UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO
FACULTAD DE ING. GEOLOGICA E ING. METALURGICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA
CURSO: PIROMETALURGIA
TRABAJO: METALURGIA DEL PLOMOPRESENTADO POR: MILMA M. HUMPIRI
QUISPEPRESENTADO A: ING. GERMAN COILLO COTRADO
SEMESTRE. VIII
2011.
Metalurgia del plomo Mineral
En estado natural se presenta de distintas maneras en:Galena, es
el de mayor importancia tcnica y el mas econmico por su aplicacin
en la metalurgia del plomo, este mineral est constituido por
sulfuro de plomo, PbS, y es la principal fuente de este metal y se
utiliza activamente en todo el mundo. La galena es de color gris
plomo con una muy clara exfoliacin segn las caras del cubo y est
caracterizada por un brillo metlico fuerte. Forma yacimientos con
otros minerales como carucida, glasita y piromorfita, pudindose
encontrar plata (sulfuro isomorfo), y pequeas cantidades de
oro.
El mineral ms importante del cual se extrae es la ganela (SPb),
que contiene 86.5% de plomo. Los principales yacimientos de galena
se encuentran en EE. UU., Australia, Mxico, Alemania y Espaa
El plomo se obtiene por varios procedimiento, por tostacin y
reduccin, tostacin y reaccin, cementacin y rodadura. La obtencin
por tostaci y reduccin consiste en someter la galena a tostacin
obtenindose xido de plomo el cual se convierte en plomo por medio
de una funcin reductora.El plomo, obtenido por los procedimientos
anteriores, es sometido a un proceso de purificacin, y se conoce
como afino de plomo, el cual consiste en separarlo de las impurezas
que los acompaan.Principales minerales de plomo
Cerusita: Pb
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono" \o "Carbono"
C
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O3 Clausthalita: Pb
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Selenio" \o "Selenio"
SeCotunnita: Pb
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Cloro" \o "Cloro"
Cl2Crocota: Pb
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Cromo" \o "Cromo" Cr
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4Curita: Pb3+x[(U
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O2)4O4+x(OH)3-x]22H2O
Fiedlerita:Pb3Cl4F(OH)H2O
Galena:PbS
Linarita: Pb
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Cobre" \o "Cobre"
Cu(OH)2S
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O2Mimetita: Pb5(As
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4)3ClPiromorfita: Pb5(P
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4)3ClPlumboagardita: (Pb,ETR,Ca)Cu6[(OH)6(H
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ars%C3%A9nico" \o
"Arsnico" As
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4,AsO4)(AsO4)2] 3H2O
Seeligerita: Pb3I
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4Cl3Vanadinita: Pb5(V
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4)3ClWulfenita: Pb
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Molibdeno" \o
"Molibdeno" Mo
HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno" \o
"Oxgeno" O4Tratamiento especifico de plomoEl plomo es un metal que
se procesa a partir de sulfuros casi exclusivamente por tratamiento
pirometalrgico. Por lo general, el concentrado de sulfuro se tuesta
a oxido y se aglomera en una maquina de sinterizacin de rejilla
viajera. El sinter resultante del oxido del plomo se funde en un
horno de cuba con coque para reducir el oxido a plomo metlico.
Los gases que produce la sinterizacion de tostado y la fusin
contiene una cantidad considerable de partculas en suspensin por la
naturaleza misma de las operaciones, que son de alto volumen de
gas; las partculas se recolectan y recuperan en combinaciones de
cmaras de sedimentacin para el polvo grueso y precipitadores
electrostticos o filtros de bolas para las partculas finas.
Tostacin
Los concentrados de sulfuro de plomo Se tuestan con el fin de
lograr una alta desulfurizacion y tambin aglomeracin; logrado lo
anterior constituyen una carga adecuada para el siguiente proceso
de fusin reductora en horno de cuba. La tostacin de tiro, o
sinterizacin, es el mtodo de tostacin que se aplica, y de tipo de
maquinas de sinterizacion que se usa es, en general, similar al que
se usa para el sulfuro de cobre. Estas son en su mayora maquinas de
tiro ascendente, generalmente del orden de 42 a 72 pulgadas de
ancho (1.05 1.8 m) y de 22 a 40 pies de longitud 86.71-12.2 m); la
capacidad de las maquinas mas grandes es de alrededor de 200
toneladas por da. El hecho esta formadopor concentrado de sulfuro
de plomo, polvo de chimenea, finos del retorno del sinter y
fundente de caliza para la siguiente operacin del horno de cuba.
Esta ltima se agrega al sinter para que vaya ntimamente mezclada y
precalentada antes de llegar al horno. La ventaja que aduce para la
sinterizacion de tiro de ascendente es inpide que se tapen las
rejillas con el plomo fundido que se forma durante el proceso de
tostacin, por la reaccin de sulfuro de plomo con el oxido y el
sulfato de plomo.
2Pb + PbS = 3Pb + SO2
PbS + 3/2 O2 = PbO + SO2
PbS + PbSO4 = 2 Pb + 2SO2
Otra ventaja que se atribuyen son mayores capacidades de
tonelaje debidas a la mejor permeabilidad de la carga, menor
desgaste de las barras de la rejilla y de las secciones mviles, y
el requerimiento de presiones ms bajas en el ventilador.Un problema
que presenta la sinterizacion de sulfuros de plomo es reducir
suficientemente el contenido de azufre, de aproximadamente de 12% a
solo 1% para obtener el material el material oxidado requerido para
la alimentacin de horno de cuba y lograr esta disulfurizacion sin
liberar suficiente calor para que se funda la carga en proceso y
comience a gotear hacia la caja de viento. Un remedio para este
problema es la doble sinterizacion. Con esta la primera alimentacin
del sinter con 12% de azufre, se hace pasar por la maquina de
sinterizacion a velocidad mas bien rpida y con encendido ligero, no
se hace en este caso intento alguno para obtener una buena torta de
sinter. Se logra asi la eliminacin de azufre, bajando su contenido
del 12% AL 6%. Este primer sinter se tritura para exponer los
sulfuros no oxidados; se agrega agua, la cual al vaporizarse deja
una trota de sinter porosa, celular, y luego se sinteriza la
mezcla. La reduccin del azufre en esta segunda pasada va del 6%
aproximadamente 1% que es el contenido deseado en el calcinado
final de sinterizacion. Generalmente se deja suficiente azufre (6%)
despus de la primera pasada sobre la mquina de sinterizacion, para
que haya suficiente combustible para encenderse en la segunda
pasada. Sin embargo, en el caso que sea bajo el azufre en la
primera pasada, puede mezclarse una pequea cantidad de cantidad de
concentrado sin tostar, o de carbn mineral o coque, para aportar
suficiente calor de reaccin durante la segunda pasada de
sinterizacion.
Como sucede otras operaciones de tostacin con tiro, la cantidad
de aire que se utiliza diluye en tal forma el gas SO2 que est
produciendo, que su concentracin resulta demasiado baja por lo que
no es adecuada para tratamiento en planta de acido y produccin de
acido sulfrico, a menos que se seccione el rea del hogar para
permitir la separacin aislada de los primeros gases de tostacin,
los cuales tienen alto contenido de SO2 y pueden aprovecharse. En
general el contenido de SO2 de los gases esta ente 1.5 y 5.0 % .
Otro mtodo de reducir el contenido de azufre a lmites aceptables es
el de reciclado y mezcla.Fusin
Los calcinados tostados de sulfuro de plomo
Se funden a escoria y plomo metlico no refinado casi
exclusivamente en hornos de cuba con chaquetas de agua, usando
coque como combustible. El proceso previo de tostacin-sinterizacion
aglomera y elimina la mayor parte del azufre de la carga del horno
formada por concentrados de sulfuros mezclados mecnicamente, finos
de sinter cribado, polvos de chimenea reciclado y productos para re
tratamiento de la fundicin, junto con los fundentes requeridos. El
aire inyectado por las toberas del horno facilita la oxidacin del
carbono de coque a CO y CO2 a una temperatura de 1440 C. El CO
caliente que se forma, que se forma junto con el carbono caliente
procedente del coque, reduce el oxido de plomo sinterizado a plomo
metlico, el cual se funde a dicha temperatura y se extrae por
piquera del fondo de crisol del horno.PbO + CO = Pb + CO2
CO2 + C = 2CO
La mayora de los minerales de plomo se encuentran con slice o
piedra caliza, y estas gangas se combinan ya sea con un fundente de
CaO o SiO2 y co el FeO procedente de la tostacin para formar una
capa de escoria liquida arriba del metal.
Cualquier cantidad de cobre, hierro, cobalto o nquel que haya en
la carga del horno se combina con azufre o arsnico para formar mata
o espis. La mata y el espis tienen densidades intermedias entre las
del plomo o escoria (plomo 11; aspis 6, mata 5.2; escoria 3.6) y
forman una capa entre la escoria y el plomo. Estos productos se
extraen del horno por el orificio de picada junto con la escoria y
se separan de esta en uno o dos sedimentos externos. Si solo hay
una pequea cantidad de mata, toda es soluble en el plomo y no se
formara la capa separada de la mata. Los metales preciosos pesados
son solubles tambin en la capa de plomo lquido, mientras que el
zinc que contiene la carga se acumula en la escoria como ZnO.
La operacin de horno de cuba para plomo arroja recuperacin de
plomo del orden de 97 a 99% del plomo contenido en la carga y deja
un margen relativamente pequeo para mejorar el proceso. En
consecuencia, los proyectos de modernizacin ms recientes se han
ocupado principalmente de alimentacin de la carga y preparacin de
esta, de los mtodos de tostacin, de la recoleccin de los polvos de
chimenea y del manejo de materiales y han resultado muy eficaces en
aumentar el tonelaje fundido por horno.
Los hornos de cuba, por el alto porcentaje de recuperacin de
plomo (97 a 99%), siguen siendo el mtodo estndar para la reduccin y
fusin en el procesamiento de los concentrados de sulfuro de plomo
tostados, existen dos modelos diferentes de hornos y ambos se
emplean extensamente . estos son el del tipo de parte superior
cerrada con puertas laterales en el piso de carga, atravez de la
cuales se carga el horno y con el espacio que queda arriba de la
carga encerrado y conectado a una chimenea, el otro es el de tipo
de parte superior abierta con la toma de la chimenea en un nivel
inferior del piso de carga, la parte superior del horno es
deslizante y se abre para que un gran carro de carga le vacie hacia
el fondo. Para el horno de parte superior abierta, el tiro del
horno debe ser tal que los humus del mismo sean descargados aun
cuando la parte superior este abierta para la alimentacin. Este
tipo de carga por la parte superior reduce al mnimo la segregacin
de la carga en el tiro del horno, lo que tiende a ocasionar
incrustaciones y provocar acanala miento. Adems, permite tirar con
barreta las acumulaciones de materiales que se forman en las
paredes en las paredes interiores del horno y que producen
irregularidades en la operacin.El plomo de horno de cuba, el cual
es el producto de valor que se obtiene de dicho horno, junto con
algo de mata y espis, contiene todava pequeas cantidades de
impurezas de metales bsicos, arsnico, antimonio, estao, bismuto y
cobre, que tiene que separarse antes de que este el plomo en su
forma final, es decir blando y apto para venderse. Muchos minerales
de plomo contienen tambin plata, un valioso sub producto que debe
extraerse. Todos estos elementos se separan en una serie de
operaciones de refinacin a fuego que se hacen en escalka
relativamente pequea en pailas o en pequeos hornos reverberos.
La formacin de un dross o segregacin de las impurezas es la
primera etapa de la refinacin, se efecta en pailas de hierro
abiertas en su parte superior o en pequeos hornos de reverbero, que
tienen una capacidad de hasta 200 toneladas de metal lquido. La
operacin consiste en mantener el plomo fundido a una temperatura
baja para que las impurezas disueltas en el plomo a temperaturas
elevadas en el horno de cuba, se separan y eleven a la superficie
al disminuir su solubilidad en el plomo a menor temperatura. El
plomo de horno de cuba a 927C se lleva a la planta para formar un
dross y se vaca en pailas o en un horno de reverbero pequeo. La
temperatura se baja hasta 350C, apenas arriba del punto de fusin de
plomo, y algunas de las impurezas, inclusive una porcin
considerable del cobre, se elevan a la superficie, en donde se les
rastrilla y extrae, mientras la temperatura se mantiene constante.
Esta accin se facilita por medio de la agitacin mecnica o con aire,
si hay todava cobre por remover, la agitacin, junto con la adicin
de azufre elemental, hace que el cobre se eleve a la superficie
como polvo negro de sulfuro de cobre, el cual se separa tambin por
rastrillado.
El producto separado por rastrillado se carga a un pequeo horno
de reverbero calentando con petrleo, de 22 pies de largo por 9 pies
de ancho (6.71x2.74m), que funde 120 toneladas cortas por da. A
este horno se agregan carbonato de sodio y coque pulverizado como
fundente para formar mata y espis, los cuales se separan en dos
capas, adems de algo de escoria que flota encima. El plomo liquido
se acumula en el fondo del horno y se saca peridicamente por las
piqueras para regresarlo a la paila. La mata y el espis tambin se
extraen peridicamente y se llevan a la fundicin de cobre. La
escoria se regresa al horno de cuba de plomo. Este horno de
reverbero trabaja a 1300C y la operacin de limpieza del dross se
lleva de 5 a 6 horas. Los gases de escape pasan por colectores de
polvo, y el polvo recuperado se regresa a la planta de
sinterizacin. Concentrados no tostados de sulfuro de plomo Se
emplean hornos elctricos en combinacin en combinacin con la fusin
instantnea en el proceso ms nuevo para la fusin de sulfuro de
plomo; los hornos elctricos son del tipo de resistencia con
electrodos sumergidos en la escoria, de tipo muy semejante a los
usados para la fusin de la mata de los sulfuros de cobre y niquel.
Este proceso fue desarrollado en la fundicin Rounskar de Boliden,
en Suecia y fue el primer proceso de su tipo que se empleo
comercialmente.
El horno tiene ladrillo de magnesita en el fondo semirredondo y
ladrillo de cromo- magnesita en las paredes y el techo. Se aplica
presin por medio de resortes sobre las paredes, alrededor del
horno, para mantener en su lugar los refractarios laterales y del
fondo, que no floten debido al pesado bao metlico. El horno tiene
44 pies de longitud y 14 pies de ancho y con 11 pies del techo al
crisol(13.3x4.3x3.35m) del techo a la lnea de escoria hay 51/2 pies
(1.65m). Tiene cuatro electrodos Sodenberg de 40 pulgadas (1m) de
dimetro conectados en pares con pasta de electrodo que rellena
cascos de acero. La alimentacin de energa es de 8000kVA y calienta
la capa de escoria a 1350C. El concentrado de sulfuro de plomo
mezclado y sin tostar, 77% a menos 325 mallas y secado al 2% de
humedad, se carga junto con el polvo de chimenea recuperado y con
piedra caliza a travs de aberturas dispuestas en el techo entre los
dos de electrodos, en el extremo del horno opuesto a la chimenea de
escape de gases. A travs de las mismas aberturas del techo se
introducen unas boquillas y se dirigen chorros horizontales de aire
contra el material de alimentacin, en el cual inducen dos remolinos
o vrtices entre los dos espacios comprendidos entre los tres
electrodos. Cuatro corrientes de aire dirigidas tangencialmente
producen un remolino entre los electrodos sin tener que depender de
ningn soporte de confinamiento aportado por las paredes delo horno.
Tratamiento pirometalrgico de plomo en el Per Trataremos sobre El
Complejo Metalrgico de La Oroya (CMLO)Ubicacin
El Complejo Metalrgico de La Oroya est ubicado en los Andes
centrales del Per,aproximadamente a 180 kilmetros al este de la
ciudad de Lima, en la Regin Junn, Provincia Yauli, Distrito de La
Oroya. Localizado a 3,775 metros sobre el nivel del mar.Est
compuesto de un conjunto nico de fundiciones y refineras
especialmente diseadas para transformar el mineral poli-metlico
tpico de los Andes centrales peruanos en diez metales (Cobre, Zinc,
Plata, Plomo, Indio, Bismuto, Oro, Selenio, Telurio y Antimonio) y
nueve subproductos (Sulfato de Zinc, Sulfato de Cobre, cido
Sulfrico, Trixido de Arsnico, leum, Bisulfito de Sodio, xido de
Zinc, Polvo de Zinc, Concentrado Zinc/ Plata).La fundicin y
refineras de La Oroya conforman uno de los centros metalrgicos con
mayores retos tecnolgicos del mundo, combinando en un solo lugar
las diversas tecnologas y procesos requeridos para transformar los
concentrados poli-metlicos y extraer de ellos elementos de alto
valor como son la Plata, el Indio, el Bismuto y otros.
Los Procesos
El Complejo Metalrgico de La Oroya (CMLO) es el nico complejo en
el mundo que opera en simultneo 4 pilares o circuitos
fundamentales: Circuitos de Cobre, Plomo, Zinc y Metales Preciosos.
Una de su fortaleza es la gran sinergia que existe entre ellos y
que hace que las operaciones sean funcionales y competitivas.
El CMLO fue diseado para el procesamiento de concentrados poli
metlicos con altos contenidos de impurezas y metales preciosos para
producir10 metales refinados: Cobre, Zinc, Plata, Plomo, Indio,
Bismuto, Oro, Selenio, Telurio y Antimonio) y 9 sub productos de
alta pureza: Sulfato de Zinc, Sulfato de Cobre, cido Sulfrico,
Trixido de Arsnico, leum, Bisulfito de Sodio, xido de Zinc, Polvo
de Zinc, Concentrado Zinc/Plata.A continuacin se presenta un
diagrama simplificado del CMLO.
El Circuito de Plomo
El circuito de plomo, conformado por la Plantas de Aglomeracin,
Fundicin, Refinera y Planta de AcidoSulfrico, tiene una capacidad
instalada anual de 122,00 toneladas de plomo refinado y est diseada
para procesar concentrados poli metlicos.La planta de
aglomeracinrecibelos lechos de fusin de plomoy genera el "sinter de
plomo"que pasa a continuacin al horno de Manga en la planta de
fundicin de plomo. El horno eleva la temperatura y genera el
denominado "plomo de obra" que pasa a la planta de espumaje a fin
de retirar las trazas de cobre ygenerar el "plomo bulln". El plomo
bulln decoperizado pasa al moldeo generndose los nodos de plomo
moldeados y de all a la refinera de plomo para obtener el producto
final o "plomo refinado".
En el proceso dentro dela planta de aglomeracin los gases SO2se
dirigen hacia la nueva planta de de cido de Plomo inaugurada en
setiembre del 2008.Diagrama de Flujo del Circuito de Plomo
Planta de Aglomeracin
En esta Plantalos lechos de fusin de plomo mezclados con sinter
fino(oxido de plomo)son alimentados a la mquina de sinterizacin,
donde mediante un proceso de tostacin y aglomeracin se obtieneel
sinter grueso que es enviado a la fundicin de plomo para ser
tratado en los Hornos de Manga ylos gases generados son enviados a
la nueva Planta de Acido Sulfrico.
Planta Fundicin de Plomo
La Fundicin de Plomo est constituido por tres Hornos de Manga,
la planta de espumaje y dos ruedas de moldeo.
El sinter grueso proveniente de la Planta de Aglomeracin es
alimentado junto concoque metalrgico a los Hornos de Manga (imagen
de la derecha),donde mediante un proceso de fusin-reduccin se
obtiene "plomo de obra" y escoria . El plomo de obra se enva a la
Planta de Espumaje y las escorias son transportadas y almacenadas
en el depsito de Huanchn. Los gases y polvos generados en el
proceso pasan a travs de los sistemas colectores de alta eficiencia
(baghouse) donde el polvo es recuperado y enviado a los Short
Rotary Furnace para su tratamiento.
Los Hornos de Manga tienen un sistema de encerramiento y
ventilacin que ha eliminado las emisiones fugitivas.
Planta de Espumaje
LaPlanta de Espumaje posee una batera de ollas donde se
recepciona el plomo de obra y mediante ablandamiento (tratamiento
trmico) se separa parte de las impurezas en forma de dross de
plomo. El plomo libre de dross, es decoperizado mediante agitacin
para remover el cobre remanente , obtenindose plomo bullnque es
transferido a la seccin de moldeo.
El dross de plomo es fundido en el Horno Reverbero (imagen de la
derecha) dondese recupera "plomo de obra" y las impurezas son
removidas a travs de la mata y speiss, que son transferidos al
Circuito de Cobre.
La Planta de Espumaje es parte dela Fundicin de Plomo y tiene un
sistema de encerramiento y ventilacin que ha permitido eliminar las
emisiones fugitivas.
Planta Moldeo de Plomo
El plomo bulln decoperizado es moldeado en dos tornamesas (imagn
de la derecha), obtenindose como producto nodos de plomo de 96.4%
de pureza, los cules son enviados en carros anoderos del
Ferrocarril Interno a la Refinera.
Esta planta pertenece a la Fundicin de Plomo y cuenta con
dosruedas de moldeo.
Los cargadores de los nodos y el carro anodero que transporta
los nodos hacia la refinera se muestran en las figuras abajo:
Cargador de AnodosCarros Anoderos
Refinera de Plomo
La Refinera de Plomo, nica en Sudamrica, utilizando el proceso
Betts modificado, refina electrolticamente los nodos de plomo bulln
obteniendo un plomo catdico que luego es fundido y moldeado en
forma de lingotes y blocks. El plomo refinado producido tiene una
pureza de 99.9976% cuya calidad es de gran demanda en el mercado
mundial.
Los otros elementos que quedan adheridos en los anodos gastados
son retirados en forma de lodo andico con altos contenidos de plata
y enviado a la planta de Residuos Andicos.
Planta de Acido Sulfrico del Circuito de Plomo
Esta planta, nica en Sudamrica, diseada con altos estndares de
tecnologa, calidad y control, procesa los gases de SO2procedentes
de la Planta de Aglomeracin obtenindose cido sulfrico de 98.5% de
pureza. La capacidad es de 115,000 TMA de cido/ao, permitiendo
mejorar la calidad de aire de La Oroya. Inici sus operaciones en
Setiembre 2008 de acuerdo a su compromiso con el PAMA.
El rea de almacenamiento y despachoest conformada por 3 tanques
de 10,000 TMy 1 tanque de 800 TM de capacidad que sirven de
almacenamiento para la produccin de cido de los circuitos de Plomo
y Zinc y la futura produccin de cido del circuito de Cobre. Permite
realizar los despachos hacia el Callao y otros destinos por va
frrea y transporte carretero. Estos tanques cumplen con todos los
estndares de seguridad (proteccin andica, catdica y reas de
represamiento).
Productos del Circuito de Plomo
El circuito de plomo principalmente produceplomo de alta pureza
(99.997%) en dos presentaciones: lingotes y bloques.
Para conocer detalles sobre las especificaciones de los
productos y temas de carcter comercial apreciaremos darclic
aqu.
LingotesBloques
BIBLIOGRAFIA:
Metalurgia extractiva no ferrosa, Charles Burroughs Gill
www.doerun.com.pe/images/.../CPlomo_Diagrama_de_Flujo.pdf
