UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIONFACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE METALURGIAVIII Semestre - 2011PROCESOS PIROMETALURGICOS DEL COBRE, ORO Y PLATAIng. Jos Castillo Montalvn

*GENERALIDADESImportancia de la Actividad Minero-Metalrgico en el PerEl gerente de una empresa al igual que un ministro de economa, buscan el crecimiento y desarrollo, uno de su empresa y el otro e la economa en general.En las empresas, el xito se mide por las utilidades que genera; en el caso de la economa, se mide por el crecimiento econmico per-capita, por ndices de desarrollo, empleo y bienestar econmico.El xito del sector minero se puede medir por el crecimiento, desarrollo y competitividad del mismo. El crecimiento se refiere a un aumento de la produccin que se d por cualquier medio: aumento de horas-hombre trabajadas, mayor utilizacin de equipos, extraccin de mineral de alta ley de la mina, etc.En cambio desarrollo significa un cambio fundamental en la estructura productiva que se traduce en un aumento de la productividad y una mejora de la calidad de vida de gerentes, empleados y obreros. En otras palabras puede darse un crecimiento sin desarrollo pero no puede darse un desarrollo sin crecimiento.

*GENERALIDADES

Tabla 1: Crecimiento del Sector MineroPerAustraliaChileMjicoCanadCobre63%142%230%288%-15%Zinc117%100%-44%-18%Plata72%29%-70%-8%Oro2004%1522%-151%217%

*GENERALIDADESAl analizar la Tabla 1, se observa que el Per ha tenido un crecimiento impresionante en oro (2004%), debido fundamentalmente a la puesta en marcha de Yanacocha.Este crecimiento refleja algunas caractersticas. Primero esta industria es menos intensiva en capital que el Cu y adems hasta 1996 mantuvo precios cerca de $390/oz., para un costo promedio de $263/oz; este costo es fuertemente impactado por el costo de produccin de Sudfrica que mantiene costos por encima de $300/oz.En otras palabras el precio de cerca de $400/oz crea incentivos para una mayor produccin y una mayor oferta por parte de los inversionistas y bancos.

*GENERALIDADESProduccin mundial de metales (Millones tm/ao)MetalTotal de Mina* Mat. Sec. Observ.Acero794.5 *100% Ox Al 21.5 16.15.4 *100% Ox Cu 10.6 9.1 1.5 *80% Sulf Zn 5.6 5.50.1 *100% Ox Pb 5.1 2.1 3.0 *100% Ox Ni 1.0 *55% Sulf Co 0.03 0.025 0.005 *88% SulfMateriales secundarios incluyen slo los que pasan por refinacin.

*GENERALIDADESUsos y Aplicaciones del Cobre en el MundoProduccin y conduccin de la electricidad37%Industria de la construccin16%Equipos e instalaciones industriales10%Industria automotriz 9%Implementos militares 6%Comunicaciones (telegrafo, radio, TV) 6%Industria y transporte 6%Artefactos domsticos 3%Equipo cientfico 2%Varios 5%

*MINERALES DE COBREMinerales Frmula% CuCalcopiritaCuFeS234.6CalcositaCu2S79.9CovelitaCuS68.5BornitaCu5FeS455.6EnargitaCu3AsS448.5 Tetraedrita-TennantitaCu3(Sb,As)S3.25VaraCupritaCu2O88.8TenoritaCuO79.9MalaquitaCuCO3.Cu(OH) 257.4CrisocolaCuSiO3.2H2O36.2

*GENERALIDADESEl Azufre en las produccin de metalesPrincipales minerales:Cobre: Chalcopirita CuFeS2Zinc: Esfalerita ZnSPlomo: Galena PbSConcentrados: Ley % Rel. S/metal S a eliminar* Cu 28-331 1 Zn 50-56 0.5-0.60.5-0.6 Pb 55-66 0.17-0.20.15-0.2* t de azufre / t de metal

*GENERALIDADESExtraccin de Metales de Sulfuros y de OxidosConsideraciones: - Economa del proceso- Impacto ambiental del procesoDiferencias: - Oxidacin del azufre es exotrmica - Reduccin de xidos es endotrmica Pasan de sulfuros a metal: Cu, Ni y Pb que usan contenido calorfico de sulfuros Pasa de sulfuro a xido y luego a metal: Zn

*GENERALIDADESProcesos autgenos: - Utilizan aire enriquecido con oxgeno - Ventaja econmica: consumo de combustible = 0-Ventaja ambiental: Volumen mnimo de gas de proceso y manejo simplificado de gases.Extraccin de metales de xidos:- Emisin completa de CO2Tratamiento hidrometalrgico de concentrados de sulfuros de Cu: obtencin de azufre elemental, y residuos a depositar, sin emisiones de SO2.

*METALURGIA DEL COBRE: EVOLUCIONAo Evento .4000 AC Fundicin de xidos en horno de manga (Akaba) 100 AC Cementacin (Roma)1000 DC Tostacin de sulfuros1500 Horno de Manga Makubi (Japn)1600 Fundicin de Swansea (Inglaterra)1840 Proceso Welsh-Tostador Parkes-Conversin de mata1900 Tostador Herreshoff Primera patente de Flash Smelting Primera idea de Fundicin Continua Horno Reverbero

*METALURGIA DEL COBRE: EVOLUCIONAo Evento 1910 Primer convertidor Peirce-Smith Tostador Wedge y precipitador electrosttico1930 Reverbero de bveda suspendida Convertidor Hoboken1950 Flash Smelting INCO (Oxgeno) Flash Smelting Outokumpu (Aire) Tostador de lecho fluidizado Dorr Oliver Fundicin en cicln Kivcet (Oxgeno)1970 Fundicin continua: Noranda, Mitsubish, Contop (piloto).

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*TOSTACION DE CONC. DE COBREEsquema de la Pirometalrgia del CobreFLOTACIONPROCESOS CONTINUOSFLASH SMELTINGREVERBEROTOSTACIONREFINACION ELECTROLITICAAFINO Y MOLDEOCONVERTIDORMataMineral SulfuradoCobre BlisterAnodo

CtodoH. ELECTRICOConc. Cu

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONLas operaciones y procesos de los circuito de Cu y Pb se efectuaron haciendo uno de ellos complemento del otro, propiciando la mejor rentabilidad de la empresa. Ambos circuitos estn diseados para procesar materiales polimetlicos y obtener cuatro metales bsicos: Cu, Pb, Ag, Au.Las recuperaciones de estos metales se hace atractivo, debido al procesamiento selectivo de los recirculantes y transferencias entre las fundiciones de cobre y plomo.La preparacin de los LF trata de sacar la mejor ventaja de todos los concentrados, fundentes, recirculantes, transferencias y miscelneos que se reciben en la planta de preparacin.De los materiales recibidos en la PP hay algunos que por su naturaleza tienen destino definido: conc. de Cu, Pb, fundentes y algunos recirculantes. Otros materiales por su composicin qumica requiere por cual de los circuitos procesarlos.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONPlanta de PreparacinForma parte del circuito de Cu y efecta las funciones de recepcin, preparacin y distribucin de los materiales que ingresan a la fundicin, siendo direccionados a cada uno de los circuitos. La PP tiene por objeto principal preparar los fundentes, recirculantes, transferencias y miscelneos procedentes de las diferentes lneas operativas, los que juntamente con los concentrados y minerales forman los llamados Lechos de Fusin (camas). La PP consta de cinco secciones:Seccin Puente.- Recepciona y almacena temporalmente los minerales y productos intermedios que sern sometidos por una parte a chancado, molienda y tamizado.Seccin Bolsas.- Recepcionan y transportan los concentrados directamente a los LF respectivos, no requieren de molienda.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONSeccin Molinos.- Encargado del chancado, molienda y tamizado de los materiales y productos intermedios a una granulometra requerida. Seccin Patio.- Encargado del movimiento de materiales existentes en los depsitos por medio de maquinarias y carros ferroviarios.Seccin Canteras.- Explota y transporta cal y slice desde las canteras de Shincamachay y Huislamachay; y la preparacin, carguo y transporte de fundentes de Cerro de Pasco a La Oroya y direccionamiento a camas y stocks.La PP trabaja en forma interrelacionada con la planta de muestras (pertenece al Dpto. de Control de Calidad) por ser la encargada de tomar muestras para la humedad y calidad respectivamente de todos los materiales que ingresan a la fundicin.SI NO ESTAS SEGURO ACERCA DE LAS INSTRUCCIONES, SIMPLEMENTE PREGUNTA!

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONMezcla de tres clases de componentes:ConcentradosFundentesRecirculantesLa preparacin de L.F. Es importante por que de ella depende una alta recuperacin de Cu en los procesos posteriores.El afinamiento o topoff consiste en el regulamiento fsico qumico de la cama.Etapas:Afinamiento o topoffCalcular la cantidad estequiomtrica de fundentes que debe ser aadida al concentrado, para garantizar la formacin de una escoria y que sta tenga baja temperatura de formacin y a la vez fluida.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONPermitir durante la tostacin la eliminacin parcial del azufre y durante la fusin en reverberos la formacin de una mata con alto contenido de cobre (CuS2), la cual va disolver los metales preciosos como Ag, Au, Se, Te, Pt, etc. Y tambin impurezas perjudiciales como As, Sb, etc. Preparacin de la camaObtener una mezcla homognea de concentrados, fundentes y recirculantes.Concentrados: H2O 10%Zn debe ser mnimo; produce encostramiento en los refractarios, a veces es posible la formacin de ferritas de Zn (Fe2O3. ZnO) que disminuyen la temperatura en los reverberos.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONFundentes: Su funcin de estos compuestos es de reducir los puntos de fusin de xidos metlicos durante la fusin. Por ello el empleo de fundentes oxidados como: MgO, SiO2, CaO, FeO que sirven para bajar la temperatura de fusin de la mezcla resultante hasta que alcance la composicin eutctica o punto de fusin ms bajo.Fundente P.F. SiO21710 C Al2O32050 C Fe2O31541 C CaO2570 C MgO2800 CEl tipo de fundente que se usa depende de la naturaleza de la mena que se trata; por ejemplo una mena con alto contenido de SiO2 exigir la adicin de cal y xido de hierro.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONCaliza: En forma de CaO; se aade por que la mayor parte de menas de Cu son cidas. La cal disminuye el peso especfico y punto de fusin de la escoria. Comnmente se usa mezclado con el FeO; la caliza es un fundente barato.Un fundente calcreo tiene aproximadamente la siguiente composicin:%H2O%Insolubles%Fe%CaO 125 1,2 50Slice: Fundente cido ms empleado; se presenta como cuarcita, cuarzo o arena. Muchos de estos fundentes contienen metales preciosos en pequeas cantidades.El tamao promedio de los fundentes debe ser de 1/4.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONPirita de Plata: (Piritas tostadas, xidos de Fe, hematitas); fundente que contiene Fe e insolubles en proporciones apreciables, se utiliza para aprovechar su contenido de plata el cual se disuelve durante la fusin formando parte de la mata.Cuando los ajustes de los fundentes no son correctos, afectan al proceso de fusin, produciendo prdidas de Cu en las escorias.Recirculantes: Se forman continuamente dentro del circuito; es necesario usarlo en la preparacin de lechos para recuperar su riqueza metlica.Los L.F. son estructurados de tal manera de obtener un blending uniforme de todos los componentes, en estratos lo ms delgados posibles (fund.-conc.-fund.-conc.-etc.) en base al corte de cama.

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONLos siguientes materiales deben pasar por la seccin molino:

Cal ShincamachaySpeissSlice Santa AnaLimpieza caldero reverberosFundentes Pacos St 17Transferencias de Residuos AndicosSlica HuislamachayEscoria FraEsponja de FierroMinerales y cementos de cobrePiritas St 7 St 14Minerales de Plata

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONEl corte de camas es la composicin fsica del 90% de una cama total, donde se detallan las cantidades y porcentajes de los materiales usados en la conformacin de las mismas.

Estas mezclas uniformes deben cumplir con una composicin qumica determinada y unos ndices metalrgicos predeterminados de tal forma que garantice la fusin econmica de la mezcla con la eficiente separacin metal valioso (mata)-escoria en el proceso de fusin y luego la obtencin de una escoria de buena calidad fsica (fluida) y con el menor contenido de cobre y plata (Cu

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONComposicin Qumica Actual de los Lechos de Fusin de Cobre:

% Cu% Pb% Fe% S% As% Sb%Bi%Zn% CaO% Insg/t Aug/t AgMax.22,02,526,025,02,00,60,162,04,512,01 54015,0Min.18,00,024,024,01,00,00,00,04,211,01 37010,0

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONndices Metalrgicos Actuales de los Lechos de Fusin de Cobre:

S/Cu1,18 1,25Fe/Ins2,05 2,15% CaO4,2 4,5

*TOSTACIONLECHOS DE FUSIONComo principio en la conformacin de los lechos de fusin debe iniciarse con una base de material grueso de fundentes (

*TOSTACIONLECHOS DE FUSION2. Cuando falta S Cu en cama cortada:[TMS(S) + %S(X)]/[TMS(Cu) + %Cu(X)] = 1,20En donde (X) es el material de ajuste o correccin a aadirse a la cama y %S, %Cu los ensayes como tales en (X).3. Cuando falta Fe insoluble: Utilizar la siguiente frmula:[TMS (Fe) + %Fe(X)]/ [TMS (Ins.) + %Ins.(X)] = 2,104. Cuando Falta CaO:[TMS (CaO) + %CaO(X)]/ [TMS (Cama) + (X)] = 0,043En donde (X) es la cant. de material por agregar a la cama cortada y %CaO en el material (X).

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBREEn la actualidad los mtodos convencionales de tratamiento de LF o de concentrados de cobre no incluye la etapa de tostacin.Sin embargo muy pocas plantas incluyen esta etapa a no ser que las cargas a los hornos de fundicin liberen consigo porcentajes elevados de impurezas perjudiciales como arsnico o se traten de concentrados arseniacales con elevados contenidos de metales nobles como son Au y Ag que justifican la tostacin de tales cargas.En estos casos la tostacin tiene por objeto la remocin de impurezas por volatilizacin en forma de xidos como SO2, Sb2O5, As2O3, TeO2, SeO2.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)La tostacin es usualmente un proceso de oxidacin de minerales sulfurados; el aire es universalmente usado como agente de oxidacin en procesos de tostacin. Prcticamente todos los minerales sulfurados son combustibles, por esta razn muchos sulfuros ricos pueden ser tostados autotrmicamente y el calor generado por la oxidacin de los sulfuros es suficiente para propagar las reacciones qumicas.Normalmente la temperatura de tostacin del horno debe ser mayor que la de inflamacin de los sulfuros para asegurar su oxidacin ya que con la elevacin de la temperatura el proceso de oxidacin se acelera.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Temperatura de Ignicin de los Sulfuros en funcin del Tamao (0,06 mm) malla 65

Mineral Atmsfera AtmsferaTemp. CFeS2CuFeS2Cu2SZnSPbSMoS2 AireOxgenoAireAireAireAire 360380435615705 (en O2 554C)490

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)La tostacin autgena de los concentrados sulfurados depende de tres factores:Del tipo de sulfuro presente en la mena o concentrado y del tamao de partcula.Del % de azufre presente en la mena o concentrado.Del tipo de horno de tostacin usado.En cualquier tipo de tostador, las partculas de sulfuro son expuestas a una corriente de aire y son quemados sin llegar al punto de fusin y la corriente de aire lleva hacia fuera al SO2.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Las reacciones de tostacin se inician en la superficie de las partculas de concentrados y luego ellas se propagan continuamente formando un xido poroso.4 FeS2 + 11 02 2 Fe203 + 8 SO2H = - 808 320 Kcal2 Cu2S + 3 O2 2 Cu2O + 2 SO2H = - 188 900 KcalRegulando la velocidad de alimentacin del concentrado es posible producir una calcina conteniendo el % de azufre deseado. Una tostacin muerte o parcialmente oxidante se define como un proceso en que todo o parte del azufre se elimina tan econmicamente como sea posible.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Mecanismo del Proceso de TostacinEl propsito de la tostacin es oxidar los concentrados, reducir el contenido de azufre y transformar a los sulfuros de Fe, Zn, Pb, Cu en sus xidos respectivos.La oxidacin del sulfuro produce una capa mas o menos densa en la partcula de concentrado que es un sulfuro metlico (CuFeS2, FeS2, Cu2S); y a medida que progresa la tostacin se produce un continuo cambio entre la fase slida y gaseosa, esto es, que se produce un libre acceso de aire al sulfuro y una liberacin de SO2 hacia el exterior. Este proceso de difusin se realiza a travs de los poros de la partcula de concentrado y a medida que progresa la tostacin la capa de xido desarrolla en espesor y los gases como el O2 encuentran ms dificultad para ingresar al ncleo de la partcula.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)La tostacin fue de amplio uso principalmente en las fundidoras de reverbero los cuales tenan que tratar concentrados de bajo grado ( 20% de Cu). En la actualidad, las tcnicas 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 fundicin.Sin embargo, el auge de la tostacin eficiente en lecho fluidizado ha conducido a la reciente reintroduccin de los tostadores en varias fundidoras de horno de reverbero y elctrico como un mtodo para incrementar la capacidad de fundicin.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Las calcinas del tostador se cargan en caliente del tostador al horno de fundicin.Se necesita menor energa para fundir las calcinas del tostador en caliente, y que luego ser beneficiado en:Un ahorro considerable de energa.Mayor velocidad de fundicin; la carga de la calcina en caliente puede incrementar la velocidad de produccin de un horno de reverbero hasta un 50%.La tostacin, como se realiza en la extraccin del cobre, es una oxidacin parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire. Este proceso se lleva a cabo por dos principales razones que dependen del mtodo de extraccin del cobre que se siga posteriormente.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Extraccin Hidrometalrgica.- Los minerales sulfurados de cobre no se lixivian fcilmente, pero sus sulfatos son solubles en agua y sus xidos en H2SO4 diluido. Por lo tanto, una tostacin controlada de sulfuros puede producir un producto calcinado rpidamente lixiviable.Extraccin Pirometalrgica.- A menudo se practica la tostacin previamente a la fundicin en horno de reverbero o horno elctrico. En este caso los objetivos son: Utilizar el calor de tostacin para secar y calentar la carga antes de ser introducida al horno de fundicin.Aumentar la concentracin de cobre en el producto de la fundicin, o sea, en la mata lquida.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Se usan tostadores de hogar y de lecho fluidizado siendo ste el mas moderno.La temperatura de operacin para la tostacin esta entre 500 - 700C.Normalmente es autgena, pero si los concentrados estn excesivamente hmedos se puede requerir quemar algn hidrocarburo.El SO2 es subproducto de la tostacin, su concentracin se eleva a 5% en los tostadores de hogar y de 5% a 15% en tostadores de lecho fluidizado y puede ser eliminado como H2SO4.La adaptabilidad de los gases para producir H2SO4 puede ser una razn donde es necesario el cido para una operacin de lixiviacin.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Tostacin Previa a la FundicinLa tostacin controlada de los concentrados de cobre da por resultado la oxidacin parcial del azufre a SO2 y la oxidacin parcial de los sulfuros de hierro a sulfatos y xidos de hierro. El SO2 se elimina durante la tostacin y los xidos y los sulfatos de hierro se eliminan posteriormente en forma de escoria durante la fundicin.Los xidos y sulfatos de cobre tambin se forman durante la tostacin parcial pero se reducen de nuevo a sulfuros en el proceso de fundicin.FeS(l) + Cu2O(l, escoria) = FeO(l, escoria) + Cu2S(l)As mismo, la velocidad de produccin de cobre en los convertidores se incrementa ligeramente debido a que:La tostacin elimina parte de azufre.La tostacin/fundicin elimina parte del hierro (como escoria), los cuales adems tienen que ser eliminados en el proceso de conversin.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Tostacin Previa a la LixiviacinLa lixiviacin de calcinas casi siempre se lleva a cabo junto con la lixiviacin de menas de xidos naturales. Las calcinas contribuyen al proceso total en dos formas:Proporcionan sulfatos de cobre solubles y xidos de cobre los cuales se agregan al circuito de lixiviacin.El sulfato de cobre de las calcinas adiciona iones SO4-2 a la solucin los cuales conducen a la formacin de H2SO4 durante la separacin por electrlisis (electrodeposicin) posterior del cobre, es decir:Cu+2 + SO4-2 + H2O Cu + O2 + H2SO4 2v ctodo nodoeste cido acta como compensador por las prdidas ocurridas durante la lixiviacin de las menas de xidos naturales.Se ha propuesto la lixiviacin de calcinas tostadas a muerte, en los cuales los sulfuros pasan totalmente a xidos; esto en la actualidad no es un proceso comercial, el H2SO4 obtenido a partir de los gases de tostacin podra ser usado como medio de lixiviacin.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Procesos Qumicos de la TostacinLas reacciones principales durante la tostacin son la oxidacin de los sulfuros de hierro y cobre para obtener sulfatos y xidos. Algunos ejemplos de las reacciones totales son:CuFeS2 + 4 O2 CuSO4 + FeSO42 CuS + 7/2 O2 CuO.CuSO4 + SO2 2 CuFeS2 + 13/2 O2 2 CuO + Fe2O3 + 4 SO2 (oxidacin completa)Muchas otras reacciones se presentan durante la tostacin parcial y es posible obtener en el producto tanto xidos como sulfatos.La temperatura de operacin del tostador es un factor muy importante debido a que determinan el tipo de producto obtenido. Una estimacin de la mejor temperatura de operacin para un producto dado puede obtenerse de las composiciones de los gases de los tostadores industriales junto con las relaciones de equilibrio conocidas en los sistemas gas-slido de Cu-O-S y Fe-O-S.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Los diagramas de equilibrio Cu-O-S indican para una temperatura dada, los slidos que estarn en equilibrio con concentraciones de los gases O2 y SO2 dadas.

La tostacin parcial no es, por su puesto, un proceso en equilibrio, sin embargo los diagramas pueden ser usados para indicar los productos que ms probablemente sern formados a medida que las reacciones prosigan hasta llegar al equilibrio.

*Log pO2Diagrama Cu-0-S con fases slidas en equilibrio con gases a las pO2 y pSO2 indicadas.Presiones parciales en tostador industrialooAB

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Seleccin de la Temperatura de TostacinTostacin para el Proceso de Fundicin:Las composiciones de los productos del tostador destinados a la fusin en H. de reverbero o elctrico no son determinantes, pero es conveniente evitar la oxidacin excesiva de los minerales de hierro. La formacin de Fe3O4 y Fe2O3 conduce a lo siguiente:En la fusin producen escorias que bajo condiciones oxidantes causan mayor prdida de cobre en la escoria.La formacin de ferrita a una temperatura alta de fusin (por ejemplo CuFe2O4, ZnFe2O4) tambin se favorece por la sobreoxidacin de los minerales de hierro.La mejor forma de evitar la sobreoxidacin, o sea, la formacin de Fe2O3, es tostar a temperaturas relativamente bajas; la prctica actual es tostar de 500 a 600 previo a la fundicin.

*Fe2O3Fe3O4Fe2(SO4)3FeS-20-10-50-15log pO21050-5-10log pSO2Diagrama Fe-0-S con fases slidas en equilibrio con gases a las pO2 y pSO2 indicadasPresiones parciales en tostador industrial

627C

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Tostacin para el Proceso de Lixiviacin:Los objetivos son:Producir una cantidad controlada de CuSO4, dejando el resto del cobre en la forma de xido.Producir xidos de hierro en lugar de sulfatos de hierro solubles.

Este ltimo objetivo es para disminuir la contaminacin de las soluciones de lixiviacin con hierro disuelto.La tostacin para producir un producto mezclado de CuSO4/CuO debe llevarse a cabo entre 677 y 800C, favoreciendo las temperaturas ms altas una proporcin ms grande de CuO; as mismo a este intervalo de temperatura tambin favorece la formacin de xidos de hierro insolubles, lo cual es el segundo objetivo del producto del tostador.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Cintica de la TostacinLa oxidacin de sulfuros con aire es de naturaleza heterognea. Las velocidades de tostacin dependen, por lo tanto:Del tamao de partcula (rea superficial).De la intensidad del contacto aire / partcula.De la concentracin del O2 y de la temperatura del gas.Un factor importante en la tostacin es la temperatura de ignicin o encendido. La cual es la temperatura ms baja a la cual una partcula de mineral se oxidar lo suficientemente rpido 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 tostacin de cobre donde indica que las operaciones del tostador pueden iniciar y mantenerse a casi 400C para concentrados secos. Las temperaturas de encendido para concentrados hmedos son ms elevadas debido a que se debe suministrar calor para la vaporizacin del agua.

*Temperatura de Ignicin de los Minerales con Sulfuro de Hierro y Cobre en el Aire

MineralTemperatura de Ignicin CCuSCu2SCuFeS2FeS2FeS 400450300400400

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Hornos y Mtodos de TostacinLa tostacin de los concentrados de cobre se lleva a cabo en tostadores de hogar mltiples, o en tostadores de lecho fluidizado; el primero es anticuado y las fundidoras nuevas tienen el tipo fluidizado debido a sus velocidades de produccin altas, su excelente control de temperatura y qumico ya la concentracin alta de SO2 en sus gases de salida.Tostacin en Hogar Mltiple:Es un recipiente cilndrico revestido de material refractario (aprox. 6 m de dimetro, 15 m de altura) adaptado con 7 12 hogares refractarios. Los concentrados se alimentan en la parte superior del tostador y se rastrillan en cada uno de los hogares antes de caer al siguiente nivel inferior. A los rastrillos los mueve una flecha central giratoria. El aire para la tostacin ingresa por el fondo del tostador y sube en contracorriente con la carga descendente hasta dejar finalmente el horno a travs de un conducto de humos superior.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)El tostador es calentado a una temperatura a la cual los concentrados sern encendidos por el aire. Los concentrados y el aire son introducidos en contracorriente y se lleva a cabo la combustin de los concentrados. Los dos hogares superiores normalmente se utilizan para secar y calentar los concentrados, mientras que el encendido y la oxidacin ocurren en los hogares inferiores. Las principales reacciones son exotrmicas, por ejemplo:CuFeS2 + 4 O2 CuSO4 + FeSO4H = - 360 000 Kcal / Kg mol CuFeS22 CuFeS2 + 13/2 O2 2 CuO + Fe2O3 + 4 SO2H = - 232 000 Kcal / Kg mol CuFeS2de tal manera que una vez que el encendido se ha llevado a cabo, el tostador funciona autgenamente.Los tostadores de hogar procesan alrededor de 0,5 a 1,0 toneladas de carga por m2 de hogar por da, lo cual es equivalente a la eliminacin de 0,1 a 0,2 toneladas de azufre por m2 al da.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Tostacin en Lecho Fluidizado:Consiste en la oxidacin de partculas de sulfuro mientras se suspenden en una corriente de aire uniformemente distribuida. Esta tostacin se basa en el principio en que el aire inyectado a travs del lecho de slidos finos tiende a elevar las partculas. A velocidades moderadas, las partculas pueden estar permanentemente suspendidas en u lecho expandido o fluidificado mientras que a velocidades altas, las partculas se pueden transportar hacia fuera del tostador con los gases de salida. En ambos casos las partculas se rodean por aire de manera que las velocidades de las reacciones de tostacin gas-slido son muy rpidas.

El aire se inyecta hacia el interior del tostador por medio de una placa con toberas en el fondo y los concentrados se agregan en forma de partculas o lodo cerca de la parte superior del tostador. La operacin de tostacin se inicia al calentar el tostador hasta la temperatura a la cual los concentrados sean encendidos por el aire. Despus se agregan los concentrados y el aire, lentamente al principio, para iniciar la tostacin y hacer el proceso autgeno.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Las velocidades de reaccin son rpidas y los tostadores industriales de cobre tratan del orden de 5 a 50 toneladas de concentrado por m2 de rea de hogar por da.

Una consecuencia importante de las velocidades de reaccin altas es la eficiencia alta en la utilizacin del oxgeno en las reacciones de tostacin. Esto conduce a que el aire necesario exceda ligeramente al estequiomtrico y esto da por resultado concentraciones elevadas de SO2 en los gases que salen del tostador. Los gases de los tostadores de lecho fluidizado contienen representativamente de 10 a 15% de SO2 en comparacin de 4 a 6% en los gases de tostadores de hogar. La concentracin ms alta de SO2 es apropiada para la produccin de cido sulfrico o de azufre elemental.

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*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRE (Cont.)Control de la Temperatura:El estado de fluidez se asocia con una gran agitacin de las partculas dentro del lecho, lo cual da por resultado una transferencia de calor eficiente y una temperatura uniforme en todo el tostador. Esto a su vez permite un control preciso de la temperatura de tostacin.

Un problema causado por la eficiencia qumica alta del lecho fluidizado es que el tostador tiende a estar sobrecalentado por las reacciones exotrmicas de oxidacin. Como se mencion anteriormente, no es lo mejor para la tostacin del cobre debido a que ello conduce a la sobreoxidacin del producto. Sin embargo, el enfriamiento se realiza rpidamente al aadir agua o fundentes inertes (para usar en la fundicin posterior) con los concentrados. Las temperaturas altas en estos tostadores tambin puede conducir a la sinterizacin y aglomeracin, lo cual tiende a contraer el volumen del lecho, pero esto no es un problema significativo a las temperaturas bajas de tostacin del cobre de 500 a 700C.

*TOSTACION DE CONCENTRADOS SULFURADOS DE COBRETostacin parcial elimina exceso de azufre.Usa horno de solera mltiple o de lecho fluidizado. 500-550C evita formacin de xidos Fe2O3 y Fe3O4 antes de la fundicin y escorias no viscosas.Opcional antes de reverbero y horno elctricoPermite incrementar capacidad de fundicin Reacciones: FeS2 FeS+ 1/2S2 2CuFeS2 Cu2S + 2FeS + 1/2 S2 2CuS Cu2S + 1/2 S2 S2 + 2O2 2SO2

*Tostacin SulfatizanteTostacin a baja temperatura con exceso de O2 previa a lixiviacin - 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 SO22CuS + 3,5 O2 CuO.CuSO4 + SO2En EW se regenera cido que tiene que ser neutralizado produciendo abundante residuo.El As queda en el residuo.

*Tostacin de DesarsenizacinConcentrados de Cu con alto As, Sb y Bi (Afectan calidad del cobre). Limitaciones de mayora de fundiciones para su tratamientoTostacin parcial en H. de solera mltiple. H. Lecho fluidizado a escala piloto.Compuestos voltiles: As4O6, As4, As4S6 y AsxSy 4 FeAsS 4 FeS + As4 (En atmsfera inerte) As4 + 3 O2 As4O6 (En condiciones oxidantes) FeAsS +3 O2 FeAsO4 + SO2 (Con alto potencial de O2) 2 Cu3AsS4 Cu2S + 4 CuS + As2S3 (Atmsfera inerte)

*Tostacin de DesarsenizacinSb: ms difcil de eliminar: forma muchos compuestos. Mezcla con As mejora su volatilizacin.Puede eliminarse como Sb2O3 y Sb2S3.Debe evitarse formacin de Sb2O5 no voltil, con atmsfera de bajo potencial de O2.Condiciones para eliminar As y Sb: - Temperatura 700-800C - Tiempo suficiente para difusin - Atmsfera neutra o ligeramente reductora - Oxidacin en cmara post combustin

*FUNDICION DE MATAFundicin de concentrado con o sin tostacin previa, a 1150- 1250 CProductos: fases lquidas inmiscibles: - Escoria: (silicatos con 30-40 % Fe, 35-40 % SiO2,

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)La produccin de mata lquida y su conversin posterior a cobre blister es, el mtodo ms importante de extraccin de cobre a partir de minerales sulfurados. Las ventajas principales son:Procesa cobre metlico de los minerales sulfurados de cobre con un gasto de energa relativamente bajo.El cobre se produce a una velocidad alta .La desventaja principal del mtodo es la contaminacin a la atmsfera con el gas SO2.

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)La fundicin de matas consiste en la fusin entre 1150C y 1250C de concentrados o concentrados parcialmente tostados para producir dos fases lquidas inmiscibles: la mata rica en cobre (sulfuro) y la escoria (xido). El producto principal del proceso de fundicin es una mata de Cu-S-FeS (de 35 a 65% de Cu) la cual se dirige al proceso de conversin para la produccin de cobre blster. La escoria fundida se descarga directamente o despus de una etapa de recuperacin de cobre, dicha escoria debe contener la menor cantidad de cobre posible

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)Fisicoqumica de la fundicin de mata:Los constituyentes principales de una carga de fundicin son los sulfuros y xidos de hierro y cobre. La carga tambin contiene xidos como Al2O3, CaO, MgO y, principalmente, SiO2 los cuales estn presentes ya sea en el concentrado original o son agregados como fundentes.El hierro, cobre, azufre y oxgeno y dichos xidos son los que determinan en gran parte la constitucin qumica y fsica del sistema mata-escoria.

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)El objetivo principal de la fundicin de matas es asegurar la conversin a sulfuro de todo el cobre presente en la carga con el fin de que entre a la fase de la mata. Esto se logra mediante la presencia de FeS en la mata el cual tiende a convertir en sulfuro virtualmente todo el cobre que no lo es, por reacciones del tipo:FeS(l) + Cu2O(l, escoria) = FeO(l, escoria) + Cu2S(l)Esta reaccin tambin se puede usar favorablemente para recuperar el cobre oxidado de las escorias de convertidor. Estas escorias a menudo se recirculan al horno de fundicin donde su xido de cobre se transforma en Cu2S, el cual se sedimenta para unirse a la fase de la mata.

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)El cobre oxidado puede estar presente en varias formas en la carga, por ejemplo como CuO, CuSO4, CuO.CuSO4 CuO.Fe2O3. Estos compuestos tambin reaccionan para formar Cu2S durante la fundicin.El CuS y FeS2 son inestables a altas temperaturas de fundicin debido a sus presiones altas de azufre (CuS: p S2 100 atm a 600C; FeS2: p S2 = 5 atm a 700C, los cuales se descomponen durante la fusin para formar Cu2S y FeS.

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)Reacciones:Formacin de mata: FeS2 FeS + S2 2 CuFeS2 Cu2S + 2 FeS + S2 2 CuS Cu2S + S2 FeS + Cu2O FeO + Cu2SFormacin de escoria:2 FeS + 3 O2 2 FeO + 2 SO22 FeO + SiO2 Fe2SiO4

La adicin de SiO2 asla al cobre en la fase mata separandola de la escoria.

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)Formacin, constitucin y caractersticas de la mata:Cuando se funde, la carga portadora de azufre forma una mata que contiene principalmente FeS y Cu2S con pequeas cantidades de otros sulfuros, por ejemplo Co3S2, Ni3S2, PbS, y ZnS.

La mata tambin es un excelente disolvente para los metales preciosos (Au, Ag y metales del grupo del platino) y del 95 al 99% de stos entran a la mata junto con el As, Sb, Se y Te.

La mata tambin contiene cerca del 3% de oxgeno disuelto.

*CuDiagrama de Fases Cu-Fe-S a 1250 Coo

oo

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)Las caractersticas fsicas ms importantes de la mata son su alta densidad (4,4 g/cm3) y su viscosidad relativamente baja (10 centipoise), lo cual nos indica que la mata se asentar bajo una capa de escoria (g.e. 3 a 3,7) y que fluir ms libremente que sta ( escoria 500 a 2000 cP).

*Cuadro de prop. Fisicas de matas y escorias y otros compuestos

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)Formacin, constitucin y caractersticas de la escoria:Las escorias de fundicin se forman a partir de los xidos en la carga del horno y de los xidos de hierro que se producen por la oxidacin durante la fundicin. Las escorias de fundicin contienen:Fe (como FeO, Fe3O4)de 30 a 40%SiO2 (de los fundentes, de la escoria de conver. reciclada)de 35 a 40%Al2O3 hasta 10%CaO hasta 10%Las escorias deben ser:a) inmiscibles con la fase de la matab) de baja solubilidad para el Cu2Sc) suficiente fluidas para reducir el arrastre de mata y concentrado

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)Es importante tener en cuenta la presencia de slice para saturar las escorias de fundicin, por su accin en la separacin ptima mata/escoria que se obtienen en condiciones cercanas a la saturacin. Para que suceda la separacin es necesario de 35 a 40% de SiO2 para la saturacin de slice en el sistema FeO-Fe2O3-SiO2. Pero cuando existe apreciable cantidad de CaO en la escoria se necesita poco ms de 40 a 42% de SiO2.En realidad, el FeS en el concentrado y la mata ejerce un potencial reductor fuerte sobre el sistema y la magnetita tiende a ser reducida por la reaccin:3 Fe3O4(s) + FeS(l, mata) = 10 FeO(l, escoria) + SO2(g)

*FUNDICION DE CALCINAS Y/O CONCENTRADOS DE COBRE (cont.)La caracterstica sobresaliente de las escorias es su alta viscosidad, de 500 a 2000 cP, comparadas a de las matas (10 cP) y del cobre lquido (3 cP). La presencia de magnetita slida o slice slida en exceso aumente an ms la viscosidad de la escoria.Las escorias de fundicin se clasifican en tres grupos: cidas, bsicas y neutras de acuerdo a su contenido de slice; la estructura de las escorias bsicas es simple y son fluidas. Las escorias cidas, por otra parte, se componen por grandes iones complejos y su viscosidad es alta.

*Fundicin: Tipos de Proceso1.En Bao: La fundicin ocurre en un bao fundido. El concentrado est en contacto con mata y escoria lquida.Reverbero, elctrico, Noranda, El Teniente, Mitsubishi, Ausmelt, TBRC.Las impuresas se disuelven en la fase lquida, pero hay tambin eliminacin.Volumen de gas mucho mayor.Ms posibilidad de coalescencia de mata por agitacin del bao.Reduccin de escoria ms fcil.Tamao de partcula no es crtico.

*Fundicin: Tipos de Proceso2.En Suspensin: El concentrado est disperso en el flujo de aire u oxgeno y la fundicin se realiza durante el vuelo de la partcula.Flash Outokumpu, INCO, Contop, Kivcet.Alta capacidad por unidad.Uso de O2: menor volumen de gas: Alta recuperacin y ley de SO2.Las partculas de sulfuro alcanzan alta temperatura corto tiempo: Volatilizacin de impurezas.Colada puede ser continua, zona de semimentacin es calma.Alimentacin debe ser fina.Mayor generacin de polvo.

*Produccin de Cobre por ProcesosProcesoProduccin N de Milln TmFundicionesOutokumpu 3.526Reverbero 1.827CM Teniente 0.8 7H. Elctrico 0.5 5INCO 0.4 3Mitsubishi 0.3 2Ausmelt 0.2 2Noranda 0.2 2Contop 0.1 1Total 8.672

*Distribucin de Elementos en la Fundicin de Mata

Metal

Mata

Escoria

Volatilizado

Al, Ti, M. alcalinos y alcalino-trreos

100

Au, Ag, Pt

99

1

Sb

30

55

15

As

35

55

10

Bi

10

10

80

Cd

60

10

30

Se, Te

40

60

*Horno ReverberoHorno de hogar que utiliza combustible.Proceso continuo.Fue el ms usado para producir mata por verstil (>100 reverberos en el mundo).Dimensiones tpicas: 33m L x 10m A x 4m H.Capacidad: 500-800 t/d mata y 500-900 t/d escoria.Consume ms combustible que otros hornos.No aprovecha calor de oxidacin de sulfuros.Produce SO2 diluido: contaminacin.Uso de quemadores Oxy-Fuel duplica su capacidad y reduce consumo de petrleo de 180 a 80 kg/t.

*HORNO DE REVERBERO DE LA FUSIN DEL COBRE

*PRECIPITADOR ELECTROSTTICO EMPLEADO EN HORNOS DE TOSTACIN DE MENAS DE COBRECORTE DE UN ALTO HORNO PARA LA PRODUCCIN DE MATA DE COBRE A PARTIR DE MENAS SULFURADAS

* Horno ElctricoHorno 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 travs de la capa de escoria entre pares de electrodos sumergidos.Electrodos de carbn: 6 tipo Sderberg de 1.8 m dimetro.Forma rectangular 35 m L x 10 m A x 5 m H.Corriente: 30 000 Amp. y 500 V = 40,000 Kw450 Kwh/t de carga 100 Kw/m2 de hogar.Capacidad: 1 500-2 000 t/d concentrado + fundente.Buen control de condiciones del hogar reduce magnetita..

*Horno ElctricoVentajas:Verstil: se usa para fundir todo tipo de material de Cu.Produce pequeo volumen de gases efluentes (N2, CO, CO2, SO2) a 500-700C.Concentracin de SO2 controlable de acuerdo a aire introducido al horno.Uso eficiente de energa elctrica. Slo requiere 40-50 % de energa de un reverbero equivalente.Desventajas:Se aprovecha poco la energa de oxidacin de sulfuros.Alto costo de operacin con energa elctrica cara.

*Fundicin FlashUsa el calor de oxidacin de sulfuros para la fusin.Costo de energa ms bajo que reverbero y H. elctrico.Produce gases ricos en SO2.Produce mata con 45-50 % Cu.Fundicin se hace soplando concentrado seco con aire caliente, oxgeno o mezcla en horno de hogar caliente con rpida reaccin exotrmica que funde los slidos: CuFeS2 + 5/4 O2 (Cu2S.FeS) + FeO + SO2 FeS + 3/2 O2 FeO + SO2 2 FeO + SiO2 2FeO.SiO2 Cu2O + FeS Cu2S + FeO

*Fundicin FlashProductividad: 8-10 t/m2 de hogar ( 2 a 4 veces que hornos reverbero o elctrico).Tipos de hornos: a. INCO: usa O2 comercial y es autgeno. Produce gas de 80 % SO2 . b.Outokumpu: usa aire solo o enriquecido con O2 , precalentado. No es autgeno, se completa con combustible. Gases contienen 10 a 15 % SO2. Ambos tratan concentrados secos para tener flujo ininterrumpido en quemadores.

*Fundicin Flash Ventajas:Bajo costo de combustible, por aprovechar calor de oxidacin de sulfuros.Gases ricos en SO2: eficiente produccin de SO2 lquido o cido sulfrico.Alta produccin por rpido calentamiento de las partculas. Desventaja:Tendencia a alto % Cu en escorias: 0,7 % INCO, y 1 % Outokumpu: escoria debe tratarse en otro horno.

*FUNDICON FLASHUtiliza el calor desprendido en la oxidacin de una parte de su carga de sulfuro.El proceso necesita aporte exterior de combustible (energa).El aire para la combustin de los sulfuros debe ser precalentado, por que el calor absorbido por la mata, escoria y gases, etc., es > que el calor producido por la oxidacin de los materiales reaccionantes.

*FUNDICION FLASH (cont.)A travs del quemador se insuflan: conc. secos y fundentes junto con aire caliente u oxgeno o la mezcla de stos hacia la cmara de fusin del horno.La mezcla relampaguea cuando ingresa a la cmara del horno.En el interior, las partculas de sulfuro de Cu reaccionan rpidamente con los gases que los acompaan, dando como resultado:

*FUNDICION FLASH (cont.)Oxidacin parcial controlada de concentrados.Gran desprendimiento de calor.CuFeS2 + 5/4 O2 (Cu2S.FeS) + FeO + SO2FeS + 3/2 O2 FeO + SO22 FeO + SiO2 2 FeO.SiO2Estas reacciones proporcionan gran cantidad de energa trmica necesaria para fundir y sobre calentar la carga del horno.Cuando se utiliza oxgeno comercial (95% O2) la fundicin flash es autgena.

*FUNDICION FLASH (cont.)La combustin de los sulfuros es muy rpida 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, reducindose el Cu2O formado:Cu2O + FeS Cu2S + FeO mata escoriaLa productividad de los hornos flash esta entre 8-12 Tn de carga/da/m2 de hogar

*FUNDICION FLASH (cont.)Existen dos proceso tpicos de fusin relmpago:Proceso Outokumpu: Utiliza aire solo o enriquecido con oxgeno precalentados y requiere de combustible adicional (mitad que un reverbero).Proceso INCO: Utiliza oxgeno comercial y es autgeno.Ambos procesos tratan concentrados secos (secadores instantneos o de lecho fluido), lo cual mantiene un flujo constante de partculas a travs de los quemadores.

*FUNDICION FLASH (cont.)La principal ventaja de los hornos flash es su menor costo en energa en comparacin con el horno de reverbero o elctrico.Otra caracterstica en el aspecto ambiental, es que producen gases ricos en SO2.El proceso INCO produce gases efluentes que contienen alrededor de 80% de SO2 que pueden ser retirados en forma de lquido.El proceso OUTOKUMPU emanan gases que contienen 10-15% de SO2 que pueden ser utilizados para la produccin de ac. sulfrico.

*FUNDICION FLASH (cont.)La desventaja principal de los procesos de fundicin instantnea es que el Cu en sus escorias tiende a ser alto:INCO = 0,7% CuOUTOKUMPU = 1,0% CuEstos procesos no son recomendables para el tratamiento de escorias de convertidor.

*PROCESO DE FUNDICION FLASH INCOUtiliza el horno del tipo hogar, con dimensiones internas: largo 23 m, ancho 6 m, alto 5 m; funde 1600 t/d de carga seca.Concentrados, fundentes y oxgeno son soplados horizontalmente desde ambos extremos.Los gases son evacuados por un ducto amplio ubicado en la zona central.El diseo permite la existencia de una llama de alta temperatura en el total del rea del hogar.Los espesores de mata y escoria estn en 0,5 y 1,2 m.

*CORTE DE UN HORNO FLASH INCO CON INYECCIN DE OXIGEBO

*PROCESO INCO (cont.)Los quemadores: concentrados secos y fundentes son alimentados por gravedad a la corriente de oxgeno, para ser transportados por aspiracin al interior del horno; tiene 4 quemadores.El horno esta cerrado en un casco de acero soldado, apoyado sobre la base de ladrillos.El hogar es un arco invertido de refractarios de magnesita y el techo es un arco de cromo-magnesita.La construccin con acero soldado tiene la ventaja de ser hermtico, evitando el enfriamiento y la infiltracin de aire que diluya el SO2.

*PROCESO INCO (cont.)Horno Inco: Hogar pequeo: 23 m L x 6 m A x 5 m H; contenido en casco de acero dulce apoyado en ladrillos.Hogar: Arco invertido de ladrillos de magnesita.Techo en arco de cromo-magnesita.Paredes con chaquetas de agua revestidas con Cr-magnesita.Capacidad: 1600 t/d de carga.Concentrado, fundente y O2 soplados horizontalmente al horno de ambos extremos: 4 quemadores, c/u trata 15-20 t/hr de carga y 2000-5000 Nm3/hr de O2.Hay alta temperatura de llama.Gases salen por la zona central.

*Proceso Flash OutokumpuUsa aire solo o enriquecido con O2, precalentado a 450-1000CQuemadores sobre la torre de combustin soplan concentrado, fundente y gases sobre la superficie de la escoria para reducir prdida en gases. Los quemadores son 2 tubos concntricos: la carga slida va por el tubo central y el aire por el exterior.Prdida de polvo llega a 10 % de la alimentacinEl proceso requiere quemadores de petrleo (consume 1/2 que reverbero). Usa aire solo o enriquecido con O2, precalentado a 450-1000CQuemadores sobre la torre de combustin soplan concentrado, fundente y gases sobre la superficie de la escoria para reducir prdida en gases. Los quemadores son 2 tubos concntricos: la carga slida va por el tubo central y el aire por el exterior.Prdida de polvo llega a 10 % de la alimentacin.El proceso requiere quemadores de petrleo (consume 1/2 que reverbero).

*PROCESO DE FUSION FLASH OUTOKUMPUUtiliza aire solo o enriquecido con oxgeno, precalentado entre 450 y 1000C.Los quemadores se encuentran en la parte superior de la torre de combustin, de donde los concentrados, fundentes y gases (aire y O2) son soplados hacia abajo y sobre la superficie de la escoria, de modo que las partculas de concentrados impactan sobre sta, lo cual minimiza la prdida de polvo en los gases, que llega hasta 10%.Las dimensiones internas son: largo 20 m, ancho 7 m, alto 3 m. Las torres de combustin 6 m de dimetro y 6 m de alto por sobre el techo, la torre de salida de los gases ancho 7 m, largo 3 m y alto 6 m.

*CORTE DE UN HORNO FLASH OUTOKUMPU CON AIRE PRECALENTADO

*PROCESO OUTOKUMPUCon estas dimensiones el horno trata 1200 t/d de carga seca.El quemador de concentrados consiste de 2 tubos concntricos, por el interior fluyen por gravedad los concentrados y fundentes; los gases oxidantes fluyen por el espacio entre los 2 tubos: diamet. Ext. 0,8 m; diamet. Int. 0,4 m.Como el proceso no es autgeno, el horno tiene quemadores de petrleo en la parte alta de la torre de combustin y la regin del hogar.La duracin de los refractarios en servicio es de 1,5 - 3,5 aos.El proceso flash smelting es econmico cuando opera con aire enriquecido desde el punto de vista energtico.

*PROCESO OUTOKUMPU (cont.)El proceso flash smelting es un proceso beneficioso por su alta capacidad de tratamiento.La fusin directa a Cu blister solo es prctica cuando los niveles de Pb, As, Bi, etc., son bajos en el concentrado. Este enfoque s elimina el proceso de conversin, reduce los costos de capital y los requerimientos para el control de emisin.El alto contenido de Cu en las escorias, requiere un limpiador de escorias en H. Elctrico, un convertidor para mata y refinacin al fuego.En EE.UU. Existen 2 fundiciones: Hayden de Asarco y Chino Mines Company, han escogido el proceso INCO para la remodelacin de sus plantas existentes.

*Objeto: Eliminar Fe, S y otras impurezas y producir Cu metlico de 98.5 a 99.5 % - Blister-Mediante oxidacin de mata fundida a 1150 - 1250 C, soplando con aire por las toberas. Proceso autgeno: reacciones exotrmicasConvertidor Peirce-Smith: 300-400 t/d mata y 100-200 t/d blisterProductos: - Blister: 0.05 % S y 0.5-0.8 % O, - Escoria: 2-15 % Cu, 35-50 % Fe, 20-30 % SiO2, y - Gases: 5-15 % SO2 CONVERSION DE MATA DE Cu

*CONVERSION DE MATA DE COBREEtapas:1. Formacin de escoria: oxidacin de FeS a FeO, Fe2O3 y formacin de fayalita y metal blanco: FeS + Cu2O FeO + Cu2S 2FeO + SiO2 2FeO.SiO22. Reduccin de cobreCu2S + 3/2O2 Cu2O + SO2Cu2S + 2Cu2O 6Cu + SO2Cu2S + O2 2Cu + SO2

*.CuCu2STemperatura de Conversin1105 C1067 C2 LquidosLquido + Cu2SCu + Cu2STemperatura C1400900LL1129% S19.8% S1.0% S0.8% S020 Diagrama de equilibrio de fases Cu-S1200abcd

*Otras Tcnicas de ConversinEl convertidor P-S era el nico cuando se poda emitir SO2 a la atmsfera. Es la mayor fuente de emisiones fugitivas. Bajo tiempo de flujo de gas (40-70 %) dificulta y encarece su manejo y produccin de cido. El ciclo trmico y la composicin del bao reducen vida de refractariosConvertidor Hoboken: evaca gases por ducto en forma de sifn: soplado con boca cellada: no hay infiltracin de aire ni escape de SO2. Carga durante el soplado: flujo constante de gas a planta de cido. Presin cero en la boca: evita emisiones fugitivasDurante colada gira el reactor y cesa el soplado.Capacidad igual a P-S de igual tamao.

*Convertidor modificado El Teniente en la refinera de Ilo (Southern Per Limited)

*Otras Tcnicas de ConversinConvertidor Hoboken:Gases: 7-11% SO2 (Inspiration).En tamao grande: problema de salpicadura al sifn.Convertidores con soplado por encima: soplado de aire u oxgeno mediante lanza:- Proceso Mitsubishi: Convertidor estacionario. Convierte mata de 60-65 % Cu a blister.- TBRC: temperaturas hasta 1600C

*Otras Tcnicas de ConversinConvertidor Flash Kennecott-OutokumpuExiste una planta en Salt Lake City, EE.UU.Un horno de fundicin Flash puede ser modificado a convertidor cambiando su estructura.Ms atractivo cuando se duplica la capacidad de una fundicinProduccin de blister, efectiva en costo y ambientalmente segura.

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADOPROCESOS DE UNA SOLA ETAPALos procesos convencionales han demostrado:

La produccin de Cu ampollado o blister involucra por lo menos dos etapas, algunas tres etapas.

La oxidacin de los sulfuros proporciona considerable cantidad de calor en cada etapa, especialmente en la fundicin instantnea.

Con estos criterios se combinaron las etapas de tostacin, fundicin y conversin en un proceso continuo de una sola etapa para producir blister a partir de concentrados.

*ESQUEMA DE UN PROCESO IDEAL DE FABRICACIN DE COBRE DE UNA ETAPA

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADO (Cont.)Los materiales de entrada al proceso deben ser:ConcentradosFundentesAire (enriquecido con O2 para disminuir las prdidas de calor sensible en el N2).

Los productos pueden ser:Cobre ampollado o blisterGases con alta concentracin de SO2Escoria, con contenido de Cu bajo que puede desecharse directamente.

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADO (Cont.)Las ventajas potenciales de los procesos de una sola etapa para producir blister pueden ser:Manejo reducido de materiales, debido a la ausencia de etapas intermedias.Demanda baja o nula de energa, debido al uso eficiente de la energa obtenida por la oxidacin de los sulfuros en un solo reactor. Produccin de SO2 con alta concentracin, apropiada para recuperarla como H2SO4.Las primeras patentes (1967) fueron:Proceso WORCRA U. S.Proceso NORANDA - CANADIAN

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADO (Cont.)Ambos procesos necesitan:Carga continua de concentrados sobre la superficie de la escoria.Fusin continua y oxidacin parcial de concentrados. Oxidacin continua de la mata por medio del aire (o aire enriquecido con O2) para forma Cu blister y escoria (ms magnetita).Sangrado continuo o intermitente de blister y escoria.La mayor diferencia entre los procesos NORANDA y WORCRA son:El proceso NORANDA usa toberas sumergidas para introducir el aire hacia la capa de mata (similar al convertidor P. S.)El proceso WORCRA usa lanzas sumergidas.

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADO (Cont.)Reacciones qumicas en la fundicin de una sola etapa:En los procesos de una sola etapa, la capa de escoria nunca se elimina completamente.La mata es reabastecida con sulfuros de Cu y Fe por la carga continua de concentrados.Estos factores permiten que todo el tiempo exista escoria, mata y blister dentro del horno.Estos componentes conducen a la oxidacin simultanea de los sulfuros de Fe a xidos de Fe, y los sulfuros de Cu a blister. La reaccin total puede ser:4 CuFeS2 + 10,5 O2 4 Cu (l) + FeO(l) + Fe3O4 + 8 SO2

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADO (Cont.)La oxidacin del FeS con aire es la magnetita slida.Se puede evitar en algn grado si se agregan fundentes de slice al sistema, en cuyo caso el Fe3O4 es parcialmente reducido por la reaccin:FeS(l, mata) + 3 Fe3O4(s) 10 FeO(l, escoria) + SO2Pero en la produccin continua de Cu, la concentracin de FeS en la mata es baja ( 1%), entonces el FeS no puede reducir completamente a la magnetita slida.Por esta razn estos procesos contienen de 20 a 30% de magnetita y son altamente viscosas.

*PRODUCCION CONTINUA DE COBRE AMPOLLADO (Cont.)El contenido de cobre en las escorias estn en el orden de 8 - 12%.

Los procedimientos para el tratamiento de estas escorias son:Flotacin por espuma (Proceso Noranda)Asentamiento en el mismo horno (Proceso Worcra)

*Produccin de Cobre por Procesos ProcesoProduccin N de Milln tmFundicionesOutokumpu 3.5 26Reverbero 1.827CM Teniente 0.8 7H. Elctrico 0.5 5INCO 0.4 3Mitsubishi 0.3 2Ausmelt 0.2 2Noranda 0.2 2Contop 0.1 1Total 8.672

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO NORANDAFundicin continua de conc. de Cu en un solo reactor y producir metal (blister) o mata, escoria descartable y SO2 apto para producir cido.La escoria se enfra lentamente, se muele fino, se concentra por flotacin y el concentrado se recicla al horno.Cuando se tratan concentrados con alto de impurezas, solo se debe producir mata de alta ley (70 - 75%), porque de lo contrario se obtendra blister altamente contaminado.Reactor: horno cilndrico horizontal, quemador y alimentacin de concentrado a un extremo; Noranda hizo modificaciones en el convertidor Pierce Smith para operarlo en forma continua. Toberas a un costado. Hogar y sumidero para Cu al centro. Salida de escoria al otro extremo.En 1973 se instal el primer reactor industrial con capacidad de 800 t/d de materia prima.

*PROCESO NORANDA

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO NORANDA (Cont.)Puede tratar concentrado aglomerado (10% de H2O), carbn, fundente de silice y es alimentada sobre la superficie de la escoria.No requiere blending especial, flexible operacin.En produccin de Cu: escoria: 20-30 % magnetita y 8-12 % Cu. No hay acumulacin de magnetita, T=1230CEn produccin de mata: escoria: 15-25 % magnetita y 3-7 % Cu, T = 1200C.Flujo continuo de gases con alto SO2 facilita la produccin de cido.Mejor recuperacin de Au y Ag debido a buena sulfurizacin y agitacin de la escoria de baja slice sin problemas de magnetita.La escoria se flota. Conc. Cu se recicla al horno. El relave con 0.3 % Cu se descarta.Con concentrados sucios: slo llegar a mata.

*Vista esquemtica frontal y lateral del reactor Industrial Noranda de una sola etapa.

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO WORCRAEs similar al proceso NORANDA, o sea los conc. son alimentados continuamente al horno y la fase de mata resultante se oxida de manera continua hasta llegar a blister y escoria.Sin embargo el WORCRA difiere de Noranda en:El aire se introduce a la fase de la mata por medio de lanzas desde la bveda o la parte superior de las paredes laterales.El reactor es un horno de tipo hogar.En el horno hay una zona de asentamiento de manera que las escorias pueden ser descargadas directamente.Solamente una pequea parte del horno se ocupa para las reacciones de fabricacin del Cu y, por lo tanto la productividad del horno es baja, 2 a 3 t de carga por m2 de rea de hogar.

*PROCESO WORCRA

*VISTA DE PLANTA Y ALZADO DEL REACTOR PILOTO DEL PROCESO WORCRA

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO MITSUBISHISe usa actualmente en el Japn y Canada.Produce blister continuamente empleando tres hornos interconectados.En el horno de fundicin se introducen concentrados secos, aire, oxgeno y otros mediante lanzas que se consumen en las operaciones.Al fundirse los materiales se forman escoria y mata (60 65%).La mezcla fluye continuamente a un horno elctrico resistente a la escoria que acta como sedimentador, la mata se separa de la escoria.La escoria es retirada del horno, mientras que la mata fluye a travs de un sifn hacia el horno de conversin donde se transforma en blister.La escoria originada en la etapa de conversin se granula y se recicla al horno de fundicin.

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO MITSUBISHI (Cont.)Proceso continuo en 3 etapas, en hornos separados conectados por canales.H. de fundicin: Se alimenta concentrado, fundente y aire enriquecido con O2 por lanzas. Alta velocidad de fundicin y conversin parcial.H. elctrico de limpieza de escoria: La mata se sedimenta, y la escoria sale a granulacin.H. de conversin: Se insufla aire enriquecido con O2 por lanzas y convierte mata en blister; escoria granulada se recicla a horno de fundicin.

*PROCESOS CONTINUOS MITSUBISHI

*FUNDICIN CONTINUA MITSUBISHI

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO CONTOPKHD Humboldt Wedag modific y mejor el Proceso Kivcet de fundicin en cicln para tratar concentrados sucios.Utiliza dos hornos, un horno flash ciclo cnico para producir mata y un horno continuo de conversin y afino para producir nodos de Cu.El conc., fundentes y O2 se inyectan tangencialmente en un cicln en el que tiene lugar la fundicin.La mezcla reaccionante cae a una cmara de sedimentacin en la que el gas, la mata y escoria se separan.La escoria limpia, con bajo contenido de Cu (< 1%) puede desecharse.La mata fluye continuamente al convertidor y afino, sta tiene tres compartimientos, c/u dotado en su parte superior de una lanza de inyeccin de aire.Los compartimientos funcionan sucesivamente como cmaras de conversin, oxidacin y de reduccin. De sta ltima sale el nodo de Cu.

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO CONTOP (Cont.)Durante la fusin y tratamiento de las escorias, el 90% de las impurezas (Pb y As) se volatilizan, as como el 85% de Zn.El contenido de SO2 en los gases puede llegar hasta el 80%.Las corrientes combinadas de todos los gases se tratan en un electrofiltro de gas caliente para recuperar los elementos secundarios.Los gases se lavan y retratan para eliminar As, el gas residual rico en SO2 se trata en una planta de H2SO4.Ventaja: alta temperatura: 1500- 1700C que volatiliza impurezas y formacin continua de escoria con lanzas a gas.En horno de fundicin se produce mata de alta ley. Conversin en horno estacionario con soplado por arriba.Volumen mnimo de gas con 70-80 % SO2.Escoria de fayalita: mnimo % Cu.

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO TBRCTratamiento de materias primas impuras, de bajo tonelaje por lotes.Tostacin total y reduccin en Horno Rotatorio con soplado por encima (TBRC).Elementos voltiles como Zn son recuperados en el sistema de limpieza de gas.Proceso flexible aplicable a casos especializados.

*PRODUCCION CONTINUA DE Cu AMPOLLADOPROCESO AUSMELTHorno Ausmelt es reactor de bao de alta intensidad que funde concentrados y minerales, produce metal y escoria estril. Operacin batch o continua.Inyecta combustible y aire enriquecido por lanza de tubos concntricos. Alta eficiencia trmica.Hay agitacin por gases y rpida reaccin. Corto tiempo de residencia: menor tamao de horno.Mnima emisin fugitiva de gasesAlimentacin de concentrado y fundente por arriba.Combustible: carbn, petrleo o gas.Aplicable a: Cu, Ni, Pb, Sn, Zn, Au, Fe como concentrado, residuo, escoria, mata, lodo andico.

*CONVERTIDOR MODIFICADO EL TENIENTEConvertidor alargado, separacin entre la alimentacin y la salida de gases y buen ngulo de soplado.Se utiliza para la fusin autgena de conc. de Cu.Utiliza el calor producido por la oxidacin de las matas para fundir la carga verde.Utiliza aire enriquecido con O2, inyectando en la masa fundida para generar mata rica en Cu (73 76% de Cu), produce menor volumen de gas rico en SO2 y escoria que contiene 6 -8% de Cu; incrementa capacidad del convertidor.La mata se produce mediante hornos reverberos calentados por quemadores oxi-fuel.El metal blanco producido de esta manera, se trata en convertidores convencionales Pierce Smith para producir blister. Descarga de metal blanco y escoria en extremos opuestos: operacin ininterrumpida en contracorriente.

*CONVERTIDOR MODIFICADO EL TENIENTE (Cont.)La escoria retorna al horno reverbero o se trata por flotacin.Las principales ventajas del proceso son:Bajos costos operacionales.Bajo capital de inversin.Bajo consumo de energa.Gases ricos en SO2 para ser tratado en planta de H2SO4.La operacin requiere mata inicial cuya conversin da calor para fundir concentrados.Sistema de Fundicin El Teniente: 1 reverbero oxy-fuel, 2 CMT y 2 convertidores P-S: capacidad 2000t/d Conc.Estn en estudios tecnologas que no necesite adicin de matas.Cuando se logre llevar a cabo el proceso sin adicin de matas, el proceso ser similar al proceso NORANDA.

*Sistema de Fundicin El TenienteConcentrado+ FundenteREVERBEROCONVERTIDORMODIFICADOCONVERTIDORESCONVENCIONALESPRECIPITADORELECTROSTATICOEscoriaMataCombustibleGas efluentePolvo a ReverberoEscoriaMetalBlancoAire+ O2A la ChimeneaA Planta de AcidoBlisterSO2

*HORNOS OXY - FUELLos hornos de reverbero oxy fuel son bsicamente la modificacin a los H. de reverbero convencionales con la finalidad de aumentar la capacidad de fusin.Aumentar el contenido de SO2 en los gases.En la actualidad se estn instalando quemadores oxy fuel como parte de la expansin de las instalaciones de la compaa.

*PREPARACION DE ANODOSREMOCION DE AZUFRE Y OXIGENOEs posible que todo el Cu producido por fundicin se electrorefine posteriormente.El Cu producto de la conversin debe ser apropiado para el colado de nodos fuertes y delgados (de 4 a 5 cm).Por lo que el Cu blister debe ser refinado trmicamente para remover la mayor parte de azufre y oxgeno disueltos.El blister proveniente de la conversin contiene alrededor de 0,05% de azufre y 0,5% de oxgeno disueltos.El blister proveniente de procesos de fabricacin contnua contiene de 0,5 a 2% de S y 0,2% de O2.En estos niveles el S y O2 se pueden combinar durante la solidificacin y formar ampollas de SO2 dentro y sobre del metal vaciado.Por lo tanto no es posible el colado directo del blister en nodos fuertes y delgados y de superficie lisa.

*PREPARACION DE ANODOSREMOCION DE AZUFRE Y OXIGENO (Cont.)El objetivo principal de la refinacin trmica es eliminar el S de blister lquido para evitar la formacin de ampollas durante la solidificacin. Las dos etapas son:Oxidacin con aire del S para dar SO2, hasta un nivel de 0,001 0,003% en el Cu.Eliminacin del O2 que se ha disuelto en el Cu durante la conversin, desde 0,6% hasta 0,05% mediante la introduccin de hidrocarburos en el cobre fundido. En esta etapa se introducen trozos de madera verde y as reducir la formacin de xido de Cu durante la solidificacin.Una parte de H2 se disuelve durante la etapa de introduccin de madera verde y se combina con una parte de O2 residual para desprenderse en forma de vapor durante el vaciado.

*PREPARACION DE ANODOSREMOCION DE AZUFRE Y OXIGENO (Cont.)PROCESOS QUIMICOS DE LA REFINACION TERMICADos sistemas intervienen en la refinacin trmica:REMOCION DE AZUFRE: EL SISTEMA Cu-O-S (Oxidacin)La reaccin esencial para la remocin de azufre por aire es:[S]Cu + O2(g) SO2(g)al mismo tiempo el O2 es disuelto en el Cu mediante la reaccin:O2 2 [O]Cu La relacin de equilibrio entre los contenidos de S y O2 en el Cu se representa por la ecuacin:[S]Cu + 2 [O]Cu SO2(g)

*PREPARACION DE ANODOSREMOCION DE AZUFRE Y OXIGENO (Cont.)REMOCION DE OXIGENO: EL SISTEMA Cu-H-O (Reduccin)La concentracin de O2 en el Cu desulfurado est en el orden de 0,6%. Casi la totalidad de este O2 puede precipitar como Cu2O slido durante la solidificacin, lo que puede ocasionar hasta un 6% en peso de inclusiones de Cu2O.La precipitacin de Cu2O se reduce extrayendo la mayor parte de O2 del Cu fundido con hidrocarburos como gas natural (CH4), gas natural reformado (CO + H2), propano (C3H8) o madera. Las reacciones son:C(s) + [O] CO(g)CO(g) + [O] CO2(g)H2(g) + [O] H2O(g)Sin reduccin se forma Cu2O coo inclusiones en el metal, en la refinacin electroltica se disuelve.

*PREPARACION DE ANODOS (Cont.)EscorificacinImpurezas se oxidan y forman escoria con Fe2O3, CaO, SiO2 y Cu2O.MoldeoEn rueda de moldeo, con moldes de Cu refinado al fuego, enfriados con agua a 150 C. Anodos pesan de 300 a 400 Kg.Tambin hay moldeo continuo en plancha, que luego se corta a nodos individuales.Tipos de HornoRotatorio, similar a convertidor.Basculante, cuando se funde blister slido.

*Preparacin de Anodos (Cont.)Concentraciones de S, O y H

*REFINACION ELECTROLITICACasi todo el cobre producido se procesa por: Refinacin electroltica de nodos Lixiviacin-SX-EW.Refinacin Electroltica: Disolucin electro-qumica de Cu del nodo y depsito selectivo en ctodo.Se consigue: Separar impurezas que afectan propiedades Separar metales preciosos: subproductos.

*Refinacin ElectrolticaComportamiento de impurezasMetales ms nobles no se disuelven: Au, PtElementos forman compuestos no solubles en electrolito: Ag2S, Cu2Se, Ag2Te4, Cu2SMetales forman sulfatos insolubles: Pb, SnAg disuelta en parte, precipita como AgClMetales menos nobles se disuelven: As, Bi, Fe, Ni, Sb. Algunos van al lodo andico como compuestos con Cu, As y Ni y deben ser extrados en seccin purificacin.

*Refinacin Electroltica:Distribucin de impurezas

*FACTORES AMBIENTALES Principales fuentes de contaminacin: Centrales termo-elctricas. En algunos pases es la fundicin de cobre.Fundiciones antiguas tienen tecnologa obsoleta: no hay fijacin de SO2, que se descarga a la atmsfera.Tecnologas modernas: mejor rendimiento energtico, usan calor inherente de sulfuros, producen gases con alto SO2 para producir cido sulfrico o azufre elemental (caro). Fijan >90 % S.Ubicacin, tecnologa y mercado inciden en costos para decidir en modificar o construir una nueva fundicin.Otros desechos: polvo, yeso y lodo de As deben ser minimizados.

*Concentracin de SO2 en ProcesosTostacin: H. Solera Mltiple2.0-5.0 %H. Lecho Fluidizado3.0-15.0Sinterizacin1.0-2.0H. Vertical2.0-5.0Reverbero0.5-2.5H. Flash Outokumpu10-35H. Flash Inco80Proceso Mitsubishi15-20Proceso Noranda10-20Convertidor Peirce-Smith5-12Convertidor Hoboken7-17

*Emisiones de SO2Impurezas de gases de combustin: SO2, NOx, CO2 y material en partculas.Problema ms serio de la fundicin de cobre: la emisin de gases con SO2.El S libre o combinado est en mayora de combustibles fsiles y concentrados de sulfuros.El SO2 en la atmsfera puede oxidarse y formar sulfatos que pueden tener efectos adversos en la salud y propiedad dependiendo del tamao de partcula y forma del sulfato.

*Efectos del SO2 en el AmbienteSalud: Altos niveles de sulfatos agravan las enfermedades respiratorias y del corazn.SO2 en presencia de Ac. Sulfrico, H2S y partculas afectan el tracto respiratorio.Vegetacin sensible: puede ser daada por SO2 aun en baja concentracin. Hay accin sinrgica con ozono y nitrgeno.Efecto de lluvias cidas en calidad de agua, bosques y monumentos histricos.

*Factores AmbientalesObjetivos de una fundicin respecto de efluentes: - Maximizar produccin de cido sulfrico - Minimizar emisin de S no fijado - Minimizar contenido de S en efluentes lquidos - Minimizar salida de S en residuos slidos como yeso contaminado.Control: con tecnologa moderna: emisiones de polvo y metales pesados, descarga de calor y calidad de efluentes lquidos.

*FUNDICION DE COBREREFINACION ELECTROLITICAPLANTA DE ACIDOConc. CuCombust. ReductorEscoriaGases pobres y Emisiones fujitivasGases ricosAcido SulfricoGases de colaAnodosCtodos de CobrePurga de ElectrolitoTRATAMIENTO DE EFLUENTEYeso ContaminadoEfluente FinalSulfato NiLodos AndicosFundicin de Cobre: Diagrama de Flujo , Productos y EfluentesSO2