DETERMINACION DE LA HUMEDAD Y % DE
SO2
DE
CONCENTRADO DE COBRE INTRODUCCION Los concentrados de cobre provienen de las celdas de fotación y son el resul resultad tado o de la tritur trituraci ación ón,, chanc chancado ado y molie moliend nda a de los los miner mineral ales es sulur sulurad ados os de mina minas s subter subterrá ráne neas. as. Prod Product ucto o de la fotaci fotación ón y sus sus repasos, repasos, de estos minerales pulverizados pulverizados se obtiene el concentrado y un residuo que constituyen los relaves ocolas 1,2. La composición qumica de los concentrado concentrados s declarada, declarada, se reduce reduce !eneralm !eneralmente ente a tres elementos" elementos" cobre, oro, plata y se inorma inorma el contenido contenido porcentual porcentual de cobre cobre en el concentrado, del orden del #$% y en !rs&ton. los de oro y plata. 'nto 'ntonc nces es al come comerrcial cializ izar ar el mine minera rall en or orma de conc concen entr trad ado o se dete deterrmina mina su valo valorr en base base,, prin princi cipa palm lmen ente te,, al prec precio io del del cobr cobre e actualizado considerando una serie de otras variables que detallaremos en este artculo. artculo. 'sta es es una una comple(a comple(a transacción transacción entre las empresas empresas mineras, los comercializadores, las re)neras, las undiciones u otros, que se dedican a transormar el concentrado en metal electrolticamente puro, puro, apto para ser utilizad utilizado o en la industri industria a el*ctrica el*ctrica,, electró electrónica nica u otras. 's importante recalcar que la composición qumica de los concentrados suele ser muy distinta de una muestra a otra, ya que el contenido del yacimiento yacimiento no es homo!*neo y por consi!uiente consi!uiente los valores valores resultantes resultantes deben ser distintos. 'l concent concentrad rado o va a para pararr a undi undició ción n y lue!o lue!o a re)nam re)namien iento to para obtener obtener el metal principa principall y los otros otros metales metales que se encuentran encuentran en menores proporciones como son los metales nobles, el molibdeno, el selenio y otros en menor proporción. proporción. OBJETIVOS Determinar la Humedad en cncentrad de C!re
Determinar el % de SO" en l# cncentrad# de C!re
MARCO TEORICO Determinaci$n de umedad 'l porcenta(e de humedad de un mineral es la e+presión num*rica de la cantidad de a!ua e+istente en un material hmedo. -e obtiene al calentar el mineral, unos !rados más que el punto de ebullición del a!ua, por un tiempo que depende de la distribución del a!ua en el material.
'l aparato para determinación rápida de la humedad es el hidrómetro, pero a alta de este equipo, se puede emplear una estua el*ctrica de temperatura !raduable. La contabilidad metalr!ica requiere el conocimiento e+acto del peso e+acto del sólido que se mane(a, los materiales reales contienen varios !rados de humedad y se deben tomar muestras para medir e+actamente este constituyente. La muestra hmeda y la muestra de ensaye ideales se preparan de la misma cantidad de material, tomándose ambas de un punto cercano al equipo de pesado. on un mane(o apropiado, los errores debidos a la humedad o al secado subsecuente se reducen a los más ba(os niveles posibles. en la práctica, es comn encontrar al!una orma de muestreo al azar para determinar la humedad. Por este m*todo, se selecciona al azar o a distancias determinadas peque/as cantidades de material de los dierentes lu!ares de la !ran masa y se mezclan para ormar la base de la muestra )nal. 0na vez tomado la muestra se pesa y lue!o son secadas a una temperatura apropiada hasta que toda el a!ua hi!roscópica sea e+pulsada y entonces se pesan de nuevo. La dierencia en peso representa la humedad y se e+presa como"% humedad Peso en medo 3 Peso en -eco + 1$$Peso hmedo La temperatura de secado no debe ser tan alta que ocurra la descomposición, sica o qumica, de los minerales. Los minerales sulurados son particularmente propensos a perder dió+ido de azure
4-$25 sise sobrecalientan6 las muestras temperaturas por arriba de 1$78.
no
se deben secar a
De&nicine# 'e# net #ec ('NS) 1$$ 9 P:- P: ; 4 9999999999 51$$P: Peso neto hmedo Porcenta(e de humedad1$$ 3 Porcenta(e en seco Tnela*e m+tric net #ec (TMNS) <=:- <= 3 4<= ; 99999999999 5;1$$ 'e# ,med Peso hmedo Peso secoP'-> 0='?> 9999999999999999999 999999999999999 ; 1$$41$$ 3 5&1$$ 1$$ 3
Determinaci$n de % SO" T#taci$n La tostación es un paso en la transormación de ciertas menas. =ás espec)camente, el tostado es un proceso metalr!ico que implica reacciones sólido9!as a temperaturas elevadas con el )n de puri)car el componente metálico. @ menudo antes del tostado, el mineral ya ha sido parcialmente puri)cado, por e(emplo, por fotación. 'l concentrado se mezcla con otros materiales para acilitar el proceso. La tecnolo!a es til, pero tambi*n es una !rave uente de contaminación. 1 'l tostado consta de reacciones t*rmicas de sólido9!as, que pueden incluir o+idación, reducción, cloración, sulatación, y piro hidrólisis. 'n la tostación, el concentrado de mineral o se trata con aire muy caliente. 'ste proceso se aplica !eneralmente a los minerales de suluro. ?urante la tostación, el suluro se convierte en un ó+ido, y el azure se libera como dió+ido de azure, un !as. Para el mineral de u 2 - 4calcosina5 y An- 4esalerita5, las ecuaciones de equilibrio para el tostado son" 2 u2- B #>2 C 2 u2> B 2 ->2 2 An- B # >2 C 2 An> B 2 ->2 'l producto !aseoso de suluro de tostado, el dió+ido de azure 4-> 25 se utiliza a menudo para producir ácido sulrico. =uchos minerales de suluro contienen otros componentes tales como el ars*nico que se liberan al medio ambiente. asta principios del si!lo DD, el tostado se iniciaba por la quema de madera en la parte superior del mineral. 'sto aumenta la temperatura del mineral hasta el punto el azure contenido pase a ser su uente de combustible, y el proceso de tostado podra continuar sin uentes de
ener!a e+ternas. Las primitivas tostaciones se realizaban en Eho!aresE abiertos, los tostadores, donde se a!itaban manualmente 4una práctica conocida como Erabblin!E en in!l*s5, utilizando como herramientas en orma de rastillo para e+poner el mineral sin tostar al o+!eno para continuar la reacción. Ra-ne# de t#taci$n de cncentrad# de c!re 1. Folatilización del ars*nico por uso de una parte de la ener!a qumica en los minerales 2. Preparar los concentrados para un tratamiento pirometalr!ico o hidrometalr!ico. TOSTACION 'ARCIAL DE CONCENTRADOS La tostación consiste en la o+idación parcial de los suluros del concentrado y en la eliminación parcial del azure de *ste como -> 2 y ocurre se!n reacciones sólido9!aseosas, a temperaturas de 7$$ a G$$ H, dependiendo de los productos que se desea obtener. La ase !aseosa contiene normalmente > 2 y ->2 en la alimentación y productos y cantidades menores de !ases -> # y ->2, dependiendo de las reacciones de o+idación.
Alimentaci$n de cncentrad# al rn de .u#i$n 0na vez alcanzado el nivel de humedad requerido, el concentrado es descar!ado por !ravedad desde los secadores y transportado en orma neumática a tolvas intermedias. 'n ellas se encuentran, simultáneamente, los polvos recuperados de dierentes partes del proceso de usión y el concentrado seco proveniente de los secadores. Iunto a cada tolva intermedia hay una tolva de almacenamiento de cuarzo )no6 el cuarzo es requerido como undente para la ormación de escoria producida por las unidades de conversión del e(e alta ley 4JJ5 y, en menor cantidad, escoria proveniente de la re)nación anódica y materiales recuperados de limpieza de canales, ductos y otros. 'l concentrado seco, en con(unto con el cuarzo y en la dosi)cación adecuada, se e+trae por un crculo neumático operado en ase densa que lo conduce por una ca/era hasta el quemador del orno Jlash o de usión inmediata, de tecnolo!a >utoKumpu.
/u#i$n de cncentrad# 'l ob(etivo de esta etapa es ormar una ase de suluros lquidos, compuesta principalmente por calcosina 4u 2-5, covelina 4u-5, calcopirita 4uJe- 25, pirita 4Je- 25 y bornita 4u 7Je-5. 'n lo posible, debe contener todo el cobre alimentado, y otra ase o+idada lquida adherida a la anterior, llamada escoria, o(alá e+enta de cobre, compuesta principalmente de silicatos de hierro. Los silicatos de hierro y los undentes orman la escoria. La mata de cobre contiene suluros de cobre y hierro, al!unos metales preciosos y otros elementos a nivel de trazas. La escoria, pobre en el metal, es caracterizada y descartada directamente o sometida a una etapa adicional de recuperación del metal, si su contenido es alto. La mata, en cambio, pasa a una etapa posterior de conversión por o+idación. Los concentrados sulurados de cobre son básicamente combinaciones, en proporciones variables, de suluros de hierro y cobre mezclados con !an!a silcea ácido o básica. Las reacciones que tienen lu!ar en el orno de Jusión 4J5 transcurren entre estos constituyentes del concentrado y los undentes, y corresponden principalmente a la reducción de los ó+idos de cobre por el suluro cuproso y a la suluración de los ó+idos de cobre por el suluro erroso.
La tecnolo!a J corresponde a un proceso de usión9conversión continua de concentrados, desarrollado por >utoKumpu, que aprovecha el calor !enerado en las reacciones del o+!eno presente en el aire del proceso, con los suluros de hierro contenidos en el concentrado alimentado al reactor. Los productos !enerados en este proceso son una ase rica en cobre, conocida como e(e de alta ley, con un M2%9N$% de cobre, una escoria con un 1%92% de cobre y G%912% de Je #>, y una corriente continua de !ases con un #$%9#7% de -> 2 en la salida del horno. oncentración que dependerá principalmente del enriquecimiento en o+!eno del aire de proceso.
La escoria !enerada en el J es evacuada por un pasa(e de san!ra ubicado en el e+tremo opuesto al punto de e+tracción del metal blanco, transerida por !ravedad a trav*s de una canaleta inclinada, cerrada, reri!erada y recubierta por material reractario, a un orno 'l*ctrico de Limpieza de 'scoria 4en adelante 'L'5 para recuperar su contenido de cobre. @mbas canaletas, tanto la que conduce la escoria al 'L', como la que conduce el metal blanco a la etapa de !ranallado, se encuentran totalmente con)nadas de tal orma que los !ases y vahos emanados por la e+tracción o san!rado de los productos 4metal blanco y escoria5, sean captados y conducidos mediante ventilación a un sistema de limpieza de !ases secundarios, donde un )ltro de man!as recupera las partculas en suspensión 4las que lue!o son recirculadas como car!a ra al J5. Lue!o, los !ases y vahos son neutralizados y emitidos a la atmósera. Oespecto de los !ases metalr!icos primarios producidos en el proceso 4ricos en ->25, *stos salen del J por una torre reri!erada y pasan a una caldera donde se enran hasta alcanzar una temperatura de #7$ H. 22, son orzados por un ventilador de tiro inducido y conducido a la Planta de Limpieza de ases y el dió+ido de azure es utilizado en la producción de ácido sulrico. 'l accionar de este ventilador permite inducir el fu(o de !ases a trav*s del horno y ase!urar que no e+istirán u!as de !ases con contenido de -> 2 al entorno. 'l proceso de usión ocurre a temperatura de 1.2$$ H, en un sistema undido, con suspensión de partculas sólidas en el ba/o, correspondiente a compuestos de alto punto de usión 4l*ase slice, ma!netita, entre otros5. La reacción de producción de mata y escoria podemos representarla por" Cncentrad 0 /undente# 0 Ener12a 3333334 Mata 0 E#cria 0 5a# (6) ?ónde" Mata7 Cu"S8 /eS8 .undamentalmente9 E#cria7 /eO8 /e:O;8 SiO"8 Al"O:8 CaO8 5a#7 O"8 SO"8 N"8 CO8 CO"8 H"8 H"O8 tr#9
M1O8
Cu"O8
tr#
'ROCEDIMIENTO E<'ERIMENTAL ?eterminación de la humedad en un concentrado de determinación de % de ->2
cobre
y
MATERIALES Y E=UI'OS • • • • •
Qalanza orno el*ctrico risol oncentrado de cobre 'quipos de protección personal
'ROCEDIMIENTO >9 'e#am# cncentrad de c!re 'n una balanza pesamos >?9?@:@1 1ram# ara determinar la umedad "?9?"; 1ram# ara determinar el % de
SO2
9 Primero taramos la balanza
utilizada para lue!o tener un peso e+acto
"9 Eleam# temeratura del rn olocar el crisol dentro del horno a un temperatura de 1$ ℃
a un tiempo de #$ minutos y para la determinación de
% de ℃
SO2
tendrá que estar a una temperatura
de 7$$
a un tiempo de #$ min.
:9 Retiram# el cri#l del rn on ayuda de una tenaza retiramos el crisol del horno el mismo que es vaciado a otro contenedor para poder visualizar con mayor acilidad
?espu*s del tiempo requerido, transerir el crisol a y esperar a que alcance la temperatura ambiente 42$min5, para lue!o ser pesado nuevamente.
O!teniend cm re#ultad7 P1
g
10.0737
=
•
−
10.0737
=
∴ HUMEDAD=
X ⟶ 0.6088 grdeSO 2 0.3044
g
9.9842=0.0895
−
0.0895 10.0737
64 gr
=
32 gr S ⟶ 64 grdeSO 2
=
g
0.008884
=
Para determinar el % de SO2
X
9.9842
=
Para el cálculo de la HUMEDAD se requerirá la dierencia de estos pesos" P1 P2
•
P2
gr S
SO2
>:L0-R>:'-e lo!ró de terminar la humedad en el concentrado de cobre •
