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SNC-LAVALIN CHILE

Tendencias en Pirometalurgia del Cobre

SNC LAVALIN-Chile Tendencias en Pirometalurgia del Cobre

Presenta: Carlos Cuadra Gerente de Procesos

TENDENCIAS EN PIROMETALURGIA DEL COBRE

INTRODUCCION

REACCIONES QUIMICAS

DESCRIPCION DE PROCESOS

CONCLUSIONESTEMARIO DE LA PRESENTACIN

En la regin andina, aproximadamente el 90 % de los yacimientos corresponden a minerales sulfurados INTRODUCCIONRUTAS DE PRODUCCINPIROMETALURGIA : minerales sulfurados

HIDROMETALURGIA : minerales oxidados

INTRODUCCIONFACTORES DE SELECCION DE PROCESOS UNITARIOS O INTEGRADOSFACTORES AMBIENTALES GASES: Emisiones lmites para SO2 Emisiones lmites para material Particulado

LIQUIDOS: Emisiones lmites para Enfluentes Lquidos (Riles)

SOLIDOS:Manejo y disposicin final de Slidos ( Ris)

INTRODUCCIONFACTORES DE SELECCION DE PROCESOS UNITARIOS O INTEGRADOSFACTORES TECNICOS Capacidad de Diseo Flexibilidad OperacionalDisponibilidad de EquiposCumplimientos AmbientalesMadures y Aceptacin Industrial del ProcesoControl de ProcesoFACTORES ECONOMICOS Costo de InversinCosto de Operacin

REACCIONES QUIMICAS FUNDAMENTOS QUMICAMENTE, el proceso de fusin - conversin representa una progresiva oxidacin del hierro y del azufre contenidos en el concentrado

RAZN FUNDAMENTAL que posibilita la produccin de cobre metlico mediante esta secuencia de procesos oxidantes es la mayor afinidad del hierro por el oxgeno, relativa a la del cobre

SECADO DE CONCENTRADOREACCIONES QUIMICASDisminuir la humedad de los concentrados de 8 - 10 % hasta 0.2 %.

Mtodos modernos de fusin requieren de concentrados secos para reducir consumos energticos y facilitar el transporte a los equipos de fusin.

Descomposicin de las fases sulfuradas, fusin y oxidacin parcial del hierro, azufre e impurezas a temperaturas sobre 1000C, formando tres fases diferentes:

FUSIN PRIMARIAREACCIONES QUIMICAS Eje o mata Escoria Gases (incluido arrastre de polvos)

Calcopirita 2 CuFeS2 + O2Cu2S + 2FeS + SO2

Covelina2CuS + O2Cu2S + SO2

Bornita2Cu5FeS4 + O25Cu2S + 2FeS + SO2

Enargita2Cu3AsS4 + 2O23Cu2S + As2S3 + 2SO2

PiritaFeS2 + O2FeS + SO2REACCIONES QUIMICASDESCOMPOSICIN Y FUSIN DE FASES SULFURADAS Y OXIDACIN DEL AZUFRE

Eje = 45 - 69 % CuMetal Blanco = 70 - 78 % Cu REACCIONES QUIMICASSolucin lquida homognea que se compone principalmente de las siguientes Especies: Cu2S, FeS, Fe3O4, PbS, ZnS.MATA

Solucin lquida que se compone de las siguientes especies:

REACCIONES QUIMICAS Fe2SiO4, SiO2, Al2O3, CaO, MgO, otros xidos metlicos.

Contenido de Cu = 2 - 10 %

ESCORIA

SO2, N2, O2, H2O, CO y CO2

El contenido de SO2 en los gases puede variar entre 2 y 80 % segn la tecnologa de fusin que se est utilizando.REACCIONES QUIMICASSe componen de:GASES

El objetivo de la conversin es eliminar el hierro y el azufre del eje, para producir finalmente cobre metlico.

El proceso tradicional de conversin es discontinuo, autgeno y se divide en dos etapas: soplado a escoria y soplado a cobre.REACCIONES QUIMICASCONVERSIN

FeS + 3/2 O2 FeO + SO2

FeO + 1/6 O21/3 Fe3O4

FeO + 1/2 SiO2 1/2 Fe2SiO4

DH298 = - 462.41 kJ/gmol FeSDH298 = - 105.5 kJ/gmol FeODH298 = - 17.25 kJ/gmol FeO Soplado a EscoriaREACCIONES QUIMICAS

Cu2S(l) + O2 2Cu (l) + SO2

Cu2S (l)+ 3/2 O2 Cu2O (l) + SO2

Cu2O(l) + 1/2 Cu2S (l) 3Cu (l) + SO2DH1500 = - 219.7 kJ/gmol Cu2SDH1500 = 15.6 kJ/gmol Cu2ODH1500 = - 345.2 kJ/gmol Cu2SREACCIONES QUIMICAS Soplado a Cobre

Obtencin de nodos de calidad superficial y qumica adecuada para su posterior electrorefinacin.

Oxidacin del azufre y otras impurezasreduccin del oxgeno generado porsobreoxidacin del cobre

Cobre andico (99.6 % de Cu, 10 - 100 ppm Sy 500 - 2000 ppm de oxgeno) REACCIONES QUIMICAS Proceso de Refinacin a FuegoOBJETIVO:

ETAPAS:

PRODUCTO FINAL:

a) REMOCIN DE AZUFRE:

S (en Cu (l)) + O2 (g) ------> SO2

b) DISOLUCIN DE OXGENO:

1/2 O2 (g) -------> O (en Cu(l))REACCIONES QUIMICAS Etapa de Oxidacin

H2 (g) + O (en Cu(l) -------> H2O (g)

CO (g) + O (en Cu(l) -------> CO2 (g)

Si se utiliza un hidrocarburo como reductor este se mezcla con vapor de agua (20 % de exceso sobre el valor estequiomtrico)para evitar el craqueo (formacin de holln):

C10H22 + 10 H2O (g) ------> 10 CO (g) + 21 H2 (g)REACCIONES QUIMICAS Etapa de Reduccin

El objetivo es la recuperacin del cobre presente en la escorias de fusin-conversin, mediante el proceso de reduccin de magnetita formando un eje o mata y una escoria de descarteREACCIONES QUIMICAS Tratamiento de Escoria

Reduccin y Escorificacin

Fe3O4 + C 3 FeO + CO

FeO + 1/2 SiO2 1/2 Fe2SiO4 Reduccin de la magnetita

Sedimentacin (separacin de fases) Las etapas del proceso son :REACCIONES QUIMICAS

SECADO DIRECTO (secador rotatorio, spray, flash, lecho fluidizado) material hmedo entra en contacto directo con el medio de secado.

SECADO INDIRECTO (multicoil steam dryer) material hmedo no tiene contacto directo con el medio de secado.DESCRIPCION DE PROCESOS Secado de Concentrados

SECADO DIRECTODESCRIPCION DE PROCESOSSECADOR ROTATORIO

SECADO INDIRECTODESCRIPCION DE PROCESOSSECADOR A VAPOR

Contop, AlemaniaDESCRIPCION DE PROCESOSFUSIN FLASHFlash Inco, Canad

Flash Outokumpu, FinlandiaFUSIN EN BAONoranda, Canad Convertidor Teniente, ChileIsa smelt, AustraliaMitsubishi, JapnFUSIN EN CICLN FUSION PRIMARIA:

DESCRIPCION DE PROCESOS HORNO FLASH OUTOKUMPUTORRE DEREACCINTORRE DEGASESCMARA DE DECANTACIN

Concentrado seco+ fundenteGases + polvosEJEESCORIAOxgenoindustrialConcentrado seco+ fundenteOxgenoindustrialDESCRIPCION DE PROCESOS HORNO FLASH INCO

DESCRIPCION DE PROCESOS FUSION EN BAO CONVERTIDOR TENIENTE

DESCRIPCION DE PROCESOS REACTOR NORANDA

Gases y Humos (a limpieza de gases)AireCombustible (carboncillo, petrleo o gas)ConcentradoCarbnFundenteMaterial de recicloLanza, diseo especialBao agitadoReactor estacionarioProducto fundido(sangrado batch o continuo)DESCRIPCION DE PROCESOS REACTOR ISASMELT O AUSMELT

Horno - SHorno - SHHorno - CConcentrado, FundenteEscoria - C, CombustibleAire soplado, 40-50% O2Escoria& MataElectrodosFundenteAire soplado25-30 % O2

MataLanzasEscoria-Cal Horno-SCu-blister aH.AnodoEscoria dedescarteDESCRIPCION DE PROCESOS PROCESO MITSUBISHI

CONVERSIN Convertidor Peirce-Smith Convertidor Hoboken Convertidor Mitsubishi Convertidor Flash DESCRIPCION DE PROCESOS

Convertidor Peirce - SmithDESCRIPCION DE PROCESOS

Adicin eje yvaciado escoriaAire/oxgenoGasToberasDESCRIPCION DE PROCESOS Convertidor Hoboken

Eje slido, fino y secofundenteAire enriquecidoGases + polvosCu-blister..... . .. . ... : Torre deReaccinTorre deGasesCmara de decantacinEscoriaDESCRIPCION DE PROCESOS Convertidor Flash Outokumpu

QuemadorOrificio sangradoToberasBocaDESCRIPCION DE PROCESOS Horno de Refino a Fuego

Rueda de MoldeoDESCRIPCION DE PROCESOS

Sistema de Moldeo Continuo (CONTILANOD)DESCRIPCION DE PROCESOS

DESCRIPCION DE PROCESOS Horno Elctrico para Limpieza de Escoria

ReductorFundenteCombustibleToberasEjeGasesAireDESCRIPCION DE PROCESOS Horno Basculante para Limpieza de EscoriaAire

DESCRIPCION DE PROCESOS Lista de Instalaciones de Fundicin ltima dcadaAbreviaturas

Borrador

AOUBICACIONPROCESO SECADOFUSIONCONVERSIONTRAT: ESCORIAMOLDEO DE ANODOS

1992MIM, Mt Isa. AustraliaISASMELTCPS (Existente)Rueda Sumitomo

1992Cyprus, Miami, USAISASMELTCPS (Existente)HELERueda Moldeo

1993ASARCO, El Paso, USACONTOPCPS (Existente)Rueda Moldeo

1993ZCCM, Nkana, ZambiaCTCPS (Existente)Horno Reverbero de Fusin

1993Norddeutche Affinerie, Hamburg Smelter, AlemaniaMulticoilFSF (Existente)CPS (Existente)HELE (Existente)

1994REFIMET, Antofagasta, ChileReververoCPSFlotacin

1994OUTOKUMPU, Harjavalta, FinlandiaMulticoil

1994Atlantic Copper, Huelva, EspaaMulticoilFSF (Existente)

1994Hudson Bay M&S, Flin Flan, CanadNorandaCPS (Existente)

1994Resource Development Corp.,Saindak, PakistnReververoCPS

1995Mexicana de Cobre, La Caridad, MxicoMulticoilFSF (Existente)CPS (Existente)

1995KENNECOT UTAH COPPER, Magna, USAIndirecto a VaporFSFFCFFlotacin de escoria FSFRueda

1995Sterlit Industries, Ratnigari, IndiaISASMELTCPS

1995Southern Per, Ilo, PerCTCPS (Existente)

1997Jiangxi Corporation, Guixi Smelter, ChinaMulticoilFSF (Existente)CPS (Existente)HELERueda

1997Jin Long Copper Co. Tangling, Anhui, ChinaRotatorioFSFCPSHELERueda

1998Gresik, Al este de Jave, IndonesiaRotatorio/FlashMitsubishiMitsubishiHELEContinuo HAZZELET

1998LG Metals Corporation, Onsan, KoreaRotatorio/FlashMitsubishiMitsubishiHELERueda

1999Olympic Dam, AustraliaIndirecto a VaporFSFHELERueda

2000Port Kembla Copper,Port Kembla, AustraliaNorandaMitsubishiHELERueda

2001Noranda, Altonorte, Antofagasta, ChileRotatorioReactorCPSFlotacinRueda

2002CODELCO, Potrerillos, ChileLecho FluidizadoCTCPS (Existente)Basculante TTERueda Twin

Fundiciones

AOUBICACIONSECADOFUSIONCONVERSIONTRAT. ESCORIA

1992MIM, Mt Isa. AustraliaISACPS (Exist)

1992Cyprus, Miami, USAISACPS (Exist)HELE

1993ZCCM, Nkana, ZambiaCTCPS (Exist)HR

1993Norddeutche Affinerie, Hamburg Smelter, AlemaniaSVAFSF (Exist)CPS (Exist)HELE (Exist)

1994REFIMET, Antofagasta, ChileHRCPSHR

1994Atlantic Copper, Huelva, EspaaSVAFSF (Exist)CPS (Exist)HELE (Exist)

1994Hudson Bay M&S, Flin Flan, CanadNORCPS (Exist)

1994Resource Development Corp.,Saindak, PakistnHRCPSHR

1995Mexicana de Cobre, La Caridad, MxicoMULTFSF (Exist)CPS (Exist)

1995KENNECOT UTAH COPPER, Magna, USASVAFSFFCFFLOT

1995Sterlit Industries, Ratnigari, IndiaISACPS

1995Southern Per, Ilo, PerCTCPS (Exist)

1997Jiangxi Corporation, Guixi Smelter, ChinaMULTFSF (Exist)CPS (Exist)HELE

1997Jin Long Copper Co. Tangling, Anhui, ChinaSROFSFCPSHELE

1998Gresik, Al este de Jave, IndonesiaSFLSMICMIHELE

1998LG Metals Corporation, Onsan, KoreaSFLSMICMIHELE

1999Olympic Dam, AustraliaSVAFSFHELE

2000Port Kembla Copper,Port Kembla, AustraliaNORCMIHELE

2001Noranda, Altonorte, Antofagasta, ChileSRONORCPSFLOT

2002CODELCO, Potrerillos, ChileSLFCTCPS (Exist)HLE

&L&D &T&C&F&R&A

Nomenclatura

SROSecador RotatorioHRHorno Reververo

SVASecador a VaporDBFHorno Flash directo a blister

SFLSecador FlashCPSConvertidor Peirce Smith

SLFSecador Lecho FluidizadoFCFHorno Convertidor Flash

FSFHorno Flash OKOCMIHorno Convertidor Mitsubishi

CTConvertidor TenienteHELEHorno Elctrico Limpieza Escorias

NORReactor NorandaHLEHorno Limpieza Escorias (Teniente)

ISAHorno IsasmeltCLMIHorno Limpieza Escorias (Mitsubishi)

SMIHorno MitsubishiFLOTFlotacin

&L&D &T&C&F&R&A

Borrador

Fundiciones

&L&D &T&C&F&R&A

Nomenclatura

&L&D &T&C&F&R&A

Borrador

Fundiciones

1992MIM, Mt Isa. Australia-ISACPS (Exist)-

1992Cyprus, Miami, USA-ISACPS (Exist)HELE

1993ZCCM, Nkana, Zambia-CTCPS (Exist)HR

1994REFIMET, Antofagasta, Chile-HRCPSHR

1994Hudson Bay M&S, Flin Flan, Canad-NORCPS (Exist)-

1994Resource Development Corp.,Saindak, Pakistn-HRCPSHR

1995Mexicana de Cobre, La Caridad, MxicoSVACTCPS (Exist)HELE (Exist)

1995Sterlit Industries, Ratnigari, India-ISACPS-

1995Southern Per, Ilo, Per-CTCPS (Exist)HR

1997Jiangxi Corporation, Guixi Smelter, ChinaSVAFSF (Exist)CPS (Exist)HELE

1998Gresik, Al este de Jave, IndonesiaSFLSMICMICLMI

1998LG Metals Corporation, Onsan, KoreaSFLSMICMICLMI

1999Olympic Dam, AustraliaSVADBF-HELE

2000Port Kembla Copper,Port Kembla, Australia-NORCMIHELE

&L&D &T&C&F&R&A

Nomenclatura

&L&D &T&C&F&R&A

DESCRIPCION DE PROCESOS Lista de Instalaciones de Fundicin ltima dcadaAbreviaturas

Borrador

Fundiciones

&L&D &T&C&F&R&A

Nomenclatura

&L&D &T&C&F&R&A

Borrador

Fundiciones

&L&D &T&C&F&R&A

Nomenclatura

&L&D &T&C&F&R&A

Borrador

Fundiciones

1992MIM, Mt Isa. Australia-ISACPS (Exist)-

1992Cyprus, Miami, USA-ISACPS (Exist)HELE

1993ZCCM, Nkana, Zambia-CTCPS (Exist)HR

1994REFIMET, Antofagasta, Chile-HRCPSHR

1994Hudson Bay M&S, Flin Flan, Canad-NORCPS (Exist)-

1994Resource Development Corp.,Saindak, Pakistn-HRCPSHR

1995Mexicana de Cobre, La Caridad, MxicoSVACTCPS (Exist)HELE (Exist)

1995Sterlit Industries, Ratnigari, India-ISACPS-

1995Southern Per, Ilo, Per-CTCPS (Exist)HR

1997Jiangxi Corporation, Guixi Smelter, ChinaSVAFSF (Exist)CPS (Exist)HELE

1998Gresik, Al este de Jave, IndonesiaSFLSMICMICLMI

1998LG Metals Corporation, Onsan, KoreaSFLSMICMICLMI

1999Olympic Dam, AustraliaSVADBF-HELE

2000Port Kembla Copper,Port Kembla, Australia-NORCMIHELE

&L&D &T&C&F&R&A

Nomenclatura

&L&D &T&C&F&R&A

TENDENCIAS-Eliminacin de Horno Reverbero

- Secado de concentrado hasta 0.2 %

- Operar con procesos autgenos

- Utilizacin intensiva de oxgeno (alto enriquecimiento)

- Minimizar los movimientos en olla de material fundido (disminucin de generacin de carga fra)

- Utilizacin de canaletas para traspaso de materiales fundidos entre los equipos o traspaso como slidos (granulacin)CONCLUSIONES

-Tratamiento Pirometalrgico de Escorias

-Desarrollo de procesos continuos

-Reemplazo tecnolgico de la conversin batch en convertidor Peirce Smith

-Alta captacin de azufre (99.5 %, con plantas de cido de doble contacto)

-Optimizacin del refino a fuego para tratar blister alto en S y uso de reductores reformados

-Tratamiento hidrometalrgico de polvos de fundicinCONCLUSIONES

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