Tostacion Hidro.docx

I.

TOSTACION SULFATANTE Edisson Ochoaa. a

Facultad de ingeniería, Ingeniería metalúrgica, Universidad Pedagógica Y tecnología de Colombia, edisson,[email protected] Resumen— En este laboratorio, se pretende realizar una tostación para mineral de calcopirita, el cual se pretende obtener una oxidación del mismo, para posteriormente realizarse lixiviación, del mineral ya tratado mecánicamente, y que se obtuvo del proceso de flotación, que por medio del cual, y después de la tostación se llevara a fines de obtención y recuperación de cobre, en nuestro caso mineral de calcopirita

II. Introducción La tostación sulfatante es una oxidación parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire y la eliminación parcial del sulfuro en forma de SO2. Es un proceso que consiste en la reacción entre sólidos y gases a altas temperaturas (hasta 650°C) que permite transformar estos sólidos en otros favorables para la posterior recuperación de sus elementos de valor. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80%) y de minerales oxidados (20%), los primeros se tratan por un proceso denominado Pirometalúrgia y los segundos por otro proceso denominado hidrometalurgia. Este trabajo está enfocado en el proceso de tostación, del concentrado de calcopirita; sulfuro de hierro y cobre cuya fórmula química es CuFeS2. Inicialmente el mineral es sometido a una trituración, molienda y clasificación, donde se reduce el mineral a fragmentos de tamaño manejable a granel. Seguidamente es tostado, la tostación puede hacerse variar, según sea necesario, para producir un sulfato, un óxido, reducir el contenido de óxido, producir un cloruro, o bien una combinación de estos resultados. Es de suma importancia el estudio químico y cinético de las reacciones que ocurren en el proceso de tostación, como parte inicial de la purificación del cobre, mirando las condiciones de temperatura y difusión de los compuestos en contacto. La reacción de tostación de minerales sulfurados, arsenicales y otros, puede ser analizada mediante los diagramas de estabilidad de Evans o Kellogg, donde se puede determinar que bajo condiciones de atmósfera oxidante o con bajo contenido de SO2, la pirita, marcasita y pirrotina son oxidadas a magnetita y luego a hematina.

III. MATERIALES Y METODOS

     

Concentrado de mineral de cobre Bandeja refractaria Balanza Mufla Elemento de agitación. Elementos de protección personal.

Para la realizar esta práctica se debió realizar una preparación anterior del mineral, para lograr aumentar la ley de este, en nuestro caso se realizó por medio del proceso de flotación mediante el cual se obtuvo una concentración adecuada, llevado a cabo este proceso, se procedió a pesar previamente el concentrado obtenido, aproximadamente 400gr, luego se depositó en un recipiente refractario, el cual fue introducido en una mufla, horno especializado para este proceso, se enciende la mufla y se lleva a cabo el proceso de tostación, con ramplas controladas, hasta los 650°C revolviendo cada media hora, para lograr la mejor homogenización del mineral, esto se realizó en un periodo de tiempo de 6 horas, luego de realizar la tostación se dejó enfriar la mufla y se procede a empacar el mineral para la lixiviación.

Dibujo 1: terminación de la tostación.

IV. ANALISIS DE RESULTADOS Tabla N° 1 Tabla de rampas de calentamiento Se inicia a una temperatura de 19°C Medició Hora Temperatura n tomada °C 1 11:30 350 2 12:00 350 3 12:30 354 4 1:00 639 5 1:30 650 6 2:00 650 7 2:30 650 8 3:00 650 9 3:30 650

Al ser una tostación sulfatante su principal objetivo es la evolución de un sulfuro a un sulfato metálico por medio de reacciones de oxidación, esto se realiza debido que un mineral al estar en estado de sulfuro es más difícil diluir en medios acuosos en comparación de cuando se encuentran en sulfatos, el cual facilita la extracción por medio de proceso de lixiviación en nuestro caso. 

Presente la ecuación que se obtiene al tostar de manera sulfatante el mineral de cobre. Después de realizar la tostación sulfatante se obtiene la siguiente ecuación:

temperatura°C vs ti empo min 700

Se observa que la reacción es oxidante debido al cambio de electrones, perdida, del cobre, y la introducción de oxígeno, dando así, que el hierro de la calcopirita se oxide.

600 500 400 300 200



100 0

0

50

100

150

2 00

2 50

300

Grafica N1: temperatura vs tiempo proceso tostación Como se evidencia en la tabla y en la gráfica, se llegó a una temperatura de 650°C, la cual se seleccionó pues una temperatura por encima ya puede contener líquido, y esto alteraría el proceso, ya que se pretende realizar es un proceso de tostación, las rampas se realizan para garantizar una mejor estabilidad del mineral, a su vez porque se pretende oxidar la calcopirita, cuya temperatura teórica de ignición es de 305°C y posteriormente al elevarla a la temperatura de 650°C permaneciendo constante, esto para descomponer el sulfuro de hierro, en sulfato de cobre . V. PREGUNTAS  Explique qué objetivo cumple la tostación sulfatante, ¿por qué y para qué se realiza?

¿Qué importancia tiene controlar la temperatura en este proceso? Debido a esta se da el resultado del producto a obtener, es decir para obtener un sulfato las temperaturas tienen que estar comprendidas entre 600 y 700°C, en caso contrario para obtener un oxido se emplean temperaturas de 900 a 980°C, por tanto, la temperatura es de suma importancia al momento de querer obtener sulfatos u óxidos. 

¿De qué variables depende la cantidad de sulfato formado en la tostación?

La eficiencia de la tostación, depende de la cinética de tostación, la cual es una función de la temperatura, velocidad de calentamiento, tamaño de partícula y composición de la atmósfera del horno. 

¿Qué reacciones se presentan en el proceso de la tostación sulfatante del mineral de cobre (calcopirita)?

La tostación de sulfuros de cobre – hierro en presencia de O2 y SO2 puede ser representada por:

El óxido de hierro que se forma durante la oxidación de los minerales férreos actúa como catalizador que ayuda a la oxidación del SO2: Ecuación 5

Ecuación 6 Ecuación 8 Este anhídrido sulfúrico puede reaccionar a estas temperaturas con los óxidos de metales y formar sulfatos:

Ecuación 9 

A nivel industrial ¿Qué beneficios aporta este proceso? Se obtienen grandes beneficios, una es la recuperación del gas para formar ácido sulfúrico para comercializarlo, otro beneficio es que por medio de la tostación sulfatante se sulfata el mineral de cobre para luego extraerlo por vía hidrometalúrgica que da una mejor extracción del metal que por vía pirometalúrgica y de esta forma reducir costos de producción. 

A nivel industrial qué equipos se usan para el proceso de tostación sulfatante. En el proceso de tostación los equipos más utilizados son los hornos y estos pueden ser de tres tipos:  Tostadores de hogares múltiples o Wedge

 

Tostadores relámpago o Flash. Tostadores de lecho fluidizado.

VI. CONCLUSIONES Después de realizada la práctica de tostación podemos concluir que para una buena eficiencia de esta depende de dos factores muy importantes, la temperatura que se puede considerar como una de las más importantes para obtener ya sea oxido o un sulfato, y la velocidad con que se desarrolle, esta última debido a la cinética de la reacción, también podemos observar que una buena flotación puede representar una mejor obtención y ley del concentrado, para la lixiviación. VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] De la Torre Ernesto, (1985). “Estudio del Proceso de Tostación de Concentrados de Minerales de Cobre”, Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador, Págs. 321 –325 [2] Levenspiel O., (1987). “Ingeniería de las Reacciones Químicas”, 2ª edición, Ediciones REPLA S.A., México D.F., México, Capítulo 12, Págs. 393 – 441 [3] Procesos de tostación en calcopirita (2014) ITESCAM. [www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r 54732.DOC]