Tostación y Fusión de Concentrados Sulfurados de Cobre

15-3-2017

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE EXTRACTIVAS II

Meza Chacpa Liliana UNDAC

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE 1. TOSTACIÓN 1.1. DEFINICIÓN La tostación consiste en la oxidación parcial de los sulfuros del concentrado y en la eliminación parcial del azufre de éste como SO2 y ocurre según reacciones sólido-gaseosas, a temperaturas de 500 a 800 ºC, dependiendo de los productos que se desea obtener. La fase gaseosa contiene normalmente O2 y SO2 en la alimentación y productos y cantidades menores de gases SO3 y SO2, dependiendo de las reacciones de oxidación.

En la mayoría de los casos el concentrado metalífero no está en una forma química de la cual pueda separarse el metal fácil económicamente por medio de una reducción directa simple. Es necesario cambiarlo primero en algún otro compuesto que pueda tratarse con mayor facilidad. La tostación es un tratamiento químico preliminar que se emplea con mucha frecuencia, y que consiste específicamente en la oxidación de los sulfuros a óxidos, ya que muchos de los metales no ferrosos se presentan en forma de sulfuros. La tostación de los sulfuros es un proceso (de reacción de gas - sólido) en el que se pone en contacto aire en grandes cantidades, a veces enriquecido con oxígeno, con los concentrados del mineral de sulfuro. Esto se hace a una temperatura elevada a la que se combine el oxígeno del aire con el azufre del sulfuro para formar SO2 gaseoso y con los metales para formar óxidos metálicos. Al producto sólido de la tostación se llama calcinado.



TEMPERATURA DE IGNICIÓN , EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO 0.06mm malla -65

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE

1.2. TIPOS DE HORNOS DE TOSTACIÓN La oxidación de los concentrados de sulfuro para obtener óxidos metálicos y la aglomeración de los finos en trozos grandes para poder tratarlos en hornos de cuba son los procesos que se realizan durante la tostación. La elección del proceso de tostación depende de la clase de proceso de fusión al que han de someterse los calcinados después de la tostación. La tostación que se hace en hornos de hogar múltiple y de lecho fluido requiere de material de alimentación fino y proporciona calcinados finos que se tratan posteriormente en hornos de reverbero, en hornos de cuba o en hornos eléctricos. El tostador de hogar múltiple es el más antiguo, habiéndose desarrollado por primera vez en los últimos años de la década de 1890; este tostador ha encontrado amplia aceptación. El tostador de lecho fluido es de desarrollo más reciente, de los primeros años de la década de 1950, y se caracteriza por su capacidad excepcionalmente alta; un tostador de fluido tiene una capacidad equivalente a ocho veces la de u tostador de hogar múltiple de l a misma área de hogar. Esta innovación ha eliminado la necesidad de grandes conjuntos de tostadores de hogar múltiple en las operaciones de gran tonelaje que se tenían por la capacidad limitada del tostador individual. Los concentrados de sulfuro que tienen que de sulfurarse y aglomerarse se tuestan

Pirometalurgia I generalmente en tostadores de soplo (máquinas de sinterización) más que en tostadores de hogar múltiple o de lecho fluido. Esta tostación da una torta gruesa de sinter, poroso y oxidado, como producto, que sirve como material de alimentación para un horno de fusión del tipo de cuba o de tiro tal como sale de la operación simple de tostación.

1.2.1 Tostador de hogar múltiple

Esta unidad consta de un cierto número de hogares refractarios horizontales, circulares, que van sobrepuestos y alojados en un asco de acero; el material de alimentación se descarga sobre el hogar superior y va descendiendo para ser descargado en forma de calcinados tostados por el hogar inferior. Una flecha central de rotación lenta hace girar brazos de arrastres enfriados por el 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 de oxidación gas - sólido, y

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE también empujan la carga transversalmente al hogar hacia agujeros de caída para que vayan pasando hacia abajo al siguiente hogar. Los agujeros de caída o de descarga están situados en tal forma que no quedan uno debajo de otro, sino en la periferia exterior de un hogar y en el centro del hogar que se encuentra abajo. Como consecuencia de esto la carga sigue una trayectoria prolongada en zigzag hacia abajo, a través del tostador, con lo cual se logra el tiempo necesario para que tengan lugar las reacciones de oxidación. 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 hogares inferiores, hasta que finalmente este material de alimentación llega alcanzar a la temperatura de reacción, comienza a arder y se oxida con gran rapidez. Esta reacción continuará hasta que los calcinados tostados sean descargados del hogar inferior del tostador y enfriados al aire auna temperatura inferior a la de reacción de tostación. En los hogares inferiores hay instalados quemadores de gas para asegurarse de que se alcanza la temperatura de reacción si la tostación no es autógena. La corriente de aire que se alimenta al tostador se regula abriendo puertas en los hogares inferiores, y el tiro natural que tiene la instalación succiona aire hacia el interior para aportar el oxígeno necesario para la oxidación. La capacidad del tostador es en promedio de alrededor de 0.25 toneladas corta de pirita (o contenido equivalente de azufre) por pie cuadrado (0.09 m3) de área de hogar y por día; el tamaño de los tostadores varía de 4 a 12 tostadores de diámetros desde 10 a 24 pies (3.05 a 7.32m.). La concentración de SO2 en el gas del tostador es del orden de 4.5 a 6.5%.

1.2.2 Tostador de lecho fluido

El horno esta formado por un casco de acero cilíndrico recubierto de ladrillo y cerrado en el fondo por una rejilla. Desde una caja de viento situada abajo de la rejillase inyecta aire en volumen suficiente y se distribuye uniformemente por la rejilla para mantener en suspensión las partículas sólidas de la alimentación y dar un excelente contacto entre gas y sólido en todas las superficies. En forma continua se alimenta una pulpa, una suspensión de sólidos en agua, del material que habrá de tostarse, manteniendo el tamaño máximo de Pirometalurgia I partícula a alrededor de 1/4 de pulgada (6..3 mm), la cual pasa a través de un tubo descendente hasta la capa turbulenta del tostador. Dicha capa turbulenta con sus partículas sólidas en suspensión tiene las características de un fluido. Si el material de

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE alimentación tiene tamaños y densidades mezclados, las partículas más pequeñas y más ligeras ascienden a la parte superior de la capa turbulenta, mientras que las más grandes y pesadas se juntan en la parte inferior. Parte de los calcinados tostados salen por un tubo de derrame para descarga lateral, y por otra parte es arrastrada por los gases de escape, de los cuales se recupera como polvo de chimenea en un sistema de depuración de gases. Mediante serpentines de enfriamiento se remueve el exceso de calor de reacción de la capa turbulenta, y en casi todos los cascos se aprovecha este calor para la producción de vapor de agua, estando conectado el sistema de enfriamiento del tostador a una caldera de recuperación. La reacción oxidante es autógena, y la alta turbulencia de la suspensión y el excelente contacto resultante entre gas y sólido, así como el intercambio de calor explican el muy elevado régimen de reacción del proceso y su alta capacidad consecuente. Esta capacidad es del orden de 2.0toneladas cortas de material piritoso alimentado y por día y por pie cuadrado (0.09 m2) de área de rejilla. El contenido de SO2 del gas del tostador es de 9 a 12%.


1.2.3 Tostador de tiro (Sinterización)

Una máquina de sinterización está formado por secciones articuladas con fondo de rejillas, armadas en forma de cadena sin fin que se mueve sobre rodillos. Tiene una caja de succión situada bajo las rejillas articuladas, y la velocidad de la cadena de secciones es ajustable. La carga formada por material fino de alimentación, generalmente de ½ pulgada (12.5 mm) de diámetro o menor, o bien por bolillas (pellets) preformadas de ½pulgada (12.5 mm), se humedece, se mezcla y se alimenta en una capa de varias

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE pasen por la caja de succión. Al pasar la sección sobre la caja de succión de viento, se encienden los sulfuros que lleva la carga por medio de un quemador situado arriba. El proceso no requiere combustible adicional, ya que la temperatura de r eacción se mantienen por el calor que se produce al oxidarse los sulfuros con el aire que se succiona a través de la carga. La zona de tostación avanza hacia abajo a través de la carga que lleva cada sección articulada de la maquina a medida que se mueven hacia adelante las secciones sobre la ca ja de viento dividida en secciones, y la zona de combustión pasa gradualmente por todo el espesor de la capa, desde arriba hasta abajo, antes de que el material tostado sea descargado de la maquina de sinterización. La alta temperatura de tostación calienta los componentes de la carga a suficiente temperatura para volverlos pegajosos, y se adhieren unos con otros al ocurrir tal condición, para formar una torta porosa y fuerte. Sin embargo, el espesor de la capa de carga y el efecto refrigerante de aire succionado a la caja de viento impiden que se produzca una fusión excesiva, y son solo las capas superficiales de partículas las que se vuelven blandas y pegajosas. Si se fundiera el material se impediría la penetración del aire y terminaría la tostación, razón por la cual deben evitarse temperaturas excesivas.

Pirometalurgia I Al termino del recorrido horizontal de las rejillas móviles, y cuando la tostación se ha realizado en forma completa hasta la parte inferior de la capa de la carga que llevan las secciones, se descargan las rejillas bajo una campana de captación de polvo. La torta sinter se clasifica por tamaños, pasando la porción gruesa en una dirección para convertirse en alimentación de hornos o retortas y regresándose los finos como alimentación de retorno para la máquina de sinterización. La c apacidad de las máquinas de sinterización varia considerablemente, desde 1.7 toneladas corta de material de alimentación por pie cuadrado (0.09 m) de área de rejilla por día para la mas pequeña de 3 ½ pies de ancho por 45 pies de largo(1.06 x13.5 m) hasta 0.3 toneladas corta por pie cuadrado para las maquinas más grandes de 12 pies por 1668 pies (3.6 x50.4 m).La máquina de sinterización que se acaba de describir es del tipo de “tiro descendente”, y tiene la caja de viento de succión de bajo de las rejillas de secciones móviles; en esta máquina se succiona el aire abajo a través del lecho, desde su parte superior hacia la inferior. Existe un segundo tipo, la de “tiro ascendente”, la cual tiene también una gran aceptación industrial. En la

máquina de “tiro ascendente”, la caja de viento está arriba de la rejilla, succionando el aire hacia arriba a través de la carga que llevan las secciones móviles. El encendido se hace inicialmente en una capa delgada del material de alimentación colocada sobre la rejilla. Después, ya iniciada la combustión de la carga, se agrega una capa mas gruesa de material

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE de alimentación sobre la porción que esta ya ardiendo, y la combustión avanza hacia arriba al irse moviendo las secciones bajo la caja de viento hacia el extremo de descarga. Para ambos tipos de máquina, la velocidad de la rejilla varía mucho, de 10 a 48pulgadas por minutos (25 a 120 cm) y depende del grado de tostación y/o aglomeración deseada, del espesor del lecho de material y de la longitud de la máquina. Algunas industrias metalúrgicas han adoptado casi en forma universal uno o el otro tipo de estas máquinas de sinterización, mientras que otras utilizan una combinación de ambos tipos. La industria del plomo tiene una marcada inclinación hacia las máquinas de tiro ascendentes, mientras que en las del zinc se utilizan en mayor grado las de tiro descendente.

1.3. CINÉTICA DE TOSTACIÓN La oxidación de sulfuros con aire es de naturaleza heterogénea. Las

velocidades

de

tostación dependen, por lo tanto:

–Del tamaño de partícula (área superficial). –De la intensidad del contacto aire / partícula. –De la concentración del O2 y de la temperatura del gas.

Un factor importante en la tostación es la temperatura de ignición o encendido. La cual es la temperatura más baja a la cual una partícula de mineral se oxidará lo suficientemente rápido para conservar o aumentar la temperatura del tostador. En la siguiente tabla se da las temperaturas de encendido de los sulfuros de cobre normalmente presentes durante la tostación de cobre donde indica que las operaciones del tostador pueden iniciar y mantenerse a

casi

para

concentrados

secos. Las temperaturas de encendido para concentrados húmedos son más elevadas debido a que se debe suministrar calor para la vaporización del agua.

Temperatura de ignición de los minerales con sulfuro de hierro y cobre en el aire


1.4. TIPOS DE TOSTACIÓN 1.4.1. Tostación Sulfatizante Tostación a baja temperatura con exceso de O2 previa a lixiviación - SX- EW. Horno de lecho fluidizado. Producto: Sulfatos y oxisulfatos

de Cu solubles en agua y Fe2O3.

2 CuFeS2 + 7,5 O2 → 2CuSO4 + Fe2O3 + 2 SO2 2CuS + 3,5 O2 → CuO.CuSO4 + SO2

En

EW

se

regenera

ácido

que

tiene

que

ser neutralizado

produciendo abundante residuo. El As queda en el residuo

1.4.2. Tostación Desarsenización

Concentrados de Cu con alto As, Sb y Bi (Afectan calidad del cobre). Limitaciones de mayoría de fundiciones para su tratamiento Tostación parcial en H. de solera múltiple. H. Lecho fluidizado a escala piloto. Compuestos volátiles: As4O6, As4, As4S6 y AsxSy 4 FeAsS → 4 FeS + As4

(En atmósfera inerte)

As4 + 3 O2 → As4O6

(En condiciones oxidantes)

FeAsS +3 O2 → FeAsO4 + SO2

(Con alto potencial de O2)

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE 2 Cu3AsS4 → Cu2S + 4 CuS + As2S3

(Atmósfera inert5e8 )

Sb: más difícil de eliminar: forma muchos compuestos. Mezcla con As mejora su volatilización. Puede eliminarse como Sb2O3 y Sb2S3. Debe evitarse formación de Sb2O5 no volátil, con atmósfera de bajo potencial de O2. Condiciones para eliminar As y Sb: -

Temperatura 700-800°C

-

Tiempo suficiente para difusión

-

Atmósfera neutra o ligeramente reductora

-

Oxidación en cámara post combustión

1.1. MECANISMOS DE TOSTACIÓN El propósito de la tostación es oxidar los concentrados, reducir el contenido de azufre y transformar a los sulfuros de Fe, Zn, Pb, Cu en sus óxidos respectivos. La oxidación del sulfuro produce una capa más o menos densa en la partícula de concentrado que es un sulfuro metálico (CuFeS2, FeS2, Cu2S); y a medida que progresa la tostación se produce un continuo cambio entre la fase sólida y gaseosa, esto es, que se produce un libre acceso de aire al sulfuro y una liberación de SO2 hacia el exterior. Este proceso de difusión se realiza a través de los poros de la partícula de concentrado y a medida que progresa la tostación la capa de óxido desarrolla en espesor y los gases como el O2 encuentran más dificultad para ingresar al núcleo de la partícula. La tostación fue de amplio uso principalmente en las fundidoras de reverbero los cuales tenían que tratar concentrados de bajo grado (< 20% de Cu). En la actualidad, las técnicas mejoradas de beneficio de minerales han eliminado grandemente la necesidad de fundir concentrados de bajo grado y, por lo tanto, la tendencia ha sido eliminar los tostadores del circuito de fundición. Sin embargo, el auge de la tostación eficiente en lecho fluidizado ha conducido a la reciente reintroducción de los tostadores en varias fundidoras de horno de reverbero y eléctrico como un método para incrementar la capacidad de fundición. Las

calcinas del

tostador

se

cargan en

caliente del

tostador

al

horno de fundición. Se necesita menor energía para fundir las calcinas del tostador en caliente, y que luego será beneficiado en:

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE –

Un ahorro considerable de energía.

–

Mayor velocidad de fundición; la carga de la calcina en caliente puede incrementar la velocidad de producción de un horno de reverbero hasta un 50%.

La tostación, como se realiza en la extracción del cobre, es una oxidación parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire. Este proceso se lleva a cabo por dos principales razones que dependen del

métodode

extracción

del

cobre que

se

posteriormente. •

Extracción Hidrometalúrgica.- Los minerales sulfurados de cobre no se lixivian fácilmente, pero sus sulfatos son solubles en agua y sus óxidos en H 2SO4 diluido. Por lo tanto, una tostación controlada de sulfuros puede producir un producto calcinado rápidamente lixiviable.

•

Extracción Pirometalúrgica.- A menudo se practica la tostación previamente

a

la

fundición en horno de reverbero o horno eléctrico. En este caso los objetivos son: –

Utilizar el calor de tostación para secar y calentar la carga antes de ser introducida al horno de fundición.

–

Aumentar la concentración de cobre en el producto de la fundición, o sea, en la mata líquida.

Se usan tostadores de hogar y de lecho fluidizado siendo éste el más moderno. •

La temperatura de operación para la tostación esta entre 500 - 700°C.

•

Normalmente es autógena, pero si los concentrados están excesivamente húmedos se puede requerir quemar algún hidrocarburo.

El SO2 es subproducto de la tostación, su concentración se eleva a 5% en los tostadores de hogar y de 5% a 15% en tostadores de lecho fluidizado y puede ser eliminado como H 2SO4. La adaptabilidad de los gases para producir H 2SO4 puede ser una razón donde es necesario el ácido para una operación de lixiviación.


2. FUSIÓN 2.1. DEFINICIÓN La fusión es un proceso de concentración en el que una parte de las impurezas de la carga se reúne formando un producto ligero de desecho llamado escoria, el cual puede separarse por gravedad de la porción más pesada que contiene prácticamente todos los componentes metálicos deseados.

La carga que se alimenta a un horno defusión está formada

principalmente porsólidos, aunque también puede cargarse enciertas operaciones algo de material fundido. El calor suministrado para fundir esta carga sólida puede provenir de combustible fósil, electricidad, o bien, si secargan sulfuros, del calor producido por 1reacción exotérmica de oxidación de lacarga misma. La carga del horno debe fun-dirse para que sea posible la separación porgravedad de las capas de escoria y metal, también para facilitar la circulación y elcontacto de los compuestos que reaccionaen el seno de la carga. Los componentes de la escoria estarán formados por los óxidos de la carga, tantolos que se encuentran en forma natural enel mineral como la sílice Si02 y los que se han oxidado durante la tostación, como el Fe304. Ya que estos óxidos tienen altospuntos de fusión, de hecho más elevadosque los de los compuestos metálicosque contiene la carga, es necesario agregarfundentes, siendo los más frecuentes el Si02 o el CaO, para que se combinen conestos óxidos y formen una escoria demenor punto de fusión. Es necesario quela escoria se funda y esté completamenteliquida a la temperatura de operación delhorno para que los componentes metálicospuedan separarse fácilmente y asentarse enla capa inferior, más densa, así como parafacilitar el manejo de la escoria y extraerladel horno en estado liquido. Además de la escoria, los otros productosdel horno son los componentes metálicosdensos que forman la capa inferior en elfondo del hogar del horno y que tambiénse extrae en estado liquido, y los gases decombustión, juntos con los cuales

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE seproducen algunas sustancias volátiles. Losgases llevan consigo algo de polvo delmaterial fino de la carga, pasan y salen por el sistema de ductos del horno hacia uncolector de polvos en el que se separan lossólidos para recircularlos y procesarlosnuevamente en el horno.

TIPOS DE FUSIÓN Existen dos tipos principales de fusión, la fusión por reducción, que produce un me-tal fundido impuro y una escoria fundida por la reacción de un óxido metálico conun agente reductor; y la fusión de mata, que produce una mezcla fundida desulfuros metálicos y escoria. En la fusión por reducción, los valores metálicos de la carga y los compuestos que forman la escoria están presentes como óxidos. En el horno se provoca una con-dición reductora mediante la cual estos valores metálicos, que pueden reducirse más fácilmente a metales que los óxidos dela ganga, se reducen a un metal impuro y dejan que en la ganga permanezcan los óxidos que formarán parte de la escoria. Cualquier tipo de horno puede adaptarse ala fusión por r educción pero los que se emplean más comúnmente son el alto horno y el horno eléctrico. La fusión de mata es algo diferente a la fusión por reducción, ya que en la primera se forma la mata por la combinación de los sulfuros líquidos de cobre, níquel, hierro y cobalto en una solución homogénea. Los metales preciosos presentes y las pequeñas cantidades de otros metales básicos se disuelven en la mata. La porción restante de la carga, consistente en óxido de hierro, ganga y fundente silíceo, se combina para formar una escoria. La fusión de mata se hace en una variedadde tipos de hornos, entre los que están el horno de reverbero, el horno de cuba, elhorno eléctrico, el horno de fusión instantánea y lo más reciente, el proceso defusión continua, formado por tres hornos en serie: en el primero ocurre la fusión, el segundo se usa para limpieza de la escoria y el tercero para la conversión a metal.

Los hornos de reverbero se utilizan para la fusión de mata de concentrados de granulometría fina, para los que se deseauna operación relativamente fácil en la que los gases de escape no arrastren unacantidad grande de material finoalimentado.

El horno es de forma rectangular, su hogares poco profundo, el techo es abovedado y la longitud es aproximadamente el cuádruplo de su anchura. Las dimensiones varían de 100 a 120 pies (30.5 a 36.6 m) de longitud y de 25 a 35 pies (7.62 a 10.67 m)de ancho. La selección del refractario parael horno es importante por las altas temperaturas y la naturaleza corrosiva de lacarga fundida. El techo está expuesto al calor radiante de los quemadores del horno y de la carga fundida, así como al efecto erosivo de los gases calientes que arrastran partículas de polvo.

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE correr hacia abajo la alimentación del horno a través del techo del horno, a través de bocas decarga situadas en línea a lo largo de una orilla o a ambos lados. La carga cae a lolargo de cualquiera de los lados del interior del horno, y al calentarse, y fundirse pasa a formar parte del charco liquido que hay en el hogar. La mata que es mas pesada, seasienta formando una capa inferior a la de la escoria, que es más ligera.

La mata se extrae periódicamente por un agujero depicada (piquera) lateral, mientras que la escoria se hace escurrir en forma continua en el extremo de salida de gases del horno. Como alimentación puede usarse tanto los concentrados calcinado por tostacion como los concentrados sin tos y las flamas de los quemadores pueden enriquecerse con oxigeno para aumentar la capacidad de fusión y disminuir el consumo de combustible por tonelada de material cargado.

Los hornos de fusión instantánea ( flash Smelting Furnaces) son unos delos desarrollos más recientes (después dela segunda guerra mundial) para fusión de mata en gran escala, y son del tipo autógeno, o sea que aprovecha la oxidación de los sulfuros que contiene la carga para aportar el calor necesario para fundir la carga del horno y alcanzar las temperaturas de reacción.

En estos procesos se conectan hacia la cámara de reacción caliente del horno los concentrados de sulfuros, secos y sintostar, junto con el material fundente paraque haga contacto con oxigeno o aire pre calentado que también se inyectan apresión. Una parte de los sulfuros de hierro que hay en la carga reacciona inmediatamente y se oxida a FeO y SO2 en una fuerte reacción exotérmica.

4CuFeS2+ SO2=>2Cu2S* FeS + 4S02+ 2FeO

mantiene rígido todo el conjunto del horno. El horno de reverbero en esencia un horno de fusión, y ésta se logra suministrando calor por medio de quemadores dispuestos en la pared del extremo del horno. Pueden usarse Una variedad de combustibles (carbón pulverizado, gas natural, petróleo) para producir una flama larga que llegue hasta la mitad de la longitud del horno. Una parte del calor producido por dichaflama es irradiado directamente sobre lacarga que se encuentra abajo, sobre el hogar del horno y otra parte es irradiada hacia el techo y las paredes, desde los cuales se refleja también hacia abajo sobrela carga.

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE La tempera del horno esaproximadamente de 2900oF (l600oC) en extremo de la flama y de 2200º F (l200oC)en el extremo de salida de los gases como los gases de escape del horno llevan una cantidad considerable de calor sensible, se les hace pasar por calderas de calor de desecho economizadoras para recuperar parte de ese calor. La recolección de polvo se hace también antes de liberar finalmente los gases. La carga se efectúa dejando

2.2. TIPOS DE HORNO DE FUSION 2.2.1. Horno de Reverbero Horno de hogar que utiliza combustible. Proceso continuo. Fue el más usado para reverberos en el mundo).

producir

mata

por

versátil (>100

Dimensiones típicas: 33m L x 10m A x 4m H. Capacidad: 500-800 t/d mata y 500-900 t/d escoria. Consume más combustible que otros hornos. No aprovecha calor de oxidación de sulfuros. Produce SO2 diluido: contaminación Uso de quemadore Oxy-Fuel duplica su capacidad y reduce el consumo de petróleo de 180 a 80 kg/t


PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO EMPLEADO EN HORNOS DE TOSTACIÓN DE MENAS DE COBRE

2.2.2

Horno de Eléctrico

CORTE DE UN ALTO HORNO PARA LA PRODUCCIÓN DE MATA DE COBRE A PARTIR DE MENAS SULFURADAS

TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE CONCENTRADOS SULURADOS DE COBRE Horno de hogar, realiza iguales funciones que reverbero, uso con electricidad barata y si se exige control del SO2. Calentado por flujo de la electricidad a través de la capa

de escoria entre

pares de electrodos sumergidos.Electrodos de carbón: 6 tipo Söderberg de 1.8 m diámetro. •

Forma rectangular 35 m L x 10 m A x 5 m H.

•

Corriente: 30 000 Amp. y 500 V = 40,000 Kw

•

450 Kwh/t de carga ó 100 Kw/m2 de hogar.

•

Capacidad: 1 500-2 000 t/d concentrado + fundente.

•

Buen control de condiciones del hogar reduce magnetita..

Ventajas: •

Versátil: se usa para fundir todo tipo de material de Cu.

•

Produce pequeño volumen de gases efluentes (N2, CO, CO2, SO2) a 500-700°C.

•

Concentración de

SO2

controlable

de

acuerdo

a

aire

introducido al horno. •

Uso eficiente de energía eléctrica. Sólo requiere 40-50 % de energía de un reverbero equivalente.

Desventajas: •

•

Se aprovecha poco la energía de oxidación de sulfuros. Alto costo de operación

2.2.3

con energía eléctrica cara.

Horno de Fash

A través del quemador se insuflan: conc. secos y fundentes junto con aire caliente u oxígeno o la mezcla de éstos hacia la cámara de fusión del horno, l a mezcla “relampaguea” cuando ingresa a la cámara del horno. En el interior, las partículas de sulfuro de Cu reaccionan rápidamente con los gases que los acompañan, dando como resultado: a) Oxidación parcial controlada de concentrados. b) Gran desprendimiento de calor.


CuFeS2 + 5/4 O2 → ½ (Cu2S.FeS) + ½ FeO + SO 2 FeS + 3/2 O2 → FeO + SO 2 2 FeO + SiO2 → 2 FeO.SiO2

Estas reacciones proporcionan gran cantidad de energía térmica necesaria para fundir y sobre calentar la carga del horno. Cuando

se

utiliza oxígenocomercial (95% O2) la fundición

flash es autógena. La combustión de los sulfuros es muy rápida y el calor desprendido es suficiente para fundir los minerales parcialmente oxidados. Las gotitas de mineral fundido (neblina luminosa), caen sobre la escoria donde terminan las reacciones formadoras de mata y escoria, reduciéndose el Cu 2O formado: Cu2O + FeS → Cu2S + FeO Mata escoria La productividad de

los hornos flash esta entre 8-12 Tn de carga/día/m2 de hogar

CORTE DE UN HORNO FLASH INCO CON INYECCI N DE OXIGEBO


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