineral en forma de pellets.

Pellets sin carbón 2 5 10 15 30 45 60

4,86 3,74 4,30 4,55 4,80 4,20 5,90 5,56 6,56 6,92 6,91 7,82 9,26 7,32

4,63 3,52 3,73 3,94 4,72 4,19 4,78 4,54 5,33 5,63 5,62 6,36 7,52 5,92

Pellets con carbón (6,5%) 4,73 5,88 13,26 13,41 1,67 0,24 18,98 18,35 18,75 18,64 18,67 18,67 18,79 19,13

5,99 6,59 6,42 5,10 6,26 4,53 4,75 5,03 5,58 4,77 3,62 3,91 5,11 6,89

5,50 6,11 5,28 4,39 5,26 3,81 3,99 4,22 4,00 4,68 3,29 3,21 4,28 5,77

8,18 7,28 17,76 13,92 15,97 15,89 16,00 16,10 28,32 1,89 9,12 21,81 16,24 16,26

Tabla 5. Resultados obtenidos del proceso de aglomeración y calcinación del mineral en forma de briquetas.

Briquetas sin carbón 2 5 10 15 30 60 75

15,50 16,46 16,74 15,48 16,45 17,35 16,75 14,63 16,08 15,56 12,89 16,65 15,57 15,12

13,83 14,65 14,89 13,75 15,38 15,38 14,87 13,02 14,29 13,81 11,43 14,43 13,79 13,38

Briquetas con carbón (6,5%) 10,83 11,00 11,02 11,35 10,89 11,36 11,45 11,00 12,03 12,35 12,48 12,56 13,03 13,06

16,33 15,22 14,84 16,23 14,46 15,85 14,78 15,11 15,56 15,31 14,84 13,60 15,65 16,10

15,14 14,01 12,99 14,44 12,32 13,61 12,60 12,88 13,59 13,20 12,49 11,48 12,91 13,04

7,29 7,95 12,47 11,03 14,80 14,13 14,75 14,76 12,66 13,78 15,84 15,59 17,51 19,00


Cuadro comparativo del proceso evolutivo de la calcinación de los pellets Tabla 6. Resultados del proceso evolutivo de la calcinación de los pellets.

TIEMPO

0

PELLETS SIN CARBÓN

DESCRIPCIÓN

El mineral no sufre cambios significativos en su superficie

PELLETS CON CARBÓN

DESCRIPCIÓN

El mineral presenta un tono café claro. Presenta una tonalidad más oscura que el pellet de referencia, hecho curioso debido al poco tiempo de diferencia. El pellet sufrió una fractura y en si centro se haya un café más oscuro que el de su alrededor.

2

El mineral no sufre cambios significativos en su superficie, debido al poco tiempo de permanencia en la mufla. Presentó color marrón claro.

5

Aparecen puntos blancos cerca a la superficie del mineral. El color no varía mucho con respecto al del pellet de 2 minutos

10

Hay un oscurecimiento desde el centro a la superficie, la cual empieza a tomar un color rojizo con mayor cantidad de puntos blancos en la superficie.

Hay un oscurecimiento superficial hacia el centro.

15

Rojo pálido y homogéneo, puntos blancos en todo el mineral pero mayor concentración en el centro.

Existe una tonalidad rojiza más uniforme, aun así se observa una pequeña zona oscura

30

Mineral con mayor fragilidad al impacto, de color rojo y con partículas blancas más finas, capas alrededor del núcleo; color más intenso que el mineral con tiempo de 20 min en la mufla.

El mineral toma un tono uniforme que se caracteriza por ser bastante claro y rojizo.

60

Color rojizo de forma homogénea, se observan capas alrededor del núcleo con partículas negras y blancas en todo el volumen del mineral.

75

Mineral de color rojizo intenso homogéneo, con forma consistente y sin capas alrededor del núcleo. Partículas finas de puntos blancos. Mineral frágil al impacto.

El tono café que se venía presentando se hace mucho más claro, sin presencia de zonas oscuras No se da una diferencia pronunciada en comparación con el pellet de 60 min. Es café claro rojizo homogéneo.


comparativo del proceso evolutivo de la calcinación de las briquetas Tabla 7. Resultados del proceso evolutivo de la calcinación de las briquetas.

TIEMPO

BRIQUETAS SIN CARBÓN

DESCRIPCIÓN

BRIQUETAS CON CARBÓN

DESCRIPCIÓN

El mineral no sufre cambios significativos en su superficie

0

2

El mineral no sufre cambios significativos en su superficie, debido al poco tiempo de permanencia en la mufla. Presentó color marrón.

Se presentan un tono grisáceo oscuro, con ciertas zonas claras y un tamaño de grano grueso.

5

El mineral muestra ciertas zonas oscuras y un tamaño de grano grueso.

El color gris oscuro permanece aún, pero se observa un tono más claro alrededor del centro.

10

Presenta una tonalidad más clara con ciertas zonas oscuras debidas a la porosidad del material.

Se observan relieves pronunciados y los granos blancos son de igual proporción a los de 5 min.

15

La presencia de granos blancos se aumenta y el tamaño de los granos se muestra un poco más grueso que el de 10.

30

Se muestra un tamaño de grano grueso y una zona más oscura del color café predominante

60

Se observa un tamaño de grano más fino y un color café homogéneo, con ciertos puntos blancos.

75

El tamaño de grano muestra una reducción significativa y el tono café es igual al del pellet a 60 min

El gris se hace más claro con ciertas zonas blancas y un tamaño de grano más pequeño.. Color rojizo de forma homogénea, se observan capas alrededor del núcleo con partículas negras y blancas en todo el volumen del mineral. Mineral con mayor fragilidad al impacto, de color rojo y con partículas blancas más gruesas Las zonas blancas son reducidas y el tamaño de grano se hace menor.


Cuadro comparativo del proceso evolutivo de la calcinación de la caliza Tabla 8. Resultados del proceso evolutivo de la calcinación de la c aliza.

TIEMPO

0

PIEDRA CALIZA

DESCRIPCIÓN

El mineral no sufre cambios en la superficie.

TIEMPO

15

PIEDRA CALIZA

DESCRIPCIÓN

A esta T° y tiempo se disoció

La disociación de

2

4

6

8

10

Se observa un cambio leve de tonalidad, a un verde más claro.

El mineral presenta zonas oscuras y pequeñas partes blancas. Empiezan a ocurrir cambios significativos en el mineral, aumentando la capa de CaO sobre el mineral. La capa de CaO aumenta, conforme aumenta el tiempo de permanencia en la mufla. Ha reaccionado casi un 50% del carbonato.

30

45

60

75

A esta temperatura y tiempo se obtiene un elevado porcentaje de transformación del carbonato de calcio, aunque se presentan zonas en el centro en las cuales persiste el color característicos de la piedra caliza Se presenta una transformación casi en su totalidad, de carbonato de calcio. En esta etapa se alcanza una conversión total, el tiempo y la temperatura fueron los necesarios para que ocurriese la disociación del Carbonato de Calcio.


Análisis inicial

Las tablas 4 y 5 muestran las pérdidas de peso porcentuales para los distintos tiempos de calcinación a los que fueron sometidos tanto los pellets como las briquetas. Estas pérdidas de peso evidencian de manera generalizada una correspondencia con el tiempo en el que permanecieron las muestras en el horno, de manera que, para mayores tiempos de residencia se obtuvo una mayor disminución en el peso de los aglomerados. Esto se debe a que el proceso químico que sufren pellets y briquetas en el horno es una descomposición gradual de sus componentes y eliminación de gases, lo cual se favorece con el aumento del tiempo de residencia para una temperatura constante. Respecto a la influencia del carbón en el proceso se puede evidenciar en los cuadros comparativos de pellets y briquetas, que la presencia de carbón favorece la reducción del mineral de ferroníquel, cuyo resultado se evidencia con claridad por pequeñas partículas de metal que logran identificarse mejor a medida que aumenta el tiempo de residencia de los aglomerados y que no se caracteriza en las figuras correspondientes a los pellets y briquetas sin carbón. Respecto a la forma del aglomerado, la pérdida de peso porcentual no muestra notorias evidencias entre pellets y briquetas. Sin embargo más adelante se tratará la influencia de este factor en la velocidad de reacción con la que se da el proceso. Termodinámica y Cinética de la calcinación del aglomerado

La peletización y briquetización son procesos de aglomeración de mineral que poseen diferencias en la fabricación, estas diferencias los hacen acreedores de ciertas características particulares tales como su porosidad y resistencia. Las briquetas se realizan con presión mecánica, produciendo trozos aglomerados de tamaños homogéneos y más compactos que los pellets, éstos últimos se realizan en un tambor rotatorio formando aglomerados esféricos heterogéneos, menos compactos y con mayor porosidad. La porosidad de los aglomerados es un factor importante en la velocidad de reacción, ya que el material con alta porosidad permite una mayor difusión de gases dentro del mismo y además mayor combustión. Variables que controlan el proceso de calcinación Temperatura: La calcinación es un proceso que provoca la descomposición de agua,

dióxido de carbono y otros gases que se encuentran químicamente unidos a un determinado mineral; la reacción de calcinación es endotérmica lo que significa que necesita de suministro de energía para ser llevada a cabo; la rapidez de la


calcinación parece estar controlada por el suministro de calor de descomposición, por lo que la velocidad de reacción depende de la efectiva conducción del calor a la reacción. Con el aumento de la temperatura se eleva la presión de disociación y disminuye la estabilidad del carbonato. Difusión del CO 2: La velocidad de descomposición está gobernada por la difusión del

CO2 a través de la cal, si el proceso es lento se impedirá llegar al núcleo de la reacción por medio de una capa que rodea la superficie. Tamaño y superficie del aglomerado: En la industria el tamaño del aglomerado es un

factor importante para determinar el equipo a utilizar y además determina su superficie de reacción en forma inversa, de manera que, a menor tamaño, mayor área de contacto del aglomerado; esta superficie influye en la velocidad de reacción y se encuentra relacionada con la porosidad; si existe mayor flujo en el aglomerado y tiene mayor superficie reaccionante la velocidad de la reacción será favorecida. Granulometría: La peletización y la briquetización encuentran una gran diferencia

respecto a otros métodos de aglomeración como la sinterización en su exigencia a la granulometría del mineral que se va a someter a tal proceso. Para ambos se requiere que el aglomerado contengo por lo menos un 60% de partículas inferiores a 0,045mm, reduciendo las posibilidades de generar poros por granulometrías de gran tamaño y culpando directamente de estas porosidades a cada proceso como tal. Con esto puede decirse que a menor granulometría habrá menor porosidad, con lo cual la velocidad de reacción se verá disminuida. Forma: La forma del aglomerado influye en la medida en que se lleva a cabo la

reacción dentro de la geometría del mineral. En el caso de los pellets, la reacción será homogénea capa a capa hasta llegar al centro, es decir, una calcinación generalizada; mientras que la briquetización producirá aglomerados que provocarán una mayor velocidad de reacción en la región del diámetro menor de la briqueta, es decir, una calcinación localizada. Impurezas: La temperatura necesaria para descomponer los carbonatos e hidratos

presentes en la reacción puede ser interferida por presencia de impurezas que consuman la energía y no permitan la descomposición deseada en la reacción. Estas variables se han de tener en cuenta ya que en los hornos de calcinación las variaciones en la distribución de calor, temperatura, y tiempo de residencia de los sólidos complica más aún el proceso de calcinación. Como resultado las partículas de cal descargadas pueden ser agrupadas en tres categorías: Partículas que no son totalmente calcinadas, la capa de cal posee densidad aparente baja y una alta reactividad con agua.


Partículas que son calcinadas totalmente de forma adecuada, tienen baja densidad aparente y alta reactividad con agua. Partículas con varios grados de sinterizado, las cuales presentan un incremento de la densidad aparente y una reactividad con agua reducida. Estabilidad termodinámica de las fases de hierro y níquel presentes en el mineral La reducción debido al carbón y al monóxido de carbono está gobernada por el equilibrio y la cinética de la reacción predominante. A partir de datos termodinámicos, es posible calcular el cambio en la energía de Gibbs y la constante de equilibrio para las distintas reacciones de tipo: MeO + CO

Me + CO2

→

En tanto el metal y el óxido coexistan como fases condensadas, es decir, con actividad cercana o igual a la unidad, la relación de gases correspondiente pCO 2/pCO tiene un valor definido y sólo es función de la temperatura. En la operación de los procesos de pre-reducción el propósito es reducir al máximo NiO a metal, mientras se reduce una cantidad mínima de hierro altamente oxidado. La metalización del níquel es termodinámicamente factible si el proceso de reducción está regido por cualquiera de las siguientes especies reductoras: C, H 2 o CO, sin embargo, las lateritas poseen un problema de metalización del níquel que radica en el bajo coeficiente de actividad del NiO presente en este mineral; en contraste con la baja actividad del NiO en las lateritas, el cambio de energía libre estándar del FeO, para la reducción del mismo por H2 o CO es favorable termodinámicamente. El mineral analizado en el laboratorio estaba constituido principalmente por óxidos de hierro y níquel. Si se dan las condiciones óptimas para la reducción las reacciones que pueden suceder son: FeO + CO FeO + H2 NiO + CO NiO + H2

→ →

→ →

Fe + CO2 ∆HR= - 30, 93 Kcal Fe + H2O ∆HR= - 54,22Kcal Ni + CO2 ∆HR= - 36.42 Kcal Ni + H2O ∆HR= - 36.42 Kcal

Las variables termodinámicas más importantes de estas ecuaciones radican en la relación CO2/CO; en términos generales CO debe ser grande para que el cambio de energía libre estándar sea mucho menor que cero favoreciendo las reacciones termodinámicamente. Es importante tener en cuenta que la reducción del FeO por los gases CO e H2 se favorece en un rango de temperatura entre los 700°C y los 1000° con


adecuadas atmósferas reductoras, y la cantidad de óxido de hierro reducido a metal está determinada por la cantidad de reductor empleado. Efecto del calentamiento sobre el mineral El calentamiento permite remover agua, CO 2 y otros gases que están químicamente unidos al mineral dado; durante la calcinación se elimina el agua libre o débilmente unida y el agua químicamente unida. En el caso de los minerales de hierro y níquel el calentamiento produce la reducción del óxido de hierro y del óxido de níquel, mientras para los carbonatos se da la descomposición en óxido metálico y dióxido de carbono. Modelo cinético de la reacción

Fig.4. Modelo cinético de núcleo que se encoje sin reaccionar.*

Se considera que la reacción se produce inicialmente en la superficie exterior de la partícula y se va desplazando hacia el interior del sólido; con el tiempo el material es convertido en capas inertes que dan como consecuencia un núcleo de material que se encoje a medida que ocurre la reacción (Fig.4). A lo largo de esta reacción se pueden identificar los siguientes procesos: difusión del reactivo gaseoso a través de la película gaseosa que rodea la partícula hasta llegar a la superficie de ésta; penetración del reactivo a través de las capas hasta la superficie del núcleo que no ha reaccionado; Reacción del reactivo gaseoso con el sólido en la interfase, al ocurrir este proceso los productos gaseosos formados atraviesan la capa de ceniza hacia la superficie exterior del sólido, en última instancia, los productos gaseosos se difunden a través de la película gaseosa. * LEVENSPIEL Octave. Ingeniería de las Reacciones Químicas. Tercera Edición. Limusa Wiley. Departamento de Ingeniería Química, Universidad del Estado de Oregon. 2006.


Para el mineral laterítico, con los resultados que se obtuvieron durante la calcinación permiten identificar que la etapa que controla la reacción en el mineral laterítico es la difusión, cuando inicia el proceso y la película gaseosa rodea el aglomerado, al observar la primera muestra que salió del horno no se identificaron cambios ni en los pellets ni en las briquetas, por el contrario al aumentarse el tiempo si se observaron cambios tanto la superficie como en el interior de los mismos, allí se dice que el proceso está controlado por la difusión a través del mineral. Efecto del carbón y de la porosidad del aglomerado sobre la cinética del proceso

La presencia de carbón en los aglomerados produce un aumento en la velocidad de la reacción debido a la formación de CO que con el carbono libre favorecen la reducción de los óxidos presentes en el mineral laterítico. Sin embargo, otros elementos pueden desempeñar esta misma función como el silicio, el aluminio o el manganeso, pero su uso en la industria no es generalizado debido a su costo comparado con el carbón o a implicaciones secundarias que puedan afectar el proceso de reacción. Se debe tener en cuenta que según sea el tipo de aglomerado se varían los valores de porosidad presenta; en el caso de los pellets presentan una porosidad mayor que las briquetas (debido a la presión que se necesita para su formación); luego estos poros facilitan la penetración de los gases en el interior, aumentando así la velocidad de reacción; mientras que en el caso de la briquetas los gases encuentran mayor obstáculo a su paso retardando así la reacción. Modelo cinético para la calcinación de la piedra caliza Tabla 9. Resultados del proceso de calcinación de la piedra caliza.

Tiempo [min]

CaCO3 antes de la calcinación [g]

CaCO3 después de la calcinación [g]

Diferencia porcentual

2 4 6 8 10 15 30 45 60 75

16,004 17,081 9,603 12,791 15,256 12,722 13,042 20,051 9,991 19,385

15,768 16,542 9,344 12,356 7,022 11,978 10,730 15,822 6,482 12,525

1,475 3,156 2,697 3,401 53,972 5,848 17,727 21,091 35,122 35,388


El proceso de calcinación que sufrió la caliza se asemeja al proceso por el que pasaron los aglomerados, ya que la conversión (reflejada por la pérdida de peso porcentual a través de los distintos tiempos de residencia registrados en la tabla x) fue radial desde el exterior hacia el interior, mostrándose siempre una capa externa y frágil correspondiente a la cal viva, la cual cubría en su interior el mineral que no había sido calcinado. Dado lo anterior, el modelo cinético que mejor se ajusta al proceso es el de núcleo que se encoje sin reaccionar, en el que la etapa controlante vuelve a ser de nuevo la difusión a través de la película gaseosa (Fig.5).

Fig.5. Representación esquemática del modelo del núcleo que se encoje sin reaccionar con la difusión gaseosa como etapa controlante*.

La reacción que se considera es la descomposición del carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono, la cual es una reacción irreversible, heterogénea y endotérmica por lo que es necesario suministrar energía para que se lleve a cabo el proceso: CaCO3  CaO + CO2 Se supone una cinética de orden n, porque no se conoce el mecanismo de reacción, y se intenta ajustar los datos con una ecuación cinética de orden n de la forma:


Que después de separar variables e integrar resulta en:


Concentración inicial del carbonato cálcico: CAO (mol/cm3)

LABORATORIO DE PIROMETALURGIA AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓN Y TOSTACIÓN DE MINERALES Tabla 11. Valores teóricos de las constantes cinéticas para cada valor de n.

Tiempo [min] 2 4 6 8 10 15 30 45 60 75

n=0,2 0,0075 0,0085 0,0027 0,0034 0,0328 0,0031 0,0049 0,0059 0,0037 0,0058

n=0,25 0,0076 0,0086 0,0028 0,0035 0,0333 0,0032 0,0049 0,0060 0,0038 0,0059

n=0,3 0,0077 0,0088 0,0028 0,0036 0,0339 0,0032 0,0050 0,0061 0,0038 0,0060

n=0,35 0,0079 0,0090 0,0029 0,0036 0,0348 0,0033 0,0052 0,0063 0,0039 0,0061

n=0,4 0,0081 0,0093 0,0030 0,0038 0,0358 0,0034 0,0053 0,0065 0,0040 0,0063

El valor de n con el que k varia menos es 0,3 para una k promedio de 0,007. Con estos valores procedemos a hallar el tiempo teórico de calcinación. Como hay conversión completa el valor de carbonato cálcico final es cero (0). t


La formación de briquetas, pellets, pacas, etc. se justifica no sólo por la reducción del volumen de los combustibles, sino también por la transformación de sus propiedades. En densificar se piensa, únicamente, después de agotado el análisis técnico-económico del posible uso bien en forma original, secado o molido, en el lugar de recogida o en un radio de transportación en medios especiales que resulte económico, o también de conjunto con otros productos de mayor densidad específica (caña con paja, por ejemplo). Una vez seleccionada la opción de densificar hay que tener en cuenta: Que los productos (pellets, briquetas, etc.) mantengan sus propiedades como sólidos compactados hasta que cumplan su función (durante su manipulación, transporte, almacenaje, dosificación y combustión). Que se comporten satisfactoriamente como combustibles, dentro de un sistema integral concebido. Idealmente, para concebir un proyecto de utilización, se analizan los requerimientos del transporte, manipulación, almacenaje y combustión, calidad del servicio energético, impactos al medio y sobre los productos, residuales y desechos, etc., y luego, a partir de las características físicas y químicas del combustible sólido de baja densidad disponible, se escoge el método de preparación y densificación óptima y la máquina capaz de lograrlo, la transportación y el almacenaje, el sistema de combustión, etc. En la práctica estos estudios raramente existen, o se impone su utilización como única alternativa. Algunas de las características de estos combustibles, como materias primas para la densificación son: Humedad del material inicial: Por una parte a causa de las grandes presiones

internas que se levantan en las prensas de pistón, sólo se pudieran “briquetear” combustibles relativamente secos. El incremento de la humedad causa mayor cantidad de vapor de agua que se genera durante la compresión, el cual o rompe la briqueta por su superficie al enfriarse o puede producir una explosión que lanza la briqueta como un proyectil. En el caso de un brusco incremento de la humedad en el material de la entrada, la explosión de vapor puede incluso dañar la prensa. Por otra parte mientras menor sea la humedad del material inicial, la fricción en el proceso aumenta y con ello se incrementa la demanda de energía. Los límites de humedad dependen del material y el tipo de “briqueteadora” que se utiliza, normalmente se acepta como humedad óptima alrededor de 7 %, permitiéndose como límite inferior 5 % y como superior 15 %. En algunos casos específicos se reporta hasta 20 % de humedad. Estas limitaciones de humedad y el control de la


homogeneidad del proceso, exigirían en muchos casos el secado como paso previo o al menos el control de la humedad. Tamaño de las partículas, granulometría: En la formación de bultos o pacas, por lo

general, el tamaño de la partícula tiene menor importancia y mientras más largas éstas sean se facilita el “amarre” o tejido. Para la formación de briquetas se acepta que “sólo lo que puedas palear, lo podrás briquetear”. En general, el material a “briquetear” idealmente deberá contener partículas largas y cortas. La longitud misma de la partícula dependerá del material y diámetro del “dado”. Mientras mayor sea la máquina y el dado, mayor podrá ser la partícula, por ejemplo para dados de 125 mm de diámetro, la partícula más larga será de 15 mm. En muchos casos esta restricción obliga a introducir la molienda previa del material, obviamente la paja de caña requerirá de su molienda previa para la producción de briquetas y pellets, pero no será útil para la producción de pacas. La densificación que se produce durante la “peletización” o la formación de briquetas comprende dos procesos bien definidos: La compactación volumétrica bajo presión del material disperso que aumenta su densidad. La aglomeración o aglutinación del material que permite que el mismo mantenga su compactación como producto. Tres factores inciden y regulan este proceso son: La composición física y química del material. La presión dinámica. La temperatura interna del proceso y externa (en el dado). Por lo general, las biomasas residuales como compuestos ligno-celulósicos, aportan la lignina propia como aglutinante. La lignina definida como un polímero termoplástico y otros fenoles, gomas y ceras se reblandecen a temperaturas superiores. El reblandecimiento de la lignina y su endurecimiento posterior a causa de su enfriamiento, mientras que el material está aún bajo presión, es el factor clave para la formación de la briqueta. Es un proceso físico dependiente de la temperatura, la presión y el contenido de lignina del material. Envuelve de hecho compresión, fricción entre partículas, deformación y rompimientos celulares, aglutinamientos entre las partículas adyacentes. Las superficies de las partículas entran en contacto interno y la lignina, las ceras y los fenoles reblandecidos térmicamente permiten la adherencia entre las partículas vecinas.


La temperatura, dependiendo de la briqueteadora, se relaciona con la presión debido a la fricción interna entre las partículas y con la pared del dado y algunas veces se usan fuentes externas de calor (se calienta el dado en su sección de entrada). El que se use un aglutinante externo o no depende de la briqueteadora que se utilice y del material original. En máquinas de alta presión (>100 MPa), raramente se usa aglutinante externo, en medias presiones (5-100 MPa) depende del material y su compactación, en bajas presiones hasta 5 MPa siempre es necesario añadir aglutinante. Por ejemplo, cuando se calienta la madera sobre su rango de temperatura de plasticidad (165ºC) se pierde su elasticidad y se comprime más fácilmente. Algunas veces se usan aditivos para facilitar el encendido, perfumar, dar color uniforme y mejorar las características del combustible. El uso de la biomasa como combustible no es una necesidad de los países pobres y subdesarrollados, sino de todos los países del mundo en la lucha contra la contaminación y por lograr el desarrollo sostenible de la vida humana. Normas para establecer la calidad de los aglomerados ASTM E382-07: Método de prueba estándar para determinación de la fuerza aplastante de pellets de mineral de hierro: Describe un método para determinar la

resistencia a la trituración en fuego de pellets de mineral de hierro, mediante la aplicación de una carga con una velocidad especificada hasta la ruptura del pellet; las medidas se toman bajo el sistema de unidades y el ensayo reporta valores de tamaño de probetas y esfuerzo de falla, con posibilidad de realizar desviación estándar de resultados. ASTM E279-97: Método de prueba estándar para determinación de l a resistencia a la abrasión de pellets y sínteres de mineral de hierro por medio del ensayo de Tumbler:

Describe un método para determinar una medida relativa de la resistencia de los pellets a la degradación por impacto y abrasión. Esta prueba se realiza utilizando la pérdida de masa de 11,2g de pellets en un disco giratorio a 24 revoluciones por minuto, alrededor de 200 vueltas en un tiempo en 8,3 minutos aproximadamente. Al final se pesan de nuevo las probetas y se compraran resultados. ISO 3271-75: Ensayo de tambor: Muestra un método para hacer una medida relativa

con la que se puede evaluar la resistencia de los minerales de hierro según la degradación del tamaño por impacto y a la abrasión. Es realizado en un tambor especial, donde son depositado unos determinados pellets, haciéndose girar aproximadamente por 20 min. a 11 r.p.m. y según la descarga se analizan los datos.


ENSAYO AL FUEGO Y TOSTACIÓN DE MINERALES Resultados del ensayo al fuego (leyes de oro y plata)

Se tomó una muestra de 30 g de mineral de los cuales se obtuvieron 0,00296 g de doré (oro-plata). Como base de cálculo se tiene 1 tonelada del mineral del cual se consigue:


una fase metálica constituida por plomo, el cual colecta los metales de interés (Au y Ag); que posteriormente serán sometidos a un análisis para determinar la ley de dichos metales. La tabla 9 que se muestra más arriba, corresponde a los datos obtenidos una vez se realiza el proceso de fusión, donde el óxido de plomo se reduce a plomo, el cual colecta los metales preciosos. Una vez enfriada la mezcla fundida, lo que se observó fue el régulo de plomo, donde éste permanece en el fondo y en la parte superior permanece la escoria vítrea, producto de la formación de borosilicatos. Por último para separar los metales preciosos del plomo y proceder a determinar su ley, se realizó el proceso de copelación, donde aproximadamente el 99 % de Pb queda atrapado en las copelas y el 1% se elimina en los gases producto de la fusión del régulo, que da como resultado el botón de oro y plata, para posteriormente determinar la ley correspondiente de dichos metales. La ley de un mineral se refiere a la concentración de oro, plata, cobre, estaño, etc. presentes en el mineral y en el material mineralizado de un yacimiento; la ley de mena, se refiere al contenido de un determinado metal en la misma expresando en porcentaje (%), en ppm (partes por millón) o en gramos por tonelada (g/t). Para determinar la ley del mineral se tiene en cuenta lo siguiente: Alta ley: > 50 gr./Ton Mediana ley: 10 – 50 gr./Ton Baja ley: 1 – 4 gr./Ton • • •

De acuerdo a lo anterior se puede decir que la muestra de mineral que ha sido sometida al ensayo al fuego es de mediana ley de oro puesto que se obtuvo un valor de 10,33 g Oro/Tn mineral y de alta ley de plata con un valor de 88,33 g plata/Tn mineral. Observación del mineral antes y después de la tostación

La muestra de mineral, una vez fue sometida al proceso de tostación, mediante el calentamiento en presencia de aire u oxigeno presentó un cambio brusco de coloración, ya que tomó un color café oscuro, producto de la transformación de sulfuros metálicos en óxidos metálicos. Por otro lado la escoria obtenida tras la fusión de la carga, presentaba características típicas, como un color verde oscuro y un brillo vítreo, éste último es producto de la formación de los borosilicatos.


Diagramas Termodinámicos Diagrama de para óxidos y sulfuros de Fe y Cu

Fig.6. Diagrama de Ellingham para óxidos de Fe y Cu

Fig.7. Diagrama de Ellingham para sulfuros de Fe y Cu


Diagrama de Kellogg para sistemas Fe-S-O, Cu-S-O y Fe-Cu-S-O a 500°c y a 800°c

Fig.8. Diagrama de Kellogg para los sistemas Fe-S-O a 500 °C.

Fig.9. Diagrama de Kellogg para los sistemas Cu-S-O a 500°C

Fig.10. Diagrama de Kellogg para los sistemas Fe-Cu-S-O a 500°C


Fig.11. Diagrama de Kellogg para los sistemas Fe-S-O a 800°C

Fig.12. Diagrama de Kellogg para los sistemas Cu-S-O a 800°C.

Fig.13. Diagrama de Kellogg para los sistemas Fe-Cu-S-O a 800°C.

LABORATORIO DE PIROMETALURGIA AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓN Y TOSTACIÓN DE MINERALES e iH r r o:D se u lfro d hió ,e ro p sa xid o h e ir elsa fo rm u p sb a ird e m oe, nt leo s.a u ríiS d p h b q leine bt na lcn rg se to rac u p ó d fi )d zu lce sb o ita d fr.ó n zu ,m yca , sra tn d cy ó ile b m o q C ua (q use ;o O d p tíx ru cn g ia

Transformaciones que sufrió el mineral durante el proceso de tostación Cobre: De sulfuro de cobre, pasa a óxido de cobre de la formas


Función de reactivos empleados en el ensayo al fuego Litargirio (PbO): Colector por excelencia (Punto de fusión es de 906°C), recoge y

aglomera el oro y la plata, este debe estar seco, exento de plata, libre de minio (


Medio básico: Al cloruro de plata formado, como se mencionó anteriormente, se le agrega hidróxido de amonio 1:1 hasta su disolución completa (manteniendo cerrado el sistema). A la solución del complejo de plata con amoniaco, se le agrega 0,3 g de polvo de zinc y se deja reaccionar durante 5 min. Este mismo procedimiento se repite con 0,2 g de cobre metálico y con 6 cc de ácido ascórbico reducido 1 M (a este último reactivo se le ajusta el pH a 5). En los tres casos, la solución se decanta y se lava el precipitado hasta que el agua de lavado no forme cloruro de plata al agregar 5 gotas de solución de nitrato de plata 0,1 M. Determinación del por ciento de recuperación de plata: A la plata recuperada se le determina la pureza de la siguiente forma: A la plata obtenida, se le agrega ácido nítrico 1:4; se calienta hasta disolución completa, la solución, a temperatura ambiente, se diluye con 25 cc de agua destilada. Por medio de hidróxido de sodio, se fija el pH a 5,5; finalmente se valora potenciométricamente con cloruro de sodio 0,1 N. Recuperación de plata por electrodepósito:

Intensidad de corriente constante: Al precipitado de cloruro de plata (aprox. 0,173g) se le ajusta el pH a 11 con hidróxido de sodio; se añade cianuro de potasio 2M hasta la disolución total del sólido (por la presencia de cianuros se recomienda efectuar las reacciones en una campana de extracción y en ausencia de ácidos). A esta solución, se le introduce dos electrodos, previamente pesados (cátodo y ánodo) de acero inoxidable 304 de aproximadamente 16 cm 2; se conectan a una fuente de poder y se aplica una intensidad de corriente de 0,05 A/dm2. Esta reacción se continúa hasta que no se forme más depósito de plata (aproximadamente 6 h). Se sacan las placas de la solución. Previamente secado, se pesa el cátodo, determinando por diferencia con la pesada inicial, la cantidad de depósito de la plata. La pureza de la plata obtenida se determina con cloruro de sodio a partir de la metodología descrita anteriormente. Potencial controlado: Se mezcla 20 cc de nitrato de plata 0,09080 M con 20 cc de nitrato de cobre 0,1M. En la solución se sumergen dos electrodos de acero inoxidable 304, previamente pesados, conectados a una fuente de poder. Para controlar el potencial del cátodo, se conecta éste a un potenciómetro Corning modelo 7, utilizando como referencia, un electrodo de calomel saturado, separado de la solución problema por medio de un puente salino, aplicando un potencial fijo de 0,2 V, respecto al electrodo de calomel. El cátodo se seca y se pesa determinando, de esta manera, la cantidad de plata electrodepositada. La pureza de la plata obtenida se determina con cloruro de sodio por la metodología descrita anteriormente.


Normatividad que regula el Ensayo al Fuego ASTM E–400: método de prueba estándar para análisis de minerales y rocas mediante el Ensayo al fuego por concentración espectrométrica de emisión

Este método o prueba de ensayo básicamente consiste o cubre el análisis espectrográfico de los minerales y rocas de la plata, el paladio, platino, oro y rodio. Las concentraciones de metales preciosos que se puede determinar en el material que se analiza dependerán de la cantidad de muestras analizadas. Este procedimiento en general se basa en obtener una muestra de mineral, o roca someterla a un respectivo ensayo al fuego convencional, pero el proceso de copelación es realizado antes de dicho proceso, con el fin de eliminar el contenido de plomo que tienen los metales preciosos dentro de su composición. El inicio de esta práctica comienza con la monta de la copela en una barra de cobre que hace el electrodo inferior para una descarga oscilatoria y así separar el metal requerido. Los espectros son fotografiados en una emulsión debidamente calibrada, Las concentraciones de los elementos se leen a partir de curvas de análisis sobre la relación de registro de la intensidad de la concentración. Este método de ensayo es un método comparativo destinado principalmente para probar los materiales para el cumplimiento de las especificaciones de composición o un control de contenido de metales. Se supone que este método se realiza por especialistas de este análisis, ya que brinda resultados óptimos lo que genera que se maneje con destreza y facilidad. Este ensayo igualmente requiere como muchos otros tener un control de calidad para su debido y buen funcionamiento, para ello estos controles se encuentran ya normalizados. Los productos químicos y reactivos de grado-reactivo que se utiliza en todas las pruebas deben estar en su estado puro. A menos que se indique lo contrario, se pretende que todos los reactivos cumplen las especificaciones reglamentadas por la Comisión de Reactivos Analíticos de la Sociedad Química de Estados Unidos las cuales sus especificaciones están disponibles. Otras calidades se pueden utilizar, siempre que primero se comprobó que el reactivo es de pureza lo suficientemente alta para permitir su uso sin disminuir la exactitud de la determinación. Las copelas requieren de un precaliente a 1000 ° C durante al menos 30 minutos. Se coloca el Bullón de plomo en una copela climatizada, utilizando pinzas para copela, se Cierra la puerta del horno hasta que el Bullón este completamente fundido. Posteriormente se abre la puerta del horno ligeramente permitiendo el suministro de aire para la oxidación del plomo. Permitir que esta copelación termine satisfactoriamente procediendo a esperar un tiempo de 4 a 5 minutos parea que se


enfrié paulatinamente. Luego que el diámetro del grano se reduce de 2 a 3 mm, retirar la copela del horno y ponerlo bajo un chorro suave de nitrógeno. La cuenta principal se congela aproximadamente con un peso de 50 a 100 mg. Rangos permisibles por la norma ambiental en los procesos de refinación de metales preciosos Tabla 13. Valores máximos permitidos en la refinación de metales preciosos.

Metales Aluminio Cadmio Cinc Cobre Cromo Hierro Mercurio Níquel Plomo

Valores límites máximos permitidos [mg/L] 1.5 0.001 0.2 0.5 0.5 3.0 0.001 0.02 0,03

Circuito de depuración de gases

Fig.14. Sistema de depuración de gases para un proceso de refinación de metales preciosos.


CONCLUSIONES

El tamaño del pellet está regulado por la cantidad de agua, es decir, si esta es poca, el mineral simplemente se desliza en el disco y si el contenido de agua es excesivo simplemente se forma una pasta de mineral. Otras variables de igual manera influyen en la formación de estos como lo es el ángulo de inclinación, la velocidad de giro y la cantidad de material aglomerante que en este caso fue el carbón. La influencia del carbón en el mineral es positiva tanto para los pellets, como para las briquetas debido a que este favorece la reducción del mineral y acelera la velocidad de reacción. Además de esto, la presencia de aglomerantes como el cemento y la bentonita, ayudan a mejorar la resistencia mecánica de los productos aglomerados, al ser sometidos a esfuerzos como la fricción y resistencia a altas temperaturas. La termodinámica del proceso de calcinación se relaciona directamente con la presión de disociación de los carbonatos. A bajas temperaturas, esta presión de disociación es muy pequeña, lo cual permite que el carbonato sea estable y no tienda a disociarse; además se tiene que al aumentar la temperatura, esta presión crece haciendo al carbonato inestable, permitiendo la obtención de un óxido metálico y dióxido de carbono como producto de este proceso. En el caso de los pellets se pudo observar que la prerreducción es más rápida debido a que su estructura porosa permite la salida de los gases con mayor facilidad mientras que para las briquetas el proceso es más lento debido a que en su elaboración son compactadas y la presión que se ejerce sobre los granos de mineral evitan la salida de los gases.

Informe 2 - Aglomeración, Calcinación, Ensayo Al Fuego y Tostación de Minerales

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