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1TRATAMIENTO DEESCORIAS
Profesor: Rodrigo Ruiz Rivera
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2Introduccin
UCNPirometalurgia II II-2007Profesor: Rodrigo Ruiz Rivera
La principal fuente de prdidas de cobre en una Fundicin es en la
escoria de descarte. Aunque existen otras prdidas de cobre en
polvos expulsados por la chimenea y polvos de calderas, de
precipitadores electrostticos y del sistema de limpieza de las
Plantas de Acido. stas han sido reducidas fuertemente debido a las
mejoras en los sistemas de fusin utilizados y en sus Sistemas de
tratamiento de gases. En consecuencia, las escorias de descarte
pasan a ser por lejos en una Fundicin moderna la fuente mayoritaria
de prdidas metalrgicas As, tpicamente 1 a 3 % del cobre
inicialmente en la alimentacin a los Hornos de Fusin, se pierde en
estas escorias. Las Fundiciones modernas generalmente emplean una
etapa de recuperacin de escoria para controlar esta prdida a un
nivel econmico adecuado.
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3Introduccin
En general, dentro de los procesos productivos de una Fundicin
de concentrados de cobre, se tienen las siguientes fuentes de
prdidas de cobre:
1. En las escorias de los reactores de fusin; por ejemplo,
Hornos de Reverbero, Convertidores Teniente, Procesos Flash
Smelting, Procesos de Fusin - Conversin Continua y Procesos de
Fusin Emergentes2. En las escorias de los reactores de conversin;
por ejemplo, Convertidores Peirce -Smith, Convertidores Hoboken.
Procesos de Conversin Continua y Procesos de Conversin
Emergentes.
Se debe hacer mencin aqu al esquema tradicional de fusin
conversin basado en el Horno de Reverbero y los Convertidores
Peirce Smith. A pesar de los problemas de eficiencia energtica y
ambientales asociados al Reverbero, este horno tena la ventaja, en
relacin con el tratamiento de escorias, que no slo era capaz de
producir escorias de bajo cobre como producto de la fusin de
concentrados, sino que adems poda tratar todas las escorias de los
convertidores para recuperar el cobre contenido en ellas.
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4Introduccin
Con la introduccin de los mtodos de fusin conversin modernos, es
inevitable tener escorias de ms alto contenido de cobre en el horno
utilizado para la fusin del concentrado (Flash. CT, etc.) que en el
proceso convencional, de manera que ellas requieren de un proceso
externo para su tratamiento. Adems, los procesos modernos de mayor
intensidad no permiten generalmente retornar las escorias de
conversin al horno de fusin, por lo cual stas tambin deben ser
tratadas en forma separada. Como regla general, el proceso empleado
para tratar las escorias del horno de fusin se usa tambin para las
escorias de conversin.
Los procesos conocidos que permiten recuperar el cobre desde las
escorias son los siguientes:
1. Hornos de Limpieza de Escoria tipo basculante con inyeccin de
petrleo o carbn como reductor (Horno Teniente de Limpieza de
Escorias). Estos reactores son de amplio uso en Chile.
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5Introduccin
2 Hornos Eletricos de Limpieza de Escoria. A la fecha se dispone
de este tipo de unidad operando en Chile, en la Fundicin de
ENAMI-Las Ventanas Varias otras fundiciones han considerado su uso
y desarrollado proyectos al respecto.
3. Hornos de Sedimentacin de Escoria. Estos reactores se
utilizan en procesos de fusin continua donde no es posible permitir
la separacin de fases en el mismo reactor; por ejemplo, los
procesos Mitsubishi, AUSMELT, CONTOP, otros. En estos hornos se
dispone de algn medio de calentamiento mantiene un ambiente
reductor moderado, pero no se usan las condiciones de alta
intensidad de reduccin de los procesos antes mencionados.
4 Como alternativa a los procesos pirometalrgicos de limpieza de
escoria. en algunas faenas se recurre a la recuperacin de cobre
desde escorias solidificadas por tostacin, generando un concentrado
que debe volver a la Fundicin. Ello involucra los siguientes
procesos:Enfriamiento controlado de las escorias, chancado,
molienda hmeda y flotacin, ya sea en celdas convencionales y/o de
columnas.
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6corresponde al proceso convencional de fusin en Horno de
Reverbero y conversin en CPSs, con retorno de la escoria deCPSs al
reactor de fusin, donde se recupera cobre hacia el eje y se produce
una escoria final de descarte, que combina la escoria propia de la
fusin del concentrado con la de conversin tratada en el Reverbero.
La escoria de conversin contiene tpicamente 25% de magnetita, la
que es reducida hasta 5 8 %Fe en el Reverbero mediante la
reaccin:
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3 Fe3O4(l,s)+ FeS (l) = 10 FeO (l) + SO2 (g)
Una vez reducida la magnetita es posible sedimentar las gotas de
eje suspendidas en la escoria recuperando as el cobre. El Reverbero
provee una gran rea superficial y un amplio volumen de escoria. lo
que equivale a un largo tiempo de residencia de sta en el horno. Lo
anterior, unido a las condiciones de quietud del bao, configuraban
una situacin casi ideal para el proceso de sedimentacin del cobre
en el Horno de Reverbero. Estas condiciones no son fciles de
reproducir en los nuevos hornos de tratamiento de escorias.
Proceso de Descarte de Escoria en un Sistema de Fusin Conversin
Convencional en Horno de Reverbero y CPSs.
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7UCNPirometalurgia II II-2007Profesor: Rodrigo Ruiz Rivera
Corresponde a un proceso para la limpieza de escorias de
Fundiciones Flash y de algunas con Hornos de Reverbero. En estos
casos se produce una escoria de descarte en el horno de fusin,
mientras que la escoria de conversin se trata separadamente por
flotacin. Esta alternativa presenta la ventaja de no recargar el
horno de fusin con el tratamiento de escorias externas. permitiendo
la obtencin de escorias de descarte de bajo cobre, mientras que las
escorias de conversin reciben un tratamiento en un proceso
especialmente diseado para ellas.
Proceso de Limpieza y Descarte de Escoria de un Sistema de Fusin
Conversin en Horno Flash y CPSs.
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8UCNPirometalurgia II II-2007Profesor: Rodrigo Ruiz Rivera
Corresponde al esquema ms tpico de tratamiento de escorias de
procesos de Fusin-Conversin modernos En este caso las escorias de
fusin y de conversin combinadas son tratadas mediante un proceso
pirometalrgico (Hornos Basculantes u Hornos Elctricos), lo que
tambin podra efectuarse eventualmente por el mtodo de flotacin de
la escoria. Una variacin de este proceso consiste en retornar la
escoria de conversin al reactor de fusin como una forma de
pretratamiento de esa escoria, para luego proceder a la recuperacin
tina! de cobre a partir de la escoria de! reactor de fusin. El uso
de esta alternativa sera ventajoso en caso de contar con exceso de
capacidad de manejo de lquidos en el horno de fusin y poca
capacidad de tratamiento en el horno de limpieza de escorias.
Proceso de Descarte de Escoria en un Sistema de Fusin Conversin
Convencional en Horno de Reverbero y CPSs.
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9UCNPirometalurgia II II-2007Profesor: Rodrigo Ruiz Rivera
Corresponde a un sistema japons de fusin Flash Outokumpu seguido
de Conversin en CPSs. Las escorias del Horno Flash son tratadas por
sedimentacin en Horno Elctrico y las escorias de conversin mediante
el proceso de solidificacin conminucin flotacin. Este esquema tiene
la virtud que se minimiza el requerimiento de reduccin qumica de
las escorias, ya que las escorias de CPSs, de alto contenido de
magnetita, no son sometidas a reduccin sino que flotadas, mientras
que las de Horno Flash, de por s no muy altas en Fe del orden de 10
14 %, son slo sedimentadas en horno elctrico, evitando recargar ste
con el tratamiento de las escorias de conversin altamente oxidadas.
Obviamente, se trata de un sistema de alta inversin dada la
combinacin de procesos de tratamiento de escorias utilizados.
Proceso Japons de Limpieza y Descarte de Escoria de un Sistema
de Fusin Conversin en Horno Flash y CPSs.
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A. Luraschi , M. Devia; TRATAMIENTO PIROMETALURGICO DE
ESCORIAS
A. K. Biswas and W. G. Davenport: Extractive Metallurgy of
Copper. Third Edition, Pergamon. London, 1994.
R. W. Ruddle et al.
Toguri et al.
Altman & Kellogg
Taylor $ Jeffes
Nagamori
Referencias
