MÉTODO DE TRATAMIENTO DE HARDHEAD PARA RECUPERAR EL ESTAÑO

Número de publicación

US2364815 A

Tipo de publicación Concesión

Fecha de publicación 12 Dic 1944

Fecha de Presentación 09 de marzo 1944

Fecha de Prioridad 09 de marzo 1944

Número de publicación

De Estados Unidos 2.364.815 A, US 2364815A, US-A-2364815, US2364815 A, US2364815A

Inventores Porter Carroll B

Cesionario originales American Smelting Refinación

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Por Citada (1), Clasificaciones (7)

Enlaces Externos: USPTO, cesión de USPTO, Espacenet

EE.UU. 2364815 A

Esta invención se refiere a la metalurgia del Estaño y más particularmente a un proceso para el tratamiento

de aleación de hierro-estaño, material conocido comúnmente como hardhead de estaño, para recuperar el

estaño como estaño metálico sustancialmente libre de hierro.

Los compuestos intermetálicos de estaño – hierro, comúnmente conocidos como hardhead de estaño,

antes de mi invención, han sido extremadamente difíciles de tratar con el fin de separar el estaño del hierro

y recuperar el estaño como estaño metálico relativamente puro. Uno de los métodos hasta ahora

practicados para el tratamiento de tales intermetálicos estaño-hierro, comprende fundir el material con

casiterita baja en Fe o un óxido de estaño que está sustancialmente libre de hierro mediante el cual el

hierro en el material de estaño-hierro es oxidado y se separa como una fase de óxido. Otro método a veces

practicado implica fundir el material de estaño-hierro en un alto horno, junto con óxidos de plomo. En el

primer método, las pérdidas de estaño son relativamente altas y la recuperación de estaño purificado es

comparativamente baja. Utilizando el segundo método, el estaño se degradada con el plomo y sólo la

soldadura o aleaciones similares de estaño y plomo se pueden producir en lugar del metal relativamente,

puro que generalmente es de mucho más valor.

De acuerdo con esta invención, se proporciona un proceso para la refinación de hardhead de estaño, lo que

se traduce en la recuperación de estaño metálico como metal relativamente puro, bajo en Hierro y la

producción de una escoria de descarte bajo en estaño y alta en hierro. La invención proporciona un método

relativamente simple y eficiente para el procesamiento de hardhead de estaño en el que es innecesario

introducir cualquier óxido metálico de estaño o plomo.

El proceso se lleva a cabo fundiendo el hardhead, con o sin un agente reductor como carbón, o alguna

sustancia con contenido de carbón, dependiendo de la cantidad de óxido de estaño presente o si puede

formarse junto con el fundente en la fase escoria, por ejemplo, el producido por la adición de carbonato de

sodio. La carga es fundida en un horno adecuado, preferiblemente un horno de tipo reverbero, se debe

comenzar a introducir la cantidad suficiente de azufre para que reaccione con el hierro en el hardhead y

forme una escoria sódica ferrosa o mata.

Para llevar a esta reacción, el hardhead y los materiales formadores de escoria, son fundidos hasta que

tanto el hardhead como la escoria se encuentre completamente fluida, el azufre o su equivalente (material

con contenido de azufre), es mezclada con la carga fundida, de forma que el azufre se disuelva en la fase

escoria, de tal manera que la escoria sódica (Soda – Azufre) entre en contacto con el hardhead fundido. De

esta manera el hierro en el hardhead reacciona con el azufre de la escoria aprovechando la afinidad de la

escoria sódica por el hierro. Para hacer que la escoria sódica entre en contacto con el hierro del hardhead,

la masa fundida debe ser mezclada vigorosamente.

Después de que la masa fundida ha reaccionado con el azufre, la escoria soda – hierro, se separa del metal

fundido debido a su menor gravedad específica, flotando en la superficie del estaño purificado y puede

extraerse, desnatarse, de tal manera que el estaño recuperado, resulta en un metal relativamente libre de

hierro o con muy bajo contenido de hierro.

Aunque las novedades que se creen características de esta invención, han sido particularmente señaladas

en las aclaraciones, los objetivos y ventajas pueden ser entendidos de una mejor forma mediante un

diagrama de flujo del proceso inventivo que es mostrado en los siguientes ejemplos. Y aclaraciones de

términos específicos y sustancias, son usadas con propósitos descriptivos. De cualquier manera, esto se

entenderá mejor con el uso de tales términos y expresiones en la práctica de mi invención.

De acuerdo a un método y forma de llevar a cabo esta invención, el hardhead que ensayó

aproximadamente entre 8 a 12% de hierro, es cargado en un horno de reverbero junto con 0.5 a 1.5% en

peso de carbón y cerca del 8% en peso de carbonado de sodio. La carga es calentada entre una temperatura

de 871 a 982 grados Celsius y después de que la carga se ha vuelto fluida, el azufre triturado es adicionado a

la escoria sódica y toda la masa es agitada con postes de madera en un recipiente adecuado. La escoria

soda-hierro generalmente contiene alrededor de 20% de Fe y el metal fundido generalmente contiene cerca

de 1% o menos cantidad de Hierro.

Después de limpiar completamente la escoria sódica del metal fundido, el metal fundido es agitado

vigorosamente, esto causa que el hierro metálico contenido en el hardhead reaccione con el sulfuro de

estaño formado, de esta manera el sulfuro de hierro formado se remueve del estaño metálico. Para que se

forme una escoria de descarte, esta es refundida y se adiciona hierro metálico para remover más estaño de

la escoria.

Los siguientes ejemplos pueden considerarse ilustrativos de como el proceso de mi invención puede llevarse

a cabo.

Ejemplo N° 1: 75 libras de hardhead de estaño que contienen 78% de Sn y 7% de Fe en peso se cargó en un

crisol de grafito junto con 9 libras de carbonato de sodio y 1/2 libra de carbón fino. La carga se calentó a

aproximadamente 982 °C para formar una masa fundida. A partir de entonces 8 libras de azufre se

mezclaron lentamente en la masa fundida y cuando se completó la reacción, la escoria hierro - soda

formada se desnatada y el metal se vierte en un molde. El metal recuperado pesaba 57,8 libras y se analizó

95% -Sn y 1,1% de Fe.

La escoria Soda - hierro producida, pesó 21.3 libras y analizó 16,9% Sn y 21.6% de Fe. Para esta escoria, se

adicionaron 20 libras de hardhead (78% Sn y 7% Fe) además de 0.5 libras de carbón. La carga fue calentada

luego a aproximadamente 982 °C y luego de que la masa fundida fluida se haya formado, se agitada cerca

de 10 minutos con un poste de madera. Posteriormente, la masa metálica es vertida en un molde. El metal

separado pesó 18.4 libras fue recuperado con un 93.6% y 1.8% de Fe.

La escoria formada por este tratamiento pesaba aproximadamente 21 libras que analizaron 6,3% de Sn y

27% de Fe. Para escoria soda - hierro se añadieron 10 libras de hardhead (78% Sn y 7% Fe) junto con 1 libra

de carbón. La mezcla de escoria sódica y hardhead fue fundido en un crisol de grafito como antes por

calentamiento a aproximadamente 982°C. El hierro metálico con un peso de 1.5 libras fue entonces

mezclado en la masa fundida y cuando se había disuelto, la masa fundida se vertió en un molde y antes de

la solidificación, se separaron escoria y metal. La escoria soda - hierro producida pesaba 19 libras y se

ensayó 3.5% de Sn y 29% de Fe. Esta escoria con bajo contenido de estaño fue descartada y el hardhead

parcialmente tratadas fue retornado al proceso para el tratamiento junto con más hardhead.

Mediante la adición de suficiente hierro metálico a la escoria hierro – zona formada inicialmente, el estaño

en la escoria puede ser disminuido como para producir una escoria final con bajo contenido de estaño y alto

contenido de hierro, la cuál puede ser descartada. Preferiblemente, se funde primero la escoria soda –

hierro con hardhead adicional para remover más estaño y producir la escoria soda – hierro baja en estaño

que puede ser descartada cuando el contenido de estaño sea lo suficientemente bajo. Si después de este

tratamiento el contenido de estaño en la escoria sódica contiene un % Sn mayor al 5%, esta escoria es

fundida con hierro metálico y/o hardhead para producir una escoria que es lo suficientemente baja en

estaño que pueda ser descartada.

Ejemplo N° 2: En una operación a gran escala 27,419 libras de hardhead ensayo 78% Sn y 7% Fe. Se funde

en un horno de reverbero calentado a aproximadamente 982 °C con 1600 libras de carbonato de sodio y

700 libras de carbón. Después que se fundió el metal y la escoria sódica se formó, 2.500 libras de azufre se

mezcló lentamente en la escoria sódica fundida. La masa fundida se agitó con postes de madera. Cuando se

completó la reacción, la escoria fundida se extrae en una olla de hierro y el metal de estaño relativamente

limpio sangrado del horno en un molde. El metal pesó 20,587 libras y analizó 94,82% Sn, 3,25% de Pb, Sb

0,65%, 0,65% de Fe, 0,35% de Cu y 0,28% As. Se produjeron 5.500 libras de escoria Soda - hierro que analizó

21,3% Sn y 29.9% de Fe fue refundido con más hardhead bajo condiciones reductoras para producir una

escoria de soda - hierro lo suficientemente baja en estaño que pueda ser descartada y el ciclo repite

comenzando con más hardhead de estaño.

Esto debe entenderse como que las cantidades de reactantes usados pueden ser diferentes en diferentes

batches. Normalmente la cantidad de carbonato de sodio usado será aproximadamente entre 5 a 10% en

peso de hardhead y dependerá del porcentaje de hierro presente en el hardhead. La cantidad de azufre

adicionado puede variar desde 8 a 12% en peso de hardhead y es preferible adicionarlo en exceso de la

cantidad necesaria para reaccionar con el hierro presente para formar FeS, que es soluble en la escoria

sódica donde sustancialmente todo el hierro original del hardhead será arrastrado y solo el 1% o menos será

de Sn. Aunque es preferible adicionar el azufre como tal, si se desea, el azufre puede ser adicionado en

forma de un compuesto como Sulfuro de sodio, sulfato de estaño o sulfuro de estaño.

La cantidad de hardhead o hierro metálico adicionado a la escoria soda – hierro original para bajar el

contenido de estaño, puede variar dependiendo del porcentaje de Sn en la escoria. En tanto como el

hardhead generalmente comprende entre 75 a 85% en peso, el hierro comprende entre un 5 a 12% en peso

de hierro en forma metálica. Solo es necesario agregar una cantidad relativamente pequeña de hierro

metálico. Por ejemplo, cuando se trata una escoria soda – hierro con 14 libras de peso y analizando acerca

de 6% Sn y 16% de Fe, lo fundí con aproximadamente 10 libras de hardhead (78% Sn y 7% Fe) y 1.5 libras de

hierro metálico bajo una atmósfera reductora para producir una escoria de 3.5% Sn. Bajo óptimas

condiciones este valor de estaño puede ser aún más bajo. Solo una pequeña cantidad de carbón es usada

para mantener condiciones reductoras en el baño.

Generalmente el carbón en cantidades entre 0.5 a 2.5% en peso de hardhead, es adicionado dependiendo

de la condición oxidada del hardhead. Cuando no hay presencia de óxidos o formación de óxidos durante la

fusión, el carbón puede ser omitido. Usualmente, sin embargo, se adiciona una pequeña cantidad de carbón

como precaución.

De lo anterior, puede observarse que mi invento provee un relativo, simple y eficiente método para refinar

hardhead de estaño y las aleaciones de hierro – estaño para recuperar estaño metálico libre o bajo en

hierro. Además, se observará que el proceso descrito está adaptado para su uso en el tratamiento de matas

de estaño – soda- hierro para extraer el estaño en forma de estaño metálico, con la producción de una

escoria de descarte con bajo contenido de estaño y alto contenido de hierro.

Aclaraciones:

1) Proceso metalúrgico para el tratamiento de hardhead de estaño para recuperar el estaño que comprende

entremezclar con hardhead, 10% en peso de Carbonato de Sodio, 0.5 a 2.5% de carbón y 8 a 12% de azufre

para formar una carga fundible. Fundiendo la carga en un horno de reverbero, se produce una capa de

escoria en la cual, sustancialmente todo el hierro del fundido será colectado, dejando una porción residual

de estaño que comprende aproximadamente 95% Sn, dicho metal contiene menos de 0.8% de Fe y una

pequeña cantidad de otros elementos e impurezas.

2) Proceso metalúrgico para el tratamiento de hardhead de estaño para recuperar el estaño que comprende

entremezclar con hardhead, una cantidad de carbonato de sodio hasta un 10% en peso, una cantidad de

carbón hasta 2% y una cantidad de azufre adicionado suficientemente para convertir el hierro presente en

el hardhead a FeS, por lo cual, para formar una carga fundible, se debe fundir la carga en un horno

reverbero por debajo de 982°C para producir una capa de escoria soda-hierro, en donde sustancialmente

todo el hierro in el hardhead será arrastrado en la forma de FeS, y el resultado será un estaño donde el

contenido de hierro menor al 1% estará presente como impureza.

3) Un proceso metalúrgico que comprende entremezclar con hardhead una cantidad de carbonato de sodio

hasta de 10% en peso, una cantidad de carbón de hasta 2.5% y una cantidad de azufre adicionado en una

cantidad suficiente para convertir el hierro presente en el hardhead en FeS, por lo cual, para formar una

carga fundible, se debe fundir la carga en un horno de reverbero a la temperatura de fusión para producir

una escoria soda – hierro en donde sustancialmente todo el hierro in el hardhead será arrastrado como

impureza y separado del estaño metálico y refundiendo la escoria soda – hierro con adicional hardhead y

carbón, para recuperar el estaño presente en la escoria para producir una escoria de descarte con un bajo

contenido de estaño y alto contenido de hierro.

4) Un proceso metalúrgico que comprende entremezclar hardhead conteniendo cerca de 75 a 85% de

estaño metálico y entre 5 a 12% de hierro metálico junto con una pequeña cantidad de impurezas, con

carbonato de sodio y carbón, para formar una escoria sódica en la cual el FeS es soluble, fundiendo dicha

mezcla de hardhead, carbonato de sodio y carbón en un horno de reverbero y adicionando azufre a la masa

fundida en una cantidad suficiente para que reaccione con todo el hierro presente y forme FeS, para

producir una escoria soda – hierro, en la cual sustancialmente todo el hierro presente en el hardhead es

recolectado y separado en una escoria soda-hierro, y donde el estaño metálico recuperado es

sustancialmente libre de hierro.

5) Un proceso metalúrgico en donde el material metálico hierro – estaño es fundido en presencia de

carbonato de sodio y un agente carbonoso reductor como fundente, el paso comprende adicionar azufre a

la carga en una cantidad suficiente para reaccionar con el total de hierro presento para formar FeS el cual es

soluble en el fundente y flota en la superficie de la masa fundida, por lo cual sustancialmente todo el hierro

originalmente en los materiales hierro-estaño son colectados en una capa de fundente.

6) Un proceso metalúrgico que comprende entremezclar con materiales metálicos hierro – estaño,

conteniendo estaño y hierro donde el hierro es el mayor constituyente, una cantidad de carbonato de sodio

hasta 100% en peso y una cantidad de carbón hasta 2.5% y una cantidad de azufre, adicionada en cantidad

suficiente para convertir el hierro constituyente del hardhead en FeS, por lo cual, para fundir la carga, se

debe fundir en un horno de reverbero a la temperatura de fusión entre 871 a 982°C para producir una

escoria hierro-soda, en la cual sustancialmente todo el hierro será colectado dejando el metal fundido

debido a que su gravedad específica es mucho menor que la del metal. El metal contendrá menos del 1% de

Fe como impureza, separando esta escoria soda – hierro del estaño metálico fundido, y refundiendo dicha

escoria con adicional hardhead y carbón a una temperatura entre 871 a 982°C para producir una masa

fundida y mezclándola con hierro metálico, cuando el hierro ha reaccionado, se separa la escoria del metal,

produciendo un metal con bajo contenido de hierro y una escoria con un % Sn menor a 5%.

7) Un proceso metalúrgico que comprende entremezclar hardhead de estaño con carbonato de sodio y

carbón, para formar una masa fundible, tal carga conteniendo escoria sódica, se funde la carga en un horno

de reverbero a las temperaturas de fusión para producir un fundido con una capa de escoria sódica,

entremezclando azufre con la carga fundida y agitando el baño hasta que la reacción del azufre con la carga

fundida se complete, dicho azufre debe ser adicionado en una cantidad suficiente para que reaccione con

todo el hierro originalmente presente en el hardhead y producir una capa de escoria soda – hierro, en

donde sustancialmente todo el hierro en la carga es colectado, separando dicha escoria sódica del estaño

metálico, refundiendo dicha escoria con adicional hardhead y carbón a la temperatura de fusión y

adicionando hierro metálico en cantidad suficiente para que reaccione con cualquier sulfuro residual

presente, para remover más estaño como metal de la escoria sódica, y producir una escoria final con más

bajo contenido de estaño que la escoria inicial, separando esta escoria del metal fundido, para recuperar el

estaño metálico bajo en hierro.

'CARROLL B. PORTER.

CITADA POR

Patente citante Fecha de Presentación

Fecha de publicación Solicitante Título

US3508909 * 28 Ago 1967 28 Abr 1.970 Commw Scient Ind Res Org

Fundición de estaño

* Citada por examinadorCLASIFICACIONESClasificación de EE.UU. 75/690Clasificación internacional C22B25 / 00, C22B25 / 02Clasificación cooperativa C22B25 / 02, C22B25 / 00Clasificación europea C22B25 / 00, C22B25 / 02