1. cobre 1 pirometalurgia sulfurados

7/27/2019 1. Cobre 1 Pirometalurgia Sulfurados

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PROCESAMIENTO MINERALES DECOBRE SULFURADOS

PIRO-

METALURGIA

calcopirita calcositacovelita


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Roca

Tronadura

Molienda Pulpa

Flotacin Concentrado

nodos Cobre Blister

Electro refinacin

Productos

Cu (alta pureza)

Fundicin


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TronaduraEs una explosin de la roca en el suelo,

para fracturar la roca en trozos de menor

tamao. Para esto se utilizan explosivos en base a amon gelatina.

La composicin de la amngelatina es:

(CH 2)n + NH 4 NO 3 + R-S

3 NH 4 NO 3 + CH 2 3 N 2 + 7 H 20 + CO 2

(CH2) alcanos combustiblesNH4NO 3 compuesto inorgnico con descomposicinqumica exotrmica expansiva

Perforacin

Tronadura


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Molienda

Vista interior de un molino de bolas. La mezcladosificada de materias primas es sometida aimpacto de cuerpos metlicos o fuerzas decompresin elevadas.

Proceso que tritura la roca fracturada

Se realizar en molinos de bolas o rotatorios

El insumo de estos molinos es roca y agua

La funcin de la molienda es aumentar lasuperficie de contacto de las especiesminerales de la roca, as se facilita la

interaccin de los reactivos necesarios para procesar el mineral.

Molino de bolas


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Molienda

Vista interior de un molino de bolas. La mezcladosificada de materias primas es sometida aimpacto de cuerpos metlicos o fuerzas decompresin elevadas.

Proceso que tritura la roca fracturada

Se realizar en molinos de bolas o rotatorios

El insumo de estos molinos es roca y agua

La funcin de la molienda es aumentar lasuperficie de contacto de las especiesminerales de la roca, as se facilita la

interaccin de los reactivos necesarios para procesar el mineral.

Molino de bolas
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/CODELCO/VIDEOS%20MOLIENDA/23112010001.mp4


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Flotacin

Proceso realizado en una planta Concentradora. Proceso que tiene cuatro objetivos:

Separacin de especies qumicas sulfuradas (cobre) delas oxidadas (ganga)

Aumento de la concentracin de cobre en el materialque entrar a fundicin

Generacin de un Concentrado de Cobre Aprovechamiento de otros metales de valor comercial

como molibdeno y cinc.


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CELDA DE FLOTACIN

Concentrado flotando

Dentro de la planta concentradora se encuentran decenas de celdasde flotacin trabajando en forma continua.


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Etapas de la Flotacin

Acondicionamiento de la pulpa Agua

Agente tensioactivo Solventes

Flotacin Primaria: se obtiene concentrado primario.Cu (20%), Mo (0,35%)

Flotacin secundaria: se obtiene en concentradode cobre (>30%), Fe (


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Fases en la Flotacin

Fase hidrofbica: compuesta por sulfurosmetlicos como CuFeS 2, CuS, Cu 2S, MoS,

ZnS, PbS, otros (Cu, Au, Ag, Se, Te)

Fase hidroflica: compuesta por xidos

hidroflicos insolubles como SiO 2, Al 2O3,

Fe2O3, CaO, MgOentre otros (xidos decobre, arsnico)


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Ag entes Tens ioact ivos .

- Modifican las pro piedades s up erficiales de las p artculas de m ineral m olido .- Sustancias Colectores qu e facili tan la flotacin.

- Su dosificacin es del orden de 10 g/ton

Estos dos agentes permiten la flotacin de Covelita y Calcosita


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Mecanism o del proc eso de Flotacin.

Partculahidrofobizada

Unin colector-partcula(amilxantato-covelita)


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Tensioactivos Agentes de Flotacin SelectivaFlotacin de calcopirita

S = CO R 1

S R 2

S = CO R 1

NH R 2

S

C O-R 1

C O-R 2O

O

Tiocarbamatos

Esteres xnticos

Xantoformiatos


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Agentes depresores de la Flotacin

+ NaS

Flotan: ZnS + FeS2

No flotan CuS + PbS

S = CO R 1

NH R 2Tiocarbamatos

NaS + As2O3 Flota: MoS 2

No flotan: CuS

CuFeS 2

Na HS

P2O5

Chuqui

Andina

El Teniente


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Canchas de Almacenamiento de Concentrados.


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FUNDICIN

PIROMETALURGIADEL COBRE


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PIROMETALURGIA

DEL COBRE

El proceso de fundicin se realiza en etapas que son:

Fusin

Conversin

Pirorefinacin


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HORNO REVERBERO


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PIROMETALURGIA DEL COBRE

Reacciones qumicas de CuS y FeS en los hornos convertidores:Cu 2O tambin puede actuar como oxidante

Principales productos son: Cu (blister), SO 2(g) , FeO,

Incorporacin controlada de oxgeno:


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1)Horno Reverbero (oxidacin exaustiva):

CuFeS 2(l) + 6 O 2(g) 4 Cu (l) + 2 S (l) + Fe (l) + FeO Fe 2O3 + 6 SO 2(g)Separacin por densidad

metal blancoMagnetita

EscoriaDixido de S

gases

2)Horno Convertidor (oxidacin muy suave):

Cu (l) + S (l) + 3Fe (l) + 6 O 2(g) Cu (l) + FeO Fe 2O3 + SO 2(g)

MagnetitaEscoria

Cobre Blister Dixido de S

gases

PIROMETALURGIA DEL COBRE

2)Horno Refino (Reduccin muy suave):

CuO (l) + C (s) Cu (l) + CO

CuO (l) + CO (g) Cu (l) + CO 2


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Producto de Fundicin: Cobre fundido

Residuos de FundicinEscoria de los hornos

Cobre Blister (98.5%)

nodos de Cu (99.5%)

d


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Horno Convertidor


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Escoria Metal Blanco

Aire de Combustin

Diesel o Gas Natural Oxgeno Aire Soplado

Concentrate Injection

TolvaConcentrado Seco

CT

Plantade

cidoCampana yCmara Horizontal

Concentrado Seco

PrecipitadoresElectrostticos

POLVOS

Operacin del Convertidor Teniente... Residuos


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Residuos de Fundicin Gases

Dixido de azufre (SO 2), del cual se produce cido sulfricoconcentrado

Polvos de Fundicin: Material particulado fino que escapa de los hornos no es

colectado en los filtros. Se compone principalmente de xidos decobre, xidos de arsnico y xidos de hierro. No existeactualmente aplicacin para su uso ya que su procesamiento es

difcil debido a el alto contenido de arsnico. Escoria:

Material fundido que se separa del metal blanco en los hornos.Compuesto principalmente de xidos de hierro (magnetita)

Si d I i d d d b h


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Sistema de Inyeccin de concentrado de cobre en horno.

H C tid P i S ith


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Hornos Convertidores Peirce Smith.

N M t C tid P i S ith 2


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Nuevo Manto para Convertidor Peirce Smith 2.


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Horno de Refino Basculante.

R d d M ld


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Ruedas de Moldeo.


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PROCESO DEELECTROREFINACIN

(ER)


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ELECTRO REFINACION DE CATODOS DE COBRE


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Electrorefinacin Celda electroltica

Estructura de polmero de 10 m 3 (aprox.) en los cuales se realizala electrorefinacin. Incorpora al electrolito, ctodos y nodos.Esta celda alberga a:

Electrolito: Medio lquido que llena la celda electroltica, en el cual serealiza la electrorefinacin y se sumergen los nodos y ctodos.

nodos: Material prima de la electrorefinacin proveniente de la

fundicin. Consiste en una plancha de cobre (99,5%) de

aproximadamente 200 kg Ctodos:

Lminas de cobre ultra puro (99,9999%) Lminas de acero inoxidable en donde se deposita el cobre

refinado.


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electrolito

Ctodo

sumergido

Anodosumergido

Celdaelectroltica


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Formacin de Slidos (Ag-Au-Cu-Pb)

La formacin de slidos en el electrolito de electrorrefinacin decobre:

Ag: AgCl (s). Precipita con el cloruro aditivo

Au: Au (s) En el nodo se encuentra como oro cero-valente

Cu: Cu se desprende desde los ctodos por malaadhesin.

Precipita como CuSO 4 . sobresaturacin. Pb: PbSO 4(s) . Precipita con el sulfato del cido.

Esquema de una Celda de Refinacin Electroltica


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Entrada de Ctodo AnodoElectrolito (99,99 % Cu) (99,7 % Cu)

Cu++ Cu++Cu Cu

Electrolito

H 2 S0 4 Salida de

Cu electrolito

As Ni

Ni H20

Ag, Au, Se, Sb, As, Cu

Barro andico

LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD DE LOSCATODOS COMERCIALES SON:

* Densidad de corriente

* Temperatura del electrolito* Composicin qumica del electrolito* Slidos en suspensin en electrolito* Flujo de electrolito en celdas* Control de aditivos* Calidad operaciones manuales de renovacin* Calidad fsica del ctodo inicial* Calidad fsica del nodo* Composicin qumica del nodo

* Disponibilidad oportuna de electrodos* Control de corto circuitos

E SQU E M A D E U N A C U B A D E RE F I N A CI ON

E L E C T ROL I T I C A

Esquema de una Celda de Refinacin Electroltica.

Vtot = Velect + V contactos + V sobresaturacin = 2.3 V

Electrolito:-H2SO 4 200 g/L- Cu 2+(ac) 50 g/L- Cl -(ac) 50 mg/L- Aditivos org.

- tiourea- cola o gelatina- poliacrilamida

Los aditivos orgnicos seagregan para evitar elcrecimiento de dendritasen los ctodos por sobre

tensin

Barro andico


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Barro andico


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Formacin de Slidos (As-Sb-Bi)

La formacin de slidos en el proceso de electrorrefinacin decobre, depende fundamentalmente de:

la concentracin total de As, Sb y Bi

la concentracin de sus especies respectivas As(III), As(V), Sb(III), Sb(V) y Bi(III)

las constantes termodinmicas de los slidos formadoscomo producto de solubilidad, equilibrios Red-Ox

Cintica de Formacin

Variables fsicoqumicas como la temperatura y acidez delmedio.


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SLIDOSELECTRO-

REFINACIN

CARCTERAMORFO

XIDOS y SALES

As2O3Sb2O3 - Sb2O5Bi2O3Pb5(AsO4)3(OH,Cl)Cu3(AsO4)2SbAsO 4BiAsO4

As, Bi, Sb Pb , CuS , O, Si

Metales Cu, Au, Ag, Pt, Pd

XIDOS y SALES

PbSO 4

Pb5 (AsO4)3(OH,Cl)

AgClxidos Sb-As-Se-Te

Lamasflotantes

Barro Andico

Arsnico en electrolito de electrorrefinacin


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Oxidacin de As(III) a As(V) mediante O 2(g) disuelto

As(III)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2

pH

E s p e c

i e Q u

m i c a

( % )

0

10

20

30

40

5060

70

80

90

100

-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2

pH

E s p e c i e

Q u

m i c a

( % )

As(V)

Resultados y Discusin


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Generacin de H 2O2 en electrolito por presencia de iones Cu +

Oxidacin de As(III) a As(V) mediante H 2O2 generado en el medio

__ Resultados y Discusin

Resultados y Discusin


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Oxidacin de Sb(III) a Sb(V) mediante O 2(g) disuelto

Oxidacin de Sb(III) a Sb(V) mediante H 2O2 generado en el medio

__ y

__ Resultados y Discusin


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Cu

Cu

As

Sb

Bi

nodo ctodo

Cu +2Cu Cu

O 2

Cu+

Cu

O 2

Cu +2

H2O 2

Cu

As(III)

Sb(III)

Bi(III)

As

As

As

H2O 2 As(V)

As(V)

As(V)

SbAsO 4

BiAsO 4

SbAsO 4

BiAsO 4

SbAsO 4 BiAsO 4

MECANISMO PROPUESTO__ y


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Producto terminado

Cobre extrafino (>99,9999%) Principales impurezas

Fe Pb As

S O


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http://www.educarchile.cl/ntg/mediateca/1605/article-93249.htmlhttp://www.codelco.clhttp://www.codelco.cl/la_corporacion/memorias/memoria2008/MemoriaCodelco2008.pdf

Ms Informacin didctica sobre procesos industriales:

1. cobre 1 pirometalurgia sulfurados

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