Pirometalurgia del Plomo De: Christhopher Esteban Rodríguez Chacnama
Materias Primas de la Fundición A) SINTER:
Constituido por el Concentrado Oxidado de Plomo, además de otros constituyentes. Obtenido por Tostación Sinterizante de Concentrados de Plomo (Galena, (Galena, PbS), en mezcla con finos reciclados de Sinter y (PbSO4), en Máquinas de Sinterización Dwight-Lloyd. Procede a 800–850°C y la Reacción Principal es la de Oxidación de PbS a PbO con generación de SO2.
Materias Primas de la Fundición B) COQUE:
Que produce calores necesarios para la Fundición, (Fusión de las Cargas de Sinter ) y proporciona los Gases Reductores.
C) CHATARRA CHATARRA DE HIERRO:
Cuyo propósito radica en la sustitución del Pb durante la Reacción, además de conseguir fluidez durante la Descarga.
Operaciones Previas a la Fundición A) Sinterizacion:
Se Sinteriza o Tuesta (Calcina) con otros materiales, tales (Mineral de Plomo, Hierro, Sílice, Caliza, Coque, Sosa, Ceniza, Pirita, Zinc, Cáusticos, Polvo de Cámara de Sacos Filtrantes).
Esta Etapa consiste en remover el (S) del Concentrado como (SO2) y formar una masa sólida apropiada para cargar en el Horno de Manga.
Maquina de Sinterización Dwight-Lloyd
Fundición en Horno de Manga
La carga de Sinter y Coque a 800°C se alimenta en el Tragante del Horno de Manga ISP (Proceso Imperial de Fundición) empleando un Sistema Doble Campana Hermética para evitar escape de gases o entrada de aire, manteniendo la temperatura de salida de los gases en la parte superior del horno por sobre 1000°C y evitando la condensación de Zn líquido.
Fundición en Horno de Manga
El Horno tiene una sección transversal (Cuba) casi rectangular y está provisto de Placas de Enfriamiento con Agua a nivel de las Toberas de Inyección de Aire, sobre la Zona del Crisol. El aire se sopla precalentado a 700-800°C y al Combustionar el Coque genera Calor y CO como gas reductor.
Fundición en Horno de Manga
La Reducción ocurre en la Cuba del Horno por acción directa del Coque y por Reducción con CO gaseoso según las reacciones:
Fundición en Horno de Manga
Los Gases que salen del Horno por la parte superior contienen aproximadamente 5% Zn (vapor), 10% CO2, 20% CO, 30-60% SO2 y N 2 3-5% y entran a un Sistema de Condensación Horizontal donde hay un Baño de Pb líquido a 440°C el que es agitado violentamente mediante Agitadores (8 Rotores) mecánicos que producen una Lluvia de Gotas de Pb líquido que condensan el Vapor de Zn, formando una solución líquida Zn-Pb y dos fases líquidas separadas de Pb y de Zn .
Fundición en Horno de Manga
Esto no sólo contribuye a Condensar el Zn, sino que también evita la Re-oxidación de éste a ZnO. La aleación Pb-Zn que se forma tiene 570°C y se deja enfriar hasta 440°C , temperatura a la cual se separan en 2 fases: una Fase Líquida Rica en Zn con menos de 1% de Pb que sobrenada y una Fase Líquida Densa de Pb saturado en Zn que se bombea de vuelta al condensador.
Fundición en Horno de Manga
El Pb contenido inicialmente en el Sinter, ahora como Pb líquido, se acumula como Plomo de Obra en el fondo del crisol , en tanto que impurezas como el Cd se volatilizan junto con el Zn. Si el Sinter de concentrado contiene además otros metales como Cu, Fe, Sb, As y S (como Sulfuros o Sulfatos), a nivel del crisol se forman 3 Fases Líquidas:
Fundición en Horno de Manga
a) Un Eje líquido de Cu 2S-FeS que se debe tratar separadamente en un convertidor de Cobre. Este eje también contiene algo de Au, Ag y Pb. El resto de los metales nobles se encuentra disuelto en el Plomo de Obra el que se refina posteriormente.
Fundición en Horno de Manga
b) Un Speiss líquido de As-Fe-Sb que también disuelve Ni y Co. Este Speiss generalmente se Sangra junto con la Escoria y se separa para luego enfriar, moler y volver a la Máquina de Sinterización con el objeto de eliminar tanto As como sea posible por Oxidación como As 2O3 en los Gases de la Máquina de Sinter.
Fundición en Horno de Manga
c) La Escoria generada contiene considerable cantidad de Zn como ZnO , ya que es soluble en ésta. Esta Escoria puede tratarse separadamente mediante Reducción con Carbono (Carboncillo) en un Horno de Fusión por medio del Proceso de Fumado . La Reducción ocurre a 1100-1200°C y el ZnO de la Escoria es reducido a Zn Vapor por CO .
Horno de Manga ISP
Espumado en Ollas
Decoperizado, el Plomo de Obra a 600-650°C es transferido a la Olla de Espumado donde se enfría hasta 400-500°C, temperatura a la cual se separa una Fase Sólida Pb-Cu ( Dross=9 g/cm3) que flota sobre el Pb ( Pb=11.3 g/cm3), formando una Costra Irregular (Dross), la cual se oxida
considerablemente al aire a 480°C.
Espumado en Ollas Durante el enfriamiento, se forman hasta 4 Capas 1) 2) 3) 4)
Dross de Cu-O-PbO Eje de Cu2S Speiss de Fe-As-Sb Bullion de Pb.
Posteriormente, al bullón se le adiciona S elemental y se precipita el resto del Cu como Cu2S (insoluble en el Bullón), agitando constantemente el baño líquido, según la Reacción.
Espumado en Ollas El Cu2S sobrenado en el bullón y es eliminado por Escoriado manualmente.
El Dross que ha sido removido se carga en una olla, a 1300 °C más la adición de Na2CO3 y Coque donde se forma mate y Speiss, los que se separan en dos capas, además de algo de escoria.
Espumado en Ollas Periódicamente se sangra desde el fondo del horno plomo líquido y se retorna a la olla de Drossing. El Mate y el Speiss también son removidos periódicamente y enviados: a) Circuito Pirometalúrgico del Cu. b) Máquina de Sinterización (Respectivamente). La Escoria es retornada al Horno Manga ISP. Los Gases van a Colectores de Polvos y retorna a la etapa de Sinterización.
Moldeo de Ánodos El Bullón Decoperizado es moldeado en 2 Tornamesas (Ruedas de Moldeo), obteniéndose Ánodos de 96,4% de pureza que se despachan en Carros Ánoderos hacia la Refinería.
Electrorefinación del Pb Aquí aplicamos el Proceso Beets (Electrolisis), que consiste en llevar los Ánodos (Bullón Decoperizado) de Pb ala Celda Electrolítica y luego introducir los Cátodos (de Pb Puro), siendo el Electrolito una Solución de Fluosilicato de Pb (PbSiF 6) y Acido Hexafluorosilícico (H 2SiF6).
Fundamento del Método Betts:
La Corriente Eléctrica atraviesa el Electrolito esta se disocia en Pb ++ y SiF6-, desplazándose hacia sus Respectivos Electrodos. Entonces la Disolución del Ánodo se inicia con el Desarrollo de Energía de Liberación, además del Pb entraran en Disolución el Zn, Fe, Ni y Co.
Electrorefinación del Pb En tanto que el Cu, Sb, Ag, Bi, Au, Se, Te y As se quedan en el Ánodo, al finalizar
formaran el Lodo Anódico. Si es que hubiese Sn en el Ánodo, este seguirá al Pb hacia el Cátodo para que al fundir
los Cátodos se elimine en forma de SnO.
Electrorefinación del Pb
Electrorefinación del Pb La Fuerza Electromotriz de los Elementos varia pocos Centésimos de Voltio:
Extracción de As, Sb y Sn Proceso Harris, tiene como fin remover el As, Sb y Sn remanentes, aún presentes en el
Pb después del Drossing. Estas impurezas hacen al Pb Duro y Frágil. En el proceso Harris, por oxidación con una mezcla de NaOH y NaHO3 a 400-450ºC. El As, el Sb y el Sn se oxidan formando Arseniatos, Antimoniatos y Estanatos de acuerdo a las siguientes reacciones:
Extracción de Ag La Remoción de Ag es más difícil, puesto que no es posible Oxidar la Ag. La Ag se puede eliminar desde Pb líquido mediante: Proceso Parkes, que permite Bajar el Contenido de Ag desde sobre 6000 ppm a menos
de 3 ppm empleando Zn fundido, que formado compuestos como Ag 2Zn3 y Ag2Zn5 de Puntos de Fusión de 661 y 631ºC, respectivamente con Temperaturas de Fusión mayor que el Pb, los cuales tienen normalmente bajo 5% de Ag.
Extracción de Ag
El Producto de Zn-Ag que se reprocesa mediante Prensado Mecánico para eliminar el Exceso de Pb y luego se Destila a 700-800°C para Eliminar el exceso de Zn.
Extracción de Ag La Escoria conteniendo Zn y Ag se lleva a Copelación a 400-500ºC, donde se Oxida el Pb a PbO líquido, es escurrido de la masa y se absorbe con Ceniza hasta dejar la Ag pura Sólida en forma de una Costra Porosa.
Esta se prensa y se vuelve a tratar hasta eliminar todo el plomo. Luego se funde a 10001100ºC y vacía en lingotes.
Extracción de Ag El Zn remanente en el Pb se elimina por Cloruración el Pb, puesto que el ZnCl2 se forma hasta dejar completamente exento de Zn el Pb.
El ZnCl2, que es volátil a 400-500ºC, se recupera con condensación.
