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Tostación Sulfatante De Calcopirita
Santos Giovanny Mora Peña Lina Fernanda Gómez Esmeralda Huertas Mayo 2017
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Escuela De Ingeniería Metalúrgica Pirometalúrgia
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Tostación Sulfatante De Calcopirita
Santos Giovanny Mora Peña Lina Fernanda Gómez Esmeralda Huertas Mayo 2017
Informe de laboratorio proceso de tostación sulfatante de calcopirita.
Presentado a: Ing. Sara Mercedes Barroso Pinzón
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Escuela De Ingeniería Metalúrgica Pirometalúrgia
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Tostación Sulfatante De Calcopirita
Santos Giovanny Mora Peña Lina Fernanda Gómez Esmeralda Huertas Mayo 2017
Informe de laboratorio proceso de tostación sulfatante de calcopirita.
Presentado a: Ing. Sara Mercedes Barroso Pinzón
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Escuela De Ingeniería Metalúrgica Pirometalúrgia
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Tabla De Contenido
Lista De Tablas .............................................................................................................................................. 4 Lista De Figuras ............................................................................................................................................. 5 Introducción .................................................................................................................................................. 6 1. Objetivos ................................................................................................................................................... 8 1.1 Objetivo general .................................................................................................................................. 8 1.2 Objetivos específicos........................................................................................................................... 8 2. Materiales Y/O Equipos E Implementos De Seguridad .............. ....................... .................. .................. .................. .................. ................... .................. ........ 9 3. Procedimiento ......................................................................................................................................... 10 4. Marco Teórico ......................................................................................................................................... 11 5. Análisis Y Resultados ............................................................................................................................... 13 5.1 Datos experimentales ....................................................................................................................... 14 6. Cuestionario ............................................................................................................................................ 18 7. Conclusiones ........................................................................................................................................... 36 Lista De Referencia ..................................................................................................................................... 37
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Lista De Tablas
Tabla 1. Registro cada treinta minutos para homogenizar la mezcla y toma de temperatura por parte de los estudiantes ............................................................................................................................................. 15
Tabla 2. Composicion de las respectivas especies que entran al horno ..................................................... 23 Tabla 3. Composición de las especies que salen después del proceso de tostación sulfatante ................. 24 Tabla 4. Balance de masa y calor de las especies presentes durante todo el proceso de tostado sulfatante arrojado por el programa HSC .................................................................................................. 24
Tabla 5. Principales empresas que aplican el proceso de tostación en el cobre. ....................................... 27 Tabla 6. Precios de algunos metales en el año 2016. Tomado del sitio web de SIMCO. ........................... 30
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Lista De Figuras
.................................................................................................................................................. 13 ................................................................................................................................................... 14 ........................................................................................ 16 ................................................................................................. 16 ................................................................................................ 22 .......................................................................................................................... 22 ...................................................................................................... 23 .. 25 ..... 34 . 35
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Introducción La tostación sulfatante es una oxidación parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire y la eliminación parcial del sulfuro en forma de SO2. Es un proceso que consiste en la reacción entre sólidos y gases a altas temperaturas (hasta 650°C) que permite transformar estos sólidos en otros favorables para la posterior recuperación de sus elementos de valor. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80%) y de minerales oxidados (20%), los primeros se tratan por un proceso denominado Pirometalúrgia y los segundos por otro proceso denominado hidrometalurgia. Este trabajo está enfocado en el proceso de tostación (Pirometalúrgia), del concentrado de calcopirita; sulfuro de hierro y cobre cuya fórmula química es CuFeS2. Inicialmente el mineral es sometido a una trituración, molienda y clasificación, donde se reduce el mineral a fragmentos de tamaño manejable a granel. Seguidamente es tostado, la tostación puede hacerse variar, según sea necesario, para producir un sulfato, un óxido, reducir el contenido de óxido, producir un cloruro, o bien una combinación de estos resultados. Es de suma importancia el estudio químico y cinético de las reacciones que ocurren en el proceso de tostación, como parte inicial de la purificación del cobre, mirando las condiciones de temperatura y difusión de los compuestos en contacto. La reacción de tostación de minerales sulfurados, arsenicales y otros, puede ser analizada mediante los diagramas de estabilidad de Evans o Kellogg, donde se puede determinar que bajo condiciones de atmósfera oxidante o con bajo contenido de SO2, la pirita, marcasita y pirrotina son oxidadas a magnetita y luego a hematina.
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3FeS (s) + 8O(g) = FeO (s) + 6SO (g) [1]3FeS(s) + 5O(g) = Fe O (s) + 3SO(g) [2]4 Fe O (s) + O (g) = 6Fe O(s) Bajo condiciones reductoras o en atmósferas ricas en azufre o SO la pirita se descompone en pirrotina y azufremediante un proceso de termo desulfuración. FeS (s) = FeS(s) + S(g) En este caso el azufre migra a la superficie de los granos del mineral donde se volatiliza dejando una pirrotina con estructura porosa. En presencia de oxígeno el azufre volatilizado se oxida a SO2. S(g) + O (g) =SO(g) La reacción de tostación con sulfuros asociados con minerales de cobre, cinc y plomo es menos común. Los sulfuros metálicos se oxidan a sus respectivos óxidos y a dióxido de azufre. 2MS (s) + 3O = 2MO (s) + 2 SO (g).
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1. Objetivos 1.1 Objetivo general Realizar una tostación sulfatante de mineral de calcopirita.
1.2 Objetivos específicos Tostar el mineral de cobre a una temperatura de 600°C, hasta formar sulfatos. Agitar el mineral cada media hora, para conseguir una tostación homogénea.
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2. Materiales Y/O Equipos E Implementos De Seguridad
Mufla
Mineral de cobre (10gr)
Balanza analítica
Recipientes refractarios
Overol
Guantes resistentes al calor
Peto
Tapabocas
Careta
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3. Procedimiento Para el proceso de tostación sulfatante fue necesario hacer una preparación prvia al mineral con la finalidad de aumentar su ley, para esta caso se enpleo la flotación con el fin de obtener un concentrado adecuado para el proceso, para el desarrollo de este se llevaron a cabo los siguientes pasos:
Depositar (10 gr) de mineral de calcopirita en un recipiente refractario resistente a alta temperatura el cual posteriormente es colocarlo dentro de la mufla (horno empleado para la tostación).
Encender la mufla y realizar tostación sulfatante, controlando la temperatura para que no exceda aproximadamente los 600°C.
Revolver aproximadamente cada diez minutos el mineral una vez alcance los 350°C, para que la tostación sea homogénea, esto durante 6 horas.
Esperar que la mufla se enfríe y retirar el mineral tostado.
Pesar el producto obtenido.
Llevar el registro de temperatura de la muestra
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4. Marco Teórico La tostación como tal es una oxidación parcial de los concentrados de los concentrados de sulfuros metálicos con aire y la eliminación parcial de sulfuro en forma de SO2 y consiste en calentar mineral o concentrado finamente pulverizado, obteniendo oxido metálico y dióxido de azufre, también es posible que en algunos casos se obtenga metal. La tostación sulfatante es una tostación oxidante en la que se aprovecha el dióxido de azufre, producido por oxidación de los sulfuros, para sulfatar los óxidos metálicos formados a partir de éstos. Las reacciones de oxidación de los sulfuros metálicos se efectúan de modo idéntico al caso de tostación oxidante, pero en la tostación sulfatante el flujo de aire debe ser pequeño, de tal modo que se den las mínimas pérdidas de dióxido de azufre por arrastre en los gases de escape, el producto de la tostación es una mezcla de sulfuros, sulfatos y óxidos, cuya composición puede variarse mediante el control de la temperatura del proceso de tostación y la relación aireconcentrado. [1] Un factor de considerable importancia en la tostación es la temperatura de ignición, que corresponde a la menos temperatura a la cual la partícula de mineral se oxidara en forma suficientemente rápida para mantener o aumentar la temperatura del tostador. Dependiendo de la zona en la que las condiciones ubican al sistema dentro del diagrama de kellogs, se tiene una predominación de óxidos o de sulfatos, generalmente a temperaturas superiores a 750 °c los productos de la reacción son óxidos, mientras que para temperaturas menores a 750°c hay mas presencia de sulfatos.[1] La tostación es el proceso básico de la metalurgia extractiva mediante el cual un sulfuro metálico, MeS, puede evolucionar al estado de óxido, MeO, sulfato, Me , o de sulfato básico
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u oxisulfato, MeO. Me. Como resultado del proceso de tostación se obtiene unos productos sólidos tales como:
Óxidos metálicos
Sulfatos metálicos u oxisulfatos
Óxidos complejos
Cloruros y sulfatos metálicos, cuando la tostación es clorurante Un producto gaseoso, normalmente dióxido de azufre, que en la mayoría de las ocasiones
constituye un subproducto del proceso, si bien en el caso de la tostación de piritas representa el producto principal de la instalación. Atendiendo a las características físico-químicas de los productos, se puede hablar de: Una tostación oxidante cuyo resultado es la obtención de un oxido metálico, tostación sulfatante mediante la cual se obtiene un sulfato metálico, tostación sinterizante que, al operar a temperaturas próximas al punto de fusión de los sulfuros y óxidos metálicos de la carga, alcanza un producto de altas prestaciones mecánicas. Normalmente la tostación se lleva a cabo entre 500 y 650°C, dentro de los tostadores tipo hogar o de lecho fluidificados, bajo condiciones bien controladas. El producto de la tostación es una mezcla de sulfuros y sulfatos, cuya composición puede variarse mediante el control de la temperatura del proceso de tostación y la relación aire concentrado. [1]
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5. Análisis Y Resultados Para el caso del mineral trabajado (calcopirita) se le hizo una determinación en la composición de este, en este caso fue empleado el ensayo de fluorescencia y de chispa el cual arrojo los siguientes resultados.
De acuerdo a los resultados se puede evidenciar que absolutamente nuestro mineral contiene cobre, siendo este uno de los metal en mayor proporción dando como resultado futuros concentrados valiosos en procesos de Pirometalúrgia, es decir de acuerdo a este porcentaje se puede elegir el método de extracción más adecuado y económico, en este caso el proceso de pirometalúrgia es el más indicado debido a que dicho porcentaje supera el 10 %. Se destaca que en la teoría se explica que los procesos de pirometalúrgia son más recomendables aplicarse cuando el metal deseado se encuentre por encima de un 10 % ya que con estos se recuperara más rápidamente y lo más importante las perdidas serán casi nulas, en cambio en procesos hidrometalúrgica se realiza cuando los metales de interés se encuentran en cantidades muy bajas
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porque dicho proceso se realiza especialmente por métodos electrolíticos siendo estos mejores con especies de poca masa.
En el espectro se observa que los elementos más abundantes dentro del mineral de cobre son el Fe, Cu y el S siendo el hierro el más cuantioso de estos, además al comparar estos resultados con los de chispa se analiza que en el anterior el Si ocupaba el mayor porcentaje de cantidad y en este lo hace el Fe, esta diferencia de resultados se debe al equipo los cuales tienden a reconocer en mayor cantidad unos elementos más que otros.
5.1 Datos experimentales Durante el proceso de tostación sulfatante se colocó una cierta cantidad de mineral en un crisol refractario y se llevó posteriormente al horno por un cierto tiempo, finalmente se extrajo y se volvió a pesar.
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A continuación, se describe el peso inicial y final del mineral utilizado en el proceso. Peso inicial= 10 g Peso final= 11,7 g Temperatura inicial= 18 °C Temperatura final= 600 °C Hora de inicio= 9:00 am Hora de finalización= 14:32
Tabla 1. Registro cada treinta minutos para homogenizar la mezcla y toma de temperatura por parte de los estudiantes
TIEMPO
TEMPERATURA
(MIN)
( °C )
1
17
60
350
97
398
127
462
157
545
187
600
217
600
247
600
277
600
16
temperatura vs tiempo 700 600 a r 500 u t 400 a r e p 300 m e t 200
100 0 0
50
100
150
200
250
300
Tíempo
Lo que se observa anteriormente se alcanzó una temperatura de 600°C, ya que si elevamos más la temperatura podemos llegar a obtener este concentrado en estado líquido, teniendo claro que el objetivo era hacer una tostación sulfatante, además se llevaron unas rampas de calentamiento lo que realmente se necesitaba era que la calcopirita reaccionara con el oxígeno ya que se dice que la temperatura de ignición es a 300 °C, luego se eleva la temperatura hasta los 600 °C, donde se mantiene constante donde el sulfuro de hierro se descomponga en las primeras rampas de calentamiento llegando a el sulfato de cobre.
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Al finalizar la tostación quedo un producto que fue el sulfato de cobre, que se presenta en la calcina, lo que se hizo fue introducir en un tubo de ensayo unos gramos del concentrado que se tenía, luego le agregamos agua y agitamos por una media hora, luego dejamos decantar hasta que el agua tomara un color de azul celeste, hasta que por medio de la lixiviación se logra la extracción del sulfato de cobre, para luego ser sometido a electrolisis y de ahí poder llegar a sacar cobre puro, pero en este caso no se logró ese color como se observa en la imagen anterior.
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6. Cuestionario 6.1 Explique qué objetivo cumple la tostación sulfatante, ¿por qué y para qué se realiza? Teniendo en cuenta que la tostación es una operación preparatoria de los minerales de tipo pirometalúrgico; ya sea oxidante o sulfatante según el caso de operación, cabe resaltar que la tostación oxidante se puede realizar bajo la operación a muerte; completa y parcial, siendo esta última sulfatante o no sulfatante, teniendo en cuenta que al hacer este proceso de una tostación oxidante tiene como objetivo principal transformar los sulfuros metálicos del mineral en óxidos y sulfatos, por reacción del oxígeno del aire a temperaturas entre 500 y 900 °C, Cabe resaltar que al ser una tostación sulfatante tiene como objetivo la evolución de un sulfuro en sulfato metálico mediante reacciones de oxidación. Este proceso se realiza para facilitar la extracción de los elementos de interés ya que los sulfuros son difíciles de diluir en medios acuosos, diferente a cuando se encuentra en estado de sulfato, el cual se pueden diluir, facilitando la extracción del metal aplicando procesos adicionales, como es por vía hidrometalurgia.
6.2 Presente la ecuación que se obtiene al tostar de manera sulfatante el mineral de cobre. Finalizada la tostación sulfatante se origina una ecuación como la siguiente:
+
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1 ↔ + + 4 2
En la ecuación anterior se identifica que esta es oxidante ya que el cobre pierde electrones
(+1 ↔ +2) y además se introduce oxígeno, en el cual se observa como sulfuro metálico evoluciona con ayuda del oxígeno pasando este a sulfato, además el hierro que contiene el mineral de calcopirita se oxida y finalmente es muy importante para realizar estos procesos se cuente con los instrumentos de seguridad adecuados para el desarrollo del procesos garantizando
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un buen desempeño en la operación, de igual manera evitar intoxicación con los gases generados en el proceso como es el caso del óxido de azufre, producto de una tostación.
6.3 ¿Qué importancia tiene controlar la temperatura en este proceso? Los procesos de tostación oxidante y sulfatante normalmente se llevan a cabo a temperaturas inferiores a la fusión de los óxidos y sulfuros metálicos involucrados en el proceso, generalmente inferiores a los 1000 °C. Teniendo en cuanta que para garantizar la velocidad de las reacciones, la temperatura de operación no ha de ser inferior a los 500 °C, con el fin de garantizar evolución del proceso. En general, el control de la temperatura dentro de un proceso de tostación es muy importante, ya que de esta, depende el tipo de producto a obtener, es decir, para conseguir un sulfato las temperaturas de trabajo deben estar entre 600 y 700°C, en el caso contrario para conseguir un oxido, las temperaturas se encuentran entre 900 y 980 °C. Finalmente el control de la temperatura se puede llegar a tener cuatro fases en equilibrio (tres condensadas y una gaseosa) las tres primeras hacen referencia al oxido metálico, sulfato metálico y al oxido sulfato metálico, la última fase se refiere al tipo de óxido en estado gaseoso formado durante la reacción; para obtener lo deseado se debe tener en cuenta las condiciones termodinámicas necesarias en la operación.
6.4 ¿Qué errores se pueden cometer al medir masas y volúmenes en la práctica? En la medida de masa y volumen los principales errores que se presentan son los siguientes:
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La balanza analítica utilizada en el momento este mal calibrada ocasionando mala toma de resultados.
En el peso de la muestra no se reste el peso del objeto que lo contiene como: bolsas, bandejas, baldes, hojas de papel, crisoles, etc.
Desperdicio de material después del pesado, alterando los resultados finales. No tener en cuenta el porcentaje de humedad que contiene el mineral para realizar los respectivos análisis.
Poca exactitud al medir volúmenes por falta de experiencia, ocasionando una alteración en el proceso.
Probetas que se encuentran en mal estado, debido a la poca visibilidad de la regla de medición.
Desperdicio del líquido durante el desplazamiento.
Los equipos de laboratorio en mal estado y mal calibrados. Producto de los errores mencionados anteriormente, lo más probable es que al realizar el
balance de masa, los datos obtenidos no sean acordes al proceso realizado, provocando porcentajes de error experimentales relativamente elevados.
6.5 Investigue los equipos industriales empleados en la tostación de minerales de cobre. En el proceso de tostación los equipos más utilizados son los hornos y estos pueden ser de tres tipos:
Tostadores de hogares múltiples o Wedge Tostadores relámpago o Flash. Tostadores de lecho fluidizado. [2]
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6.5.1 TOSTACIÓN POR FLUIDIFICACIÓN Este proceso se basa en que a través de un lecho inmóvil de concentrados se inyecta de abajo hacia arriba aire comprimido que pasa a través de gran cantidad de toberas, dispuestas en la solera de la cámara de tostación. Cuando la velocidad de los gases pequeña el lecho de concentrados es inmóvil, sin embargo, alcanzada la velocidad critica, los granos de concentrados comienzan a separarse unos de otros, pareciendo estar en ebullición. Tal lecho recibe el nombre de lecho fluidizado.[3]
6.5.2 TOSTADOR DE HOGAR MÚLTIPLE Esta unidad consta de cierto número de hogares refractarios horizontales, circulares, que van sobrepuestos y alojados en un casco de acero: el material de alimentación se descarga sobre el hogar superior y va descendiendo para ser descargado en forma de calcinados por el hogar inferior. Una flecha central de rotación lenta hace girar brazos de arrastre enfriados por aire o por agua sobre cada hogar. Las aspas giratorias de arrastre pasan en su rotación sobre la carga del tostador para hacer que el material fresco salga a la superficie para que tenga lugar la tostación, o sea la reacción e oxidación solido-gas, y también empujan la carga transversalmente al hogar hacia agujeros de caída para que se vaya pasando hacia abajo al siguiente hogar. Al ir avanzando el material de alimentación hacia abajo en el tostador, lo van calentando los gases calientes que proceden de la reacción exotérmica de tostación que tiene lugar en los
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hogares inferiores, hasta que finalmente este material de alimentación llega a alcanzar la temperatura de reacción, comienza a arder y se oxida con gran rapidez. [4]
6.5.3 TOSTADOR RELAMPAGO O FLASH Los hornos “flash” o relámpago están diseñados e specialmente para el trabajo de piritas muy
pulverizadas, como son las que previamente han sido flotadas para separarlas del Cu y el Zn contenido. El tamaño del grano tan fino que exige la flotación provoca temperaturas muy altas en la tostación que hace que el grano se vidrie y quede impermeabilizado para las lejías que se usan en los tratamientos presiderúrgico. Sin embargo la alta temperatura beneficia la recuperación del calor de los gases. Las cenizas conservan el arsénico inicial de la pirita. [5]
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6.6 Realizar el balance de masa y calorífico en la planilla del Software HSC. A continuación, se representa el balance de masa del proceso de tostación sulfatante realizado con ayuda del programa HSC.
Tabla 2. Composicion de las respectivas especies que entran al horno
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Tabla 3. Composición de las especies que salen después del proceso de tostación sulfatante
Tabla 4. Balance de masa y calor de las especies presentes durante todo el proceso de tostado sulfatante arrojado por el programa HSC
6.7 Analizar la regla de fases de Gibbs para el sistema Fe-S-O. La ecuación de grados de libertad es: =+1−∅
Donde V= número de grados de libertad o n valores dependientes
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C= componentes del sistema 1= indica la restricción, en este caso la T es constante en el diagrama de Kellogg ∅= fases del sistema con los respectivos compuestos
=3+1−2=2 = 3( ) − − ∅ = 2( ) 4 −
Para una línea =3+1−3=1
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= 3( ) − − ∅ = 3( ) 4 − 2(4)3 −
Para un punto triple =3+1−4=0 = 3( ) − − ∅ = 4( )23 − 4 − 2(4)3 −
6.8 Calcular la formación de SO2 considerando compuestos puros Al obtener compuestos puros se dice que todo el S se va a convertir en SO2, por lo tanto S entra=1,638 gr
S formado=1,638 ∗ = 3,276 gr SO2 SO2= 0,512 moles
6.9 Realizar la comparación de pérdida de peso del método experimental con los datos teóricos. Calcina terorica= 11,859 gr
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Calcina experimental= 11,5337gr Se tiene que la diferencia es: de 0,3253 gr
% =
11,859 − 11,5337 3211,859
∗ 100
% = 2,743%
6.10 Consulte las empresas nacionales e internacionales que actualmente llevan a cabo el proceso de tostación sulfatante de minerales de cobre. Algunas de las empresas que actualmente realizan el proceso de tostación sulfatante a nivel nacional e internacional se representan en la siguiente tabla:
Tabla 5. Principales empresas que aplican el proceso de tostación en el cobre. NOMBRE
UBICACIÓN
CIMSA
Colombia
Guixi
China
Jinchuan
China
Chuquicamata Refinery
Chile
Yunnan Copper
China
Birla
India
Toyo/Nihama (Besshi)
Japón
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Amarillo
Estados Unidos
Codelco Norte (SX-EW)
Chile
PyshmaRefinery
Rusia
El Paso (Refinery)
Estados Unidos
Las Ventanas
Chile
Jinlong (Tongdu) (refinery)
China
SterliteRefinery
India
Daye/Hubei (refinery)
China
XiangguangCopper (refinery) China Hamburg (refinery)
Alemania
CCR Refinery (Montreal)
Canadá
lloCopperRefinery
Perú
OnsanRefinery I
República de Corea
Morenci (SX-EW)
Estados Unidos
6.10.1 SouthernCopperCorporation (SCCO): Es uno de los productores integrados de cobre más grandes del mundo. Producen cobre, molibdeno, zinc, plomo, carbón y plata. Todas sus operaciones de minado, fundición, y
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refinación están ubicadas en Perú y México y conducen actividades de exploración en estos países y en Chile. Desde 1996, sus acciones comunes están listadas tanto en la Bolsa de New York como en la Bolsa de Valores de Lima.
6.10.2 Corporación nacional del cobre (CODELCO): Es una empresa minera del Estado chileno, considerada el primer productor de cobre y molibdeno del mundo, que se dedica a la exploración, procesamiento y venta de cobre, molibdeno y otros subproductos tales como doré de oro y ácido sulfúrico. Fundada en 1976, la empresa opera a través de numerosas divisiones mineras que incluyen: Codelco Norte (que incluye las minas Chuquicamata y Radomiro), Salvador, Andina y El Teniente; la división de fundición y refinería Ventanas; y Minera Gaby. Codelco anunció planes para separar sus minas Chuquicamata y Radomiro Tomic, ubicadas en el norte del país, y convertirlas en operaciones con administración independiente - una medida que forma parte de un plan de restructuración lanzado a fin de mejorar la eficiencia, la productividad y el control de costos. También cuenta con las reservas de cobre más grandes del mundo, cifra suficiente para mantener la empresa en los actuales niveles de producción durante 70 años.[6]
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6.11 Realice un cuadro comparativo de los precios actuales de los metales: Cu, Ag, Zn, Ti y Ta. Tabla 6. Precios de algunos metales en el año 2016. Tomado del sitio web de SIMCO. METAL
UNIDAD DE
VALOR $
MEDIDA Oro
Kg
114322294,8
Cobre
Kg
12182,58
Plata
Kg
1545484,33
Zinc
Kg
4020,41
Tantalio
Kg
326,44
Titanio
Kg
2014,87
6.12 Presentar los resultados obtenidos en el proceso de concentración, a partir de los 1000 gramos del mineral de calcopirita (CuFeS2) procesados unitariamente, incluyendo el rendimiento y/ó eficiencia del proceso de concentración previo a la tostación. Adicionalmente, nombrar e indicar la fórmula química de las especies minerales impuras qué se eliminaron en el proceso. Mineral útil: CuFeS2
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Impurezas: FeS2, Fe2O3, SiO2, Al2O3, y otras impurezas como pueden ser, MnO Cr 2O3, CaCO3, y K, pero en muy bajas cantidades
=
Tenor antes de flotar: Según la tabla numero 1 la cantidad de CuFeS2 es igual a 30,23%, entonces en 1000gr serian 302,3 gr.
=
302,3 1000
= 0,3023
Tenor después de flotar: Según la tabla N2 la CuFeS2 es 302,3gr de 745 que quedaron en el concentrado
=
302,3 745
= 0,4058
Razón de enriquecimiento: =
=
0,4058 0,3023
= 1,342
Entre más este alejado de la unidad mayor va a ser su enriquecimiento
Rendimiento de la concentración (V): =
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=
=
745 1000
= 0,745 = 74,5%
6.13 ¿Cuáles son los tipos de mineral de cobre según las formaciones geológicas mundiales? Los principales minerales de sulfuro de cobre son calcopirita (CuFe), calcocita (S), covelita (CuS), bornita ( Fe ), tetraedrita ((Cu,Fe) ) y enargita ( As ).
Calcopirita (CuFe ): Sulfuro natural de cobre y hierro, de color amarillo claro y no muy duro.
Calcocita (S): es un sulfuro del cobre y forma parte de las piritas, de la clase de los minerales sulfuros, de color gris oscuro con dureza de 2 en la escala de Mohs.
Covelita (CuS): es un sulfuro de cobre de color azul índigo con dureza entre 1 y 2 en la escala de Mohs.
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Bornita (Fe ): es un mineral del grupo de los Sulfuros. Es un sulfuro de hierro y cobre, de color cobre manchado con iridiscencias púrpuras, por lo que se le da el apodo de pavo real mineral .
Tetraedrita ((Cu,Fe) ): Es un antimonio sulfuro de hierro y cobre, de color muy oscuro con dureza de 3,5 a 4 en la escala de Mohs.
Enargita ( As): Químicamente es un sulfuro de arsénico y cobre, presenta como aspecto típico un hábito masivo negro, aunque también puede adoptar la forma de cristales alargados rayados.
t
34
El diagrama de Kellogg nos indica que especies se forman bajo condiciones de trabajo establecidas. En este caso la presión de oxigeno utilizada fue de 1 atmosfera, como se pueden dar cuenta los diagramas trabajan con logaritmos de estas, por anterioridad se halla el valor del log de 1 dando como resultado 0 las cuales fueron nuestras condiciones establecidas. En la teoría se dice que los análisis se realizan entre 0 y -2 de las presiones de ambas especies (PSO y PO ), de acuerdo a esto se observa que realizando los respectivos análisis se obtuvo sulfato de cobre, debido a esto se dice que nuestro proceso de tostación sulfatante fue un éxito ya que se logró evolucionar el sulfuro en su sulfato que es lo enunciado en la teoría. Finalmente este diagrama nos muestra las especies que intervinieron en el proceso y qué condiciones se deben tener en cuanta si se requiere obtener una de estas familias.
35
Si observamos la línea de equilibrio roja de Fe-Fe3O4 con reacción: 3Fe +2 O2 --------------------- Fe3O4 Como se ve no hay presencia de SO2, en la reacción, por lo tanto
la línea será
independiente del log de PSO2, y dependerá solo de la presión del oxigeno a la temperatura de 600 °C. en este caso la calcopirita lleva un porcentaje de hierro, se observa el diagrama que el compuesto que se forma es el sulfato de hierro, se sabe que este proceso se hizo a una atmosfera de presión, pues se forma este compuesto donde se interceptan los logaritmos de la presión del oxígeno y de la presión de dióxido de azufre.
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7. Conclusiones
Para facilitar la extracción de un metal por hidrometalurgia es recomendable realizar una tostación sulfatante para transformar los sulfuros en sulfatos y así disolverlos en soluciones acuosas para posteriormente separar por electrolisis el metal deseado.
Al comparar resultados teóricos con los experimentales se obtuvo un error del 14,4%, debido a mala toma de datos y a la cantidad de concentrado que se obtuvo en la flotación.
El proceso de flotación fue todo un éxito ya que al hallar la eficiencia del mineral concentrado nos arrojó un resultado muy próximo al 100% siendo este del 73%, esto se debió a la flotación que se utilizó.
Los diagramas de Kellogg son muy importante en los procesos de tostación ya que estos nos indican que especies se forman bajo condiciones de trabajo establecidos y lo más importante nos indica que condiciones se deben tener para obtener nuevas especies.
En los procesos de tostación es muy importante el control de temperatura ya que de esta depende el tipo de producto que se quiera obtener (oxido o sulfato).
La tostación sulfatante se debe trabajar a temperaturas de 600 a 650°C esto con el objetivo de obtener sulfatos, si se realiza por encima de los 650 °C se sobrepasa el punto de fusión de estos originando nuevos productos en este caso óxidos, de igual manera al trabajar por debajo de los 500°C se origina que las velocidades de reacción se vean afectadas siendo estas muy lentas y provocando alteraciones en el proceso.
