TRANSFORMACION DE LA CALCOPIRITA EN EL PROCESO DE TOSTACIÓN DE CONCENTRADO DE COBRE EN UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO Este trabajo presenta los resultado de una investigación del proceso de tostación de concentrado de cobre en un reactor de lecho fluidizado con el objetivo de estudiar la transformación de minerales en el concentrado de cobre, así como para comprobar la concordancia con las predicciones teóricas. Las muestras asadas fueron examinadas usando un análisis químico, difracción de rayos x y un microscopio. Como podrías… …describir el significado general de este documento?
Este trabajo trata del proceso de tostación del concentrado de calcopirita en un reactor de lecho fluidizado. La tostación de los concentrados de calcopirita presenta un importante paso en la extracción del cobre durante el proceso tradicional de fundición-refinación, así como también en procesos avanzados de la metalurgia del cobre. Para lograr una eficiencia máxima, mínima polución del medio ambiente, y obtener un producto con alta calidad es necesario examinar las transformaciones mineralógicas de los minerales de mena primarios durante el proceso de tostación. … describir este trabajo para la ciencia de los materiales e ingenierías profesionales sin
experiencia en su tecnología especial? Este documento se centra en una investigación de las transformaciones de mineral que ocurren durante el proceso de tostación en la oxidación entorno de un reactor de l echo fluidizado. Durante la tostación de concentrado de sulfuro de cobre, ocurre la completa disociación de pirita y la disociación parcial de calcopirita a bornita y pirrotita, mientras parte de la calcopirita se mantiene sin cambios, porque el tiempo de reacción es muy corto. El control y la regulación de los parámetros del proceso durante tostación tostación proporcionan la composición deseada de mate de cobre en el horno reverbero. … describir este traba jo para una persona persona laica?
El proceso de tostación usado para sulfidic concentrado de cobre es uno de los más importantes y el más complejo de todo el proceso pirometalurgico. Este proceso proceso fue llevado a cabo por calefacción de sulfuros en aire o en oxígeno. Este documento analiza la
transformación de minerales durante el proceso de tostación en un reactor de lecho fluidizado.
Introducción La tostación del concentrado de calcopirita presenta un paso importante en la extracción de cobre durante el proceso tradicional de fundición-refinación, también en procesos avanzados de metalurgia del cobre. El proceso de tostación de concentrados de sulfuros de cobre en el reactor de lecho fluidizado es un proceso de oxidación y representa la primera etapa en un proceso piro metalúrgico tradicional de extracción de cobre en la minería del cobre y la fundición Bor compleja, entonces la importancia de la precisión y la calidad de los procesos de control es una precondición inestable para el correcto tratamiento en las etapas siguientes de la extracción de cobre. Numerosas investigaciones han investigado el proceso de oxidación de la calcopirita, su mecanismo y reacciones involucradas. Estas referencias tratan con la oxidación de mineral puro de calcopirita y también con el proceso de oxidación de la calcopirita. Estudiando el proceso de tostación del concentrado de calcopirita, muchas investigaciones concluyeron que la oxidación de la calcopirita no está desarrollado por su desintegración a cobre simple y sulfuros de hierro, pero si por la formación de bornita. La transformación de la calcopirita en bornita es teóricamente explicada por la reacción de difusión que podría ser vista como un ejemplo de oxide roasting the chalcopyrite grains “ on core”. Durante este método de tostación, las partículas de cobre son concentradas en el núcleo, y la cubierta se compone de óxido de hierro. El cambio en la estructura de las partículas de calcopirita depende del tiempo de oxidación. Después de un tiempo corto de tostación, una capa de óxido de hierro es formado en la superficie de la partículas, hasta que en la segunda capa la calcopirita es concentrada; la tercera capa es el núcleo de mineral de partida sin reaccionar. Después de un largo tiempo de tostación, la capa superficial también está compuesta de óxido; la segunda y tercera capa son enriquecidas con sulfuro de cobre-bornita, la cuarta capa es menos enriquecida con sulfuro de cobre-calcopirita, y la quinta es el núcleo de mineral de partida sin reaccionar. Una tostación completa de partículas de cobre consiste en una capa oxidada (capa superficial) y el núcleo enriquecido con bornita. Levenspiel ilustra un modelo de núcleo sin reaccionar que describe el proceso de oxidación parcial en la tostación. Por este modelo, se predice que la reacción de oxidación es la primera en desarrollarse en la cara externa de las partículas. La zona de reacción se
mueve gradualmente hasta el centro de la partícula sólida, y este pod ría salir como el reactivo reaccionado y el producto solido de la reacción. En cada momento, hay un núcleo de material sin reaccionar, que decrece durante la reacción, mientras el tamaño total de la partícula no cambia. Según Cirkovic, un modelo teórico de la oxidación de la calcopirita asume una partícula de estructura concéntrica con un aumento en la tasa de transformación desde el centro a la periferia, donde el núcleo no cambia. La figura 1 presenta un modelo esférico de calcopirita que es expuesto a oxigenación de aire en condiciones de tostación de óxido. La bornita y la pirrotina son formadas como productos sólidos en la reacción. El tamaño del núcleo sin reaccionar depende de la concentración suministrada de oxígeno, tasa de difusión a través de la c apa del producto formado y el tiempo de presencia de la partícula en el área de reacción. La aparición etapa bornita como resultado de la transformación en términos de tostado de oxidación es calcopirita es descrita en detalle (3,7,8,15). La química de la oxidación de calcopirita en capa fluidizada en el intervalo de temperatura desde los 600 a 720° C puede ser representada por las ecuaciones 1 y 2. El valor de la energía libre de Gibbs en el intervalo de temperaturas investigado para la reacción es : .... y para la reacción 2 : .... Lo que confirma la alta probabilidad termodinámica en su ocurrencia. El objetivo de este estudio es investigar experimentalmente las transformaciones mineralógicas en el concentrado de calcopirita durante la tostación en el reactor de lecho fluidizado y comparar los resultados obtenidos con los modelos teóricos desarrollados de tostación de concentrados de cobre. ( Vea la barra lateral para los métodos experimentales)
Resultados y discusiones Los resultados del análisis químico y difracción de rayos X de 10 muestras de cargo, calcina y desbordamientos, tomados durante un periodo de un mes, están mostrados en la tabla I y II. Se pueden ver las variaciones en la composición química de las muestras de cargo analizadas. Se podría decir que la calcina, representando cargas de cobre tostado, contiene cualitativamente los mismos elementos que en la carga de partida, pero sus valores cuantitativos son completamente diferentes.
El incremento en el contenido de cuarzo en el desbordamiento aparece debido a la presencia de altas cantidades de aire, y por la disminución del número de sopladores, lo que causa esa parte de cuarzo de la cama para ser transferido con el aire. La composición mineral es el cambio visible porque en el proceso de tostación, pirita y una parte de calcopirita de la carga se disocia en el proceso de tostación y se transforma en cobre más estable y sulfuros de hierro: bornita y pirrotita. Una parte de la calcopirita no cambia durante la tostación debido a l a falta de tiempo para su transformación. Basado en características ópticas de los minerales, la identificación mineralógica de las muestras se llevó a cabo. Los siguientes contenidos fueron determinados en las muestras de cargo de la mena: calcopirita, pirita , magnetita, pirrotita,..... No hay minerales de la mena en las muestras del desbordamiento. Las muestras de calcina son las más importantes para nosotros. Descripción de los minerales presentes en la calcina : Calcopirita: aparece parcialmente, con partículas de varios tamaños, de algunos mm a 100
mm. Partículas más grandes están raramente presentes. A menudo forman sólidos en solución con bornita. La disolución de los sólidos resulta, calcopirita y bornita, donde alguna parte bornita se transformó en Digenita. Esta transformación se desarrolla desde el borde de las partes centrales de la partícula, aunque en la separación laminar están presentes o bornita aparece en una forma o venas distribuidas irregularmente. Está presente en la forma de separación en esfalerita muy raramente, partículas de tamaño fino de calcopirita entrecrecen con pirita muy rara vez, hasta que en alguna parte se incluye la pirita. Pirrotita: aparece principalmente en agregados esponjosos de forma esférica. Debido al
hecho de que no está presente en la carga de alimentación, es obvio que se formó en el proceso de tostación, por la transformación de los minerales de partida. Bornita: aparece en partículas irregulares, ( tamaño de 15 mm aprox), se presenta como
un producto de la desintegración de sólidos en solución, donde calcopirita y bornita son formadas, y luego en algún lugar bornita fue transformada en Digenita. Rara vez agregados de bornita- Digenita tienen un borde de cuprita. También aparece en forma independiente.
Pirita: también aparece en partes, partículas regulares e irregulares. Rara vez se incluye
calcopirita y pseudomorfosis de goethita en pirita son aún más raros. Magnetita: Aparece en partículas irregulares. Es más frecuente asociarlo con ganga (residuos-waste). Raramente está asociada con hematita y calcopirita. Marcasita: Es un mineral raro y siempre está asociado con pirrotita. La marcasita presenta
una transformación de la pirrotita. Digenita: Rara vez está presente. Aparece en partículas irregulares o agregados
esponjosos, y en el borde alrededor de la bornita. Probablemente aparece como un producto del proceso de tostación. Calcosina: Esta raramente presente en partículas independientes de forma irregular,
donde esas partículas muy a menudo incluyen minerales de ganga. Covelina: Aparece como un mineral secundario en fragmentos irregulares o agregados
naturales. Principalmente, es independiente hasta que esta menos presente incrustado en calcopirita. Esfalerita: y Galena son minerales muy raros. En algunos lados ellos son intercrecidos, uno
con el otro, hasta que ellos están presentes raramente como separación de la calcopirita en esfalerita. Goethita: Es un mineral raro. Aparece como un producto en la transformación de la pirita. Hematita: También es un mineral raro, y aparece en la alimentación o como producto del
proceso de tostación. Cuprita: Es un mineral raro. A veces aparece en el borde alrededor de agregados raros de
Digenita-bornita. Basado en los resultados obtenidos de análisis químicos y mineralógicos de cobre tostado se podría concluir que durante la tostación en el reactor de lecho fluidizado, la transformación de la calcopirita no sigue el modelo de esférica zonarity. Los resultados obtenidos muestran que la transformación mineralógica no procede de la periferia del centro de la partícula, pero en la forma de separación laminar. Esto es ilustrado en las micrografías, dadas en la Figura 2. En el proceso de tostación, mayores sulfuros de cobre y minerales de hierro transformados en sulfuros menores, y disociaciones de azufre oxidado a dióxido de azufre. Durante la tostación de la calcopirita-pirita cargada en el reactor de lecho fluidizado, una completa transformación de pirita y una transformación parcial de calcopirita a bornita y
pirrotita es desarrollada, porque el tiempo de retención de las partículas en e l área de reacción es muy corto, así debido a esto el concentrado de sulfuro de cobre tostado en fluo-solid en el reactor es incompleta.
El concentrado de cobre tostado contiene aproximadamente los mismos elementos como concentrado, excepto que su contenido químico cambió. Cantidades de azufre desde el sulfuro son significativamente decrecientes, cantidades de óxido se incrementan y componentes evaporables desde algunas sustancias perjudiciales decrecen. Los resultados de las investigaciones experimentales muestran certeras variaciones respecto los datos de la literatura. Contrariamente al modelo previo del proceso de tostación no hay calcosina en aguas residuales. La calcopirita en condiciones presentes en el reactor no se transforma en calcosina. Por lo tanto, es necesario para el estudio de procesos de oxidación y transformación de cobre complejo y sulfuros de hierro en el proceso de tostación que permite el reconocimiento del modelo real del proceso en fluosolid en el reactor.
En el proceso de producción, la imagen real del desarrollo del proceso de transformación es completamente diferente que el modelo teórico caso a caso, algunas formas morfológicas diferentes de transformación son notadas: separación laminar, separación a lo largo de direcciones privilegiadas, etc.
Métodos experimentales El concentrado de calcopirita, desde el proceso pirometalurgico tradicional de extracción de cobre en la minería del cobre y la fundición Bor compleja fue l a carga de partida. La tostación del concentrado de calcopirita en el reactor de lecho fluidizado se hizo usando 3
las siguientes condiciones estándar en el proceso: flujo de aire 24.000- 25.000 Nm , flujo 3
de agua de refrigeración 1-2 m /h, temperatura 670°C, tiempo de tostación 90 segundos, donde la capacidad de carga vario entre 45-55 t/h. Después de la operación de tostación, muestras tostadas de agua residual y rebose fueron tomadas. Platos para el muestreo son herméticamente cerrados para prevenir la oxidación de los componentes efluentes, y para el objetivo de obtener buenos resultados en el análisis químico. Para realizar la tarea conjunto con respecto a la transformación de productos durante la tostación, una investigación detallada de muestras fue llevado a cabo por el uso de adecuados métodos: análisis químicos, difracción de rayos x y microscopia del mineral. Las
muestras fueron analizadas químicamente usando procedimientos estándar. El análisis de rayos X probado en muestras fue llevado a cabo en un dispositivo SIEMENS con Cuanticátodos y emisión de filtrado por Ni-filters con un voltaje de 40kV y una intensidad de corriente de 20mA. Los datos utilizados de la literatura en comparación con los valores calculados de interflat distancias fueron tomadas desde el archivo de la tarjeta de ASTM y the Joint Commite on Powder Diffraction Standard. La microscopia del mineral fue llevado a cabo en el microscopio Leitz-Ortolux en luz reflejada.
Conclusión En el proceso de tostación de carga de concentrado de cobre en el reactor de lecho fluidizado, la pirita y parte de la calcopirita son disociados y transformados en cobre más estable y sulfuros de hierro: bornita y pirrotita, y parte de la calcopirita permanecerá sin cambios. El desarrollo de la bornita desde la calcopirita es a lo largo de direcciones privilegiadas, pero no concéntrica desde la periferia al centro. Las reacciones de transformación del mineral no son completas, i.e. ellas son desarrolladas solo parcialmente, quienes son el resultado de tiempo insuficiente, inadecuada temperatura o no llenar los otros, así como por ejemplo, el tamaño de partícula.
