INGENIERIA DE PROCESOS I

PRODUCCION ZINC ELECTROLITICOIng. Juan Medina UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

MINERALES DE ZINC. Minerales sulfurados: Blenda (ZnS)Contenido en Zn variable (30-60%). Impurezas de Cd, Fe, Mn, Pb, As y Sb. Contenido en Ag escaso. Minerales carbonatados (ZnCO3): contenido hasta 50% de Zn. Impurezas de Fe, Mn, Ca, Mg, Pb, Si, As, Sb y Cu.

Proceso obtencin de zinc LiviaxinTostacin

Tostacin. Lixiviacin. Purificacin ElectrolisisETAPAS DEL PROCESO

DIAGRAMA DE BLOQUES

Tostacion

Lixiviacin

Neutralizacin y Precipitacin del Hierro

Purificacion

Electrolisis

Fundido

Planta de Acido

Blenda

Dixido de Azufre

Acido Sulfurico

Hierro Insoluble Precipitado

Zn en polvo

Cu, Cd, Co

ElectrolitoAgotadoDe Acidosulfurico

Polvo de Zn

Calcina

DIAGRAMA DE BLOQUESAlmacenamientode concentradosTostacinPlanta LixiviacinPlanta de Acido Sulfrico Planta PurificacinPlanta ElectrolticaPlanta Fusin y MoldeoEmbalaje y DespachoPlanta de Polvo de ZincNineral de hierro Planta de CadmioCalcinaGas SO2Cemento Cu - Co

Diagrama de bloques de produccin del zinc electroltico

La tostacin transforma los sulfuros de zinc en xidos los cuales son fcilmente solubles en acido sulfurico.El concentrado se tuesta con aire, formndose xido de zinc (ZnO), denominado calcine, y dixido de azufre gaseoso (SO2), que posteriormente se transforma en cido sulfrico (H2SO4). La tostacin debe efectuarse por encima de los 700C,

Tostacin.

la transformacin del ZnS en ZnO y ZnSO4 que son ms solubles en cido sulfrico diluido: 2ZnS + 3O2 2SO2 + 2ZnO ZnS + 2O2 ZnSO4

Los gases salientes primero pasan a travez de una caldera para producir vapor, la temperatura decrece a 300C Los gases pasan hacia ciertos ciclones y a un precipitador electrostticos . El gas exento de calcine es tratado en torres de lavado para eliminar los componentes que puedan interferir en la produccin de cido sulfrico

Igualmente se elimina el agua que pudiera ser arrastrada con la corriente gaseosa en los denominados precipitadotes electrostticos de gas de hmedo. Seguidamente el gas se enva a las plantas de cido sulfrico

Lixiviacion Mediante la lixiviacin se disuelve el xido de zn, en una disolucin diluida de cido sulfrico (100-150 g/l); esta concentracin de cido slo permiten disolver el ZnO, y los otros metales contenidos en la calcine quedando las ferritas formadas en la tostacin, ZnOFe2O3, inatacadas

se disuelve la mayor parte de la calcine, excepto las ferritas de zinc (xido de hierro y zinc) en ella contenidas. Mediante la utilizacin de esperadores se separan los slidos no disueltos de la disolucin de sulfato de zinc. La disolucin clarificada se enva a la etapa de purificacin, mientras que los slidos no disueltos se someten a la etapa de lixiviacin cida.

LIXIVIACIN CIDA

se realiza a una temperatura prxima a la de ebullicin. De esta forma, se disuelven todos los metales excepto los que forman compuestos insolubles en medio sulfrico, como el plomo, calcio y slice. La disolucin as obtenida se somete a un proceso de hidrlisis, tras el que se forma un sulfato bsico de hierro insoluble llamado jarosita, que en unin de los metales no disueltos en esta segunda etapa constituyen el residuo final del proceso. Este residuo, despus de una decantacin en esperadores y posterior filtracin, es enviado por bombeo a la balsa de residuos.

PURIFICACIN Despus de la lixiviacin se efecta una purificacin de la disolucin con objeto de eliminar algunos elementos presentes en la misma. Dicha eliminacin se realiza con la adicin de cinc en polvo. Por medio de esta adicin se precipitan el Cu, el Co y el Cd, y se reduce el contenido de Sb y Ge a niveles aceptables. Esto es posible debido a la cementacin de los mencionados metales por el cinc, que es menos noble que ellos. En la prctica, a 90C y pH 4, el primero en precipitar es el Co; despus se precipitan Cu, Ni, As y Sb. Una vez realizada la filtracin, la disolucin de sulfato de zinc se enfra y se bombea al tanque de almacenamiento de electrolito

Precipitacin en Fri ( 1,5 g/L) de polvo de zinc

En Caliente, a 90C, precipitndose Co y Ge mediante adicin de polvo de cinc en presencia de Sb

ELECTRLISIS Una vez purificada la disolucin, sta se pasa a la instalacin de electrlisis para la recuperacin metlica ,En esta fase del proceso, se produce el paso de una corriente elctrica a travs de la disolucin purificada de sulfato de zinc, originndose el zinc metlico puro, que se deposita sobre laminas de aluminio, En el nodo se libera oxigeno de acuerdo a las siguientes reacciones.

CATODO : ZnSO4(ac) -------------- Zn(s) + ( SO4 )2- ANODO : H2O(l) ---------- O2(g) + H+

ZnSO4(ac) + H2O(l) Zn(s)+ O2(g)+ H2SO4 (ac)

Reacciones secundaras en el nodo

Pb++ PbO2 ; Mn++ MnO2Finalmente se produce la formacin del cido por combinacin del Ion sulfato de la reaccin catdica con los iones hidrogeno de la reaccin andica segn la siguiente reaccin.H++ ( SO4 )2- H2SO4Este cido sirve como sustancia lixiviarte para disolver mayor cantidad de Zinc en la lixiviacin, segn la siguiente reaccin: ZnO + H2SO4 H2O + ZnSO4

Parmetros de operacinDensidad de corriente: 450 A/m2Tiempo: 36 hTemperatura 40CElectrodos: nodo de plomo y ctodo de aluminio

Fusin Las lminas de zinc producidas por electrlisis son fundidas en hornos . Una vez fundido el zinc, se enva a las maquinas de colada con el objeto de producir las diversas formas comerciales de lingote que requiere el mercado. En el mismo departamento existen varios hornos en los que el zinc se combina con otros metales para producir aleaciones para fundicin ,Los distintos lingotes que se producen, tanto de zinc como de las distintas aleaciones, se pesan y empaquetan de forma automtica. Todos los hornos se encuentran conectados a un sistema de depuracin de gases para eliminar el polvo que stos contienen antes de emitirse a la atmsfera.

USOS

Tuberas,Alambres

APLICACIONES DEL GALVANIZADO

REBAR-Varillas de Construccin GalvanizadasAlgunos resultados de corrosin acelerada indican que la varilla de refuerzo galvanizada es 38 veces ms resistente a la corrosin que el acero negro para concreto

Aleaciones: ZAMAKEs una aleacin de zinc, aluminio, magnesio y cobre.

Se utiliza para fabricacin de:Autopartes ElectrodomsticosJugueteraTelecomunicacionesBisutera (Cierres, broches, botones, hebillas)

Aleacin de cobre y zinc.Elementos de arquitectura y decoracin en generalManijas de puertas, Lmparas y objetos decorativos Accesorios de ferretera, llaves, etc. LATN

Compuestos: Oxido de Zinc Representa el 7% de la demanda mundial de zinc (950,000 TM/AO).45% del oxido de zinc es aplicado en el caucho, en neumticos y artculos de ltex. El 22% es usado en las cermica y el vidrio. La farmacutica lo utiliza para elaborar bloqueadores solares, vitaminas y medicamentos. Micronutrientes, fertilizantes, abonos para animales y plantas.Es usado en pinturas y lubricantes

Zinc Clots- BaterasOtras Manufacturasnodos de ZincProteccin Catdica para ambientes altamente corrosivos.

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