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Operaciones y procesos de la metalurgia extractiva
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Portafolio 4: Procesos en pirometalurgia.
- Secado:
El proceso de secado tiene como finalidad reducir la humedad del concentrado de cobre alimentado, el cual viene con una humedad con alrededor de 6-8% hasta obtener un concentrado con una humedad entre 0,1-0,3%.
- Tostación:
El proceso de tostación consiste en la oxidación parcial de los sulfuros del concentrado y en la eliminación parcial de azufre como dióxido de azufre y ocurre a temperaturas de 500 a 800°C dependiendo de los productos que se requiera obtener. La alimentación en el proceso de tostación es el concentrado de cobre proveniente del proceso de secado con una humedad entre 0,1-0,3% de humedad y se obtiene como producto un concentrado seco.
- Fusión:
Su objetivo es concentrar el metal a recuperar a través de una separación de fases de alta temperatura, una de las fases es sulfurada rica en el mineral, mientras que la otra es oxidada o pobre en el mineral. El material alimentado en este proceso es el concentrado proveniente de la tostación mientras que el producto que se obtiene es denominado metal blanco el cual viene con una concentración de cobre de 62-70%, escoria y gases.
- Convertidor:
Este proceso tiene como finalidad es eliminar el azufre y el hierro presente en la fase sulfurada mediante oxidaciones del baño fundido para obtener un cobre final relativamente puro. La alimentación en este proceso conta del metal blanco, el fundente y el oxigeno y se obtiene como producto principal el cobre blíster y como productos secundarios la escoria y los gases.
- Refino a fuego:
El objetivo de este proceso es refinar el cobre blíster que proviene del proceso de conversión, reduciendo los contenidos de azufre y oxigeno disueltos para generar un producto con estándares de calidad química y física para los posteriores procesos. En la refinación se obtiene como producto principal cobre anódico con 99,5% de pureza.
- Electro refinación:
La finalidad de la electro refinación es eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre, además de separar las impurezas valiosas del cobre para que estas puedan ser recuperadas como subproductos metálicos. La alimentación en este proceso consta de cobre anódico al 99,5% de pureza y finalmente como producto de obtienen los cátodos con un 99,99% de pureza.
Referencias
Cochilco. (Agosto de 2015). Comisión Chilena del Cobre. Obtenido de https://www.cochilco.cl/Listado%20Temtico/Tecnologias_fundiciones_v1.pdf
Codelco. (2018). Codelco educa. Obtenido de https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/artic/20190109/asocfile/20190109005034/electrorefinacion_media_t__cnico_060119.pdf
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Portafolio 4: Tostación
La etapa de tostación consiste principalmente en la oxidación parcial de los sulfuros de cobre y en la eliminación parcial del dióxido de azufre, esta etapa ocurre según reacciones sólido-gaseosas a altas temperaturas (500 a 800°C), esto último dependerá de los productos que se quieran obtener. Además, la tostación ayuda a favorecer la mata en el proceso de fusión.
Reacciones involucradas en el proceso:
• 2MS(s)+3 O2(g)=2MO(s)+2SO2(g)
• 2MO(s) +SO2(g) +1/2 O2(g) =MO*MSO4(s)
• MO*MSO4(s) +SO2(g) +1/2 O2(g) =2MSO4(s)
Referencias
Funzalida, P. (2022). Clase 13: Bienvenidos a Operaciones y Procesos de la Metalurgia Extractiva. Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
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Portafolio 4: Glosario clase 12
- Pirometalurgia: Rama de la metalurgia donde la obtención y refinación de los metales se obtiene a través del calor. (CODELCO, 2016)
- Ánodo: Son placas metálicas de cobre que se instalan en las celdas electrolíticas para que así pueda entrar la corriente eléctrica. El ánodo tiene carga positiva. (CODELCO, 2016)
- Cátodo: Placas metálicas de cobre puro que se instalan en las celdas electrolíticas las cuales permiten que la corriente eléctrica salga, el cátodo tiene carga negativa lo que permite atraer los cationes de cobre que son iones con carga positiva. (CODELCO, 2016)
- Cátodo de cobre: Producto de la electrorrefinación y la electroobteción, son placas de cobre de alta pureza y tienen una concentración de 99,9%. (CODELCO, 2016)
- Secado: En pirometalurgia la etapa de secado tiene como principal objetivo extraer la humedad del mineral tratado, esta etapa se realiza para poder aumentar el valor comercial de los concentrados, eliminar el agua que pueda afectar a procesos posteriores, mejorar el balance térmico, etc. (Funzalida, 2022)
- Secadores continuos: Son aquellos equipos cuya operación es de forma continua mientras este se alimente, la alimentación puede ser por lotes o intermitente. (Funzalida, 2022)
- Secadores discontinuos: Son aquellos equipos que operan con un tamaño especifico de alimentación y tienen ciclos de tiempo determinados. (Funzalida, 2022)
Referencias
CODELCO. (22 de Junio de 2016). CODELCO. Obtenido de https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-22/175933.html
Funzalida, P. (2022). Clase 12: Bienvenidos a Operaciones y Procesos de la Metalurgia Extractiva. Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
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Portafolio 3: Normas para regular la aprobación de cátodos de cobre.
La norma que existe actualmente para regular la aprobación de cátodos de cobre es la Norma ASTM B115-10, esta norma establece los requisitos para el cátodo de cobre electrolítico, electrorefinado y electroobtenido.
De acuerdo con la información de pedido de la norma mencionada anteriormente, estos deben incluir lo siguiente:
- Designación ASTM y año de emisión.
- Grado del cátodo.
- Tamaño (cátodo lleno o cortado)
- Peso total
- Composición química
Para la composición química, el cátodo de cobre debe cumplir con los requisitos que se muestran en la siguiente tabla: (ASTM International, 2015)
Además los cátodos deberán resistir el manejo ordinario sin roturas o separación excesiva de nódulos.
Referencias
ASTM International. (2015). Standard Specification for Electrolytic Copper Cathode.
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Portafolio 3: Problemas en la electro-obtención
Los problemas que se deben controlar en la electroobtención son la neblina ácida y los barros o lodos.
En las celdas de electroobtención se producen cantidades significativas de vapores altamente tóxicos que se producen debido a la liberación de burbujas de gas que se produces desde los electrodos. La neblina ácida se produce cuando estas burbujas salen de la celda y estallan y generan un aerosol ácido. Cuando esta se encuentra en altas concentraciones perjudica tanto a los equipos (corrosiva), la salud del operador y al medio ambiente, por lo que esto se controla mediante una legislación medioambiental. Actualmente para cumplir la normativa medioambiental, las industrias utilizan métodos para controlar la neblina ácida, algunas de estas son: (ID Mining, 2015)
- Uso combinado de barreras mecánicas
- Esferas de polipropileno
- Mantos de PVC
- Ventilación forzada
- Adición de aditivos surfactantes al electrolito
Los ánodos cargados a las celdas de electroobtención contienen cierta cantidad de impurezas como lo son el arsénico, antimonio y bismuto, las cuales pueden contaminar el cátodo disminuyendo la calidad de este. Los barros o lodos en la electroobtención consisten en que el oxígeno liberado por los electrodos entra en contacto con el ánodo, dicho oxigeno empieza a oxidar el plomo ocasionando la generación de diversos tipos de óxido de plomo llegando a generar sulfato de plomo. Los óxidos de plomo precipitan en el fondo de la celda en forma de barro, mientras que el sulfato de plomo genera pasivación generando una zona muerta, es decir, no permite el paso de la corriente y además disminuye la capacidad de producción de electrones que debe tener el cátodo para producir la electrodepositación. Otro problema que se genera son las malformaciones que pueden llegar a provocar cortos circuito. Algunas soluciones para tratar dichos problemas son: (Funzalida, 2022)
- Lavado continuo del ánodo y del cátodo.
- Evitar exceso de ácido (140-170 g/L) para tener una densidad de corriente adecuada que no acelere la corrosión.
Referencias
Funzalida, P. (2022). Clase 12: Bienvenidos a Operaciones y Procesos de la Metalurgia Extractiva. Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
ID Mining. (1 de Julio de 2015). ID Mining. Obtenido de http://idmining.cl/efan-solucion-neblina-acida/
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Portafolio 3: Diagrama McCabe-Thiele
En diagrama de McCabe-Thiele, la construcción de las isotermas de extracción y re-extracción tiene el objetivo de evaluar y diseñar circuitos de extracción por solventes ya que permite determinar la cantidad optima de etapas necesarias para obtener una alta recuperación de cobre.
Tal como se menciono anteriormente el dato que nos entrega el diagrama McCabe-Thiele con la cantidad de etapas optimas para obtener una alta recuperación del mineral de interés.
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Portafolio 3: Glosario clase 9
Refino: Solución diluida en cobre que sale de la planta de extracción por solvente. (Fuenzalida, 2022)
Orgánico: Mezcla que consiste en una mezcla de un extractante y un diluyente. (Fuenzalida, 2022)
Orgánico cargado: Es el orgánico cargado con cobre. Transfiere el cobre de la etapa de extracción a la etapa de re-extracción. (Fuenzalida, 2022)
Orgánico descargado: Es aquel orgánico que sale de la etapa de re-extracción y contiene una menor concentración de cobre. (Fuenzalida, 2022)
Bibliografía
Fuenzalida, P. (2022). Guía de laboratorio N°3: Lixiviación y Extracción - Re-extracción de Cu . Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
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Portafolio 3: Capa impermeable
Las pilas de lixiviación se instalan sobre un sustrato impermeable que generalmente esta protegido por una membrana de plástico que puede ser:
- HDPE: Polietileno de alta densidad
- LDPE: Polietileno de baja densidad
- VLDPE: Polietileno de muy baja densidad
- PVC: Cloruro de polivinilo
Los espesores de estas capas varían según las exigencias de operación (0,1 – 1,5 mm).
Estas membranas impermeables permiten interceptar las soluciones que escurren desde lo alto de la pila y conducirlas a las canaletas de recolección. Es importante el control de permeabilidad de la pila debido a que ayuda a evitar las fugas.
La capa impermeable ayuda a los factores de durabilidad, picado, resistencia a la corrosión y a otros factores ambientales. Esta membrana es de gran ayuda para el medio ambiente ya que previene el escurrimiento y la contaminación de soluciones hacia los suelos y aguas. Sin embargo, no es suficiente ya que igual existe un cierto grado de contaminación.
Bibliografía
CODELCO . (08 de Enero de 2019). CODELCO EDUCA. Obtenido de https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/artic/20190109/asocfile/20190109005316/lixiviacion_media_t__cnico_080119.pdf
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Portafolio 3: Importancia del aglomerado-curado
El principal objetivo del aglomerado curado es preparar el material mineralizado para la lixiviación para así asegurar un buen coeficiente de permeabilidad de la solución. La permeabilidad depende de las características físicas del mineral. (la proporción de poros, de lamas, finos, gruesos) además del método de formación de las pilas.
Esta etapa nos permite tener un lecho de mineral con tamaño y porosidad homogéneo, evitar taponamiento por arrastre de finos y evitar la segregación por tamaño al cargar la pila.
El aglomerado y curado antes de la lixiviación es de vital importancia ya que nos ayuda a tener una mayor permeabilidad, una distribución homogénea de la solución lixiviante, a tener una estructura física estable en el apilamiento permitiendo aumentar el porcentaje de recuperación del mineral y ayudando a disminuir el consumo de reactivos obteniendo así un PLS más limpio y con menos presencia de ganga.
Bibliografía
Funzalida, P. (2022). Bienvenidos a Operaciones y Procesos de la Metalurgia Extractiva. Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
Marín Escalona, L. (2007). Aglomerado y curado en el proceso de lixiviación de minerales. Metsolver.
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Portafolio 3: Glosario clase 8
Hidrometalurgia: Rama de la metalurgia que tiene como objetivo principal extraer el elemento de interés de un mineral mediante la lixiviación. Esta vía de tratamiento se utiliza en los minerales oxidados. (CODELCO, 2016)
Curado: Proceso que tiene como objetivo producir la sulfatación de los minerales oxidados de cobre, consiste en impregnar el mineral con una solución acida antes de ser llevado al proceso de lixiviación. Ayuda a facilitar el proceso de la lixiviación. (CODELCO, 2016)
PLS: (Pregnant leaching solution) Es aquella solución que ha sido enriquecida por la solución del cobre desde el mineral que sale de la lixiviación. (CODELCO, 2016)
Ácido sulfúrico: Su fórmula química es H2SO4, como sustancia pura es un liquido transparente e incoloro, reacciona con todos los metales y es utilizado principalmente en el proceso de la lixiviación. (CODELCO, 2016)
Pilas de lixiviación: Se define como las acumulaciones de mineral que se realiza de forma mecanizada, forma una especie de torta que esta levemente inclinada. Sobre estas pilas se riega una solución de ácido sulfúrico para extraer el cobre del mineral. (CODELCO, 2016)
ILS: (Piscina de solución intermedia) se utiliza para el riego del aglomerado fresco obteniendo la PLS. (Funzalida, 2022)
Biolixiviación: Proceso que consiste en la recuperación de metales a través de bacterias que permiten aprovechar el mineral sulfurado de baja ley. (Funzalida, 2022)
Bibliografía
CODELCO. (2016). CODELCO. Obtenido de https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-22/175933.html
Funzalida, P. (2022). Bienvenidos a Operaciones y Procesos de la Metalurgia Extractiva. Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
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Circuito de flotación
Según lo visto en clases para que el proceso cumpla el objetivo se deben cumplir las siguientes condiciones:
1. c > f > t à 53,404% > 5,0% > 0,0980% si se cumple la condición.
2. Rm > 85% à Como se puede observar en las tres celdas de flotación la recuperación metalúrgica es mayor al 85%, además la recuperación metalúrgica global igual es mayor al 85%, por lo tanto, esta condición si se cumple.
3. t < 0,1% à 0,0980% < 0,1%, por lo tanto, si se cumple la condición.
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Portafolio 2: Proceso de flotación
El proceso de flotación es una etapa de concentración de minerales, que tiene presente 3 fases (sólida, líquida y gaseosa) esta consiste en separar el mineral valioso del material no valioso aprovechando las características fisicoquímicas mediante la adición de reactivos. Esta es una etapa fundamental debido a que se colecta en ella el mineral valioso que posteriormente se verá reflejado en las ganancias de la empresa ya que en ella se puede ver, el rendimiento metalúrgico del proceso (en la recuperación del material y la calidad del producto).
Los indicadores que se deben considerar durante el proceso son:
- Granulometría
- Alimentación
- Porcentaje de solido
- Control de leyes
- Distribución de carga
- pH
- Concentrado
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Portafolio 2: Glosario clase 7
Concentración de minerales: operación que consiste en aumentar el porcentaje de un mineral de interés mediante separación sólido- sólido y segregar dos o más especies. (Fuenzalida, 2022)
Razón de enriquecimiento: Se define como la relación que existe entre el porcentaje de mineral útil en el concentrado respecto al porcentaje del mismo mineral en la alimentación. (Bustamante Rúa, Gaviria Cartagena, & Restrepo Baena, 2008)
Recuperación metalúrgica: Relación entre el peso del material útil o de interés que hay en el concentrado respecto a la cantidad de ese mismo mineral que hay en la alimentación. (Bustamante Rúa, Gaviria Cartagena, & Restrepo Baena, 2008)
Relave: corresponde al residuo, que queda como resultado de haber extraído los minerales sulfurados en el proceso de flotación. Este residuo es llevado a lugares especialmente habilitados o tranques para posteriormente recuperar el agua o evaporarla para que finalmente quede como un deposito estratificado de minerales finos. (CODELCO, 2016)
Concentrado: pulpa espesa obtenida de la etapa de flotación. Su proporción depende de la mineralogía de la mina. (CODELCO, 2016)
Bibliografía
Bustamante Rúa, M. O., Gaviria Cartagena, A. C., & Restrepo Baena, O. J. (2008). Concentración de minerales. Medellín: Universidad Nacional de Colombia.
CODELCO. (2016). CODELCO EDUCA. Obtenido de https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-22/175933.html#vtxt_cuerpo_T17
Fuenzalida, P. (2022). Bienvenidos a operaciones y procesos de la metalurgia extractiva. Valparaíso: Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
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Portafolio 2: Importancia del proceso de conminución.
La conminución se basa en reducir el tamaño de la partícula, liberando el mineral de interés para separarlo de la ganga. La importancia que tiene este proceso es que nos ayuda a llegar al tamaño deseado para la siguiente etapa de tratamiento (1/2 pulgada para la lixiviación y 200 micrones para la flotación) esto se hace para poder acelerar la velocidad de reacción en los procesos de lixiviación y flotación y ayuda a controlar la distribución granulométrica. La conminución también aumenta la superficie de contacto y nos ayuda a disminuir los costos operacionales.
Los principales problemas que existen en el proceso de conminución son:
- Si existe una falla en este proceso y este se detiene, se genera mucha perdida en la productividad.
- En la molienda, el desgaste de las bolas del revestimiento de los molinos genera problemas en la eficiencia del proceso.
- La variación de la dureza de mineral que ingresa afecta los P80 y por ende hay que variar los flujos.
- Dependiendo del mineral que ingresa al proceso de conminución se pueden generar muchos finos y los ultrafinos que no flotan, por lo que se genera un mayor gasto energético teniendo un proceso no eficiente.
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