MX2007015384A - Procedimiento para la reduccion y/o refinamiento de una escoria que contiene un metal. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un procedimiento para la reduccion y/o refinamiento de una escoria que contiene un metal. Para mejorar la reduccion de la escoria esta previsto segun la invencion anadir a la escoria carburo de calcio (CaC2) como agente de reduccion.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA REDUCCIÓN Y/O REFINAMIENTO DE ESCORIA QUE CONTIENE UN METAL OBJETO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un procedimiento para la reducción y/o refinamiento de una escoria que contiene un metal . La presente invención se refiere especialmente a un procedimiento para la reducción intensa de una masa fundida y la transformación sobre todo de escorias de cobre así como la recuperación de cobre a partir de éstas. Sin embargo también puede usarse igualmente para escorias que contienen otros metales. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La fusión de concentrados de cobre genera piedra y escoria. La piedra de cobre se transforma en cobre blister y la escoria se alimenta al proceso de refinamiento de la escoria. El refinamiento de la escoria de cobre se realiza por medio de distintas tecnologías tales como por ejemplo la reducción y sedimentación, flotación de escoria o lixiviación de escoria hidrometalúrgica tras enfriamiento, triturado y molido lento. Los procedimientos pirometalúrgicos se basan en el tratamiento de escoria en un horno eléctrico, un horno de refinamiento de escoria de tipo Teniente o un convertidor Ausmelt .

El cobre se encuentra en la escoria en forma de inclusiones de piedra de cobre en el tamaño de desde 5 hasta 1000 µm y óxido de cobre (I) disuelto. La recuperación de inclusiones de piedra de cobre necesita la reducción de magnetita, para reducir la viscosidad aparente de la escoria y liberar las inclusiones incluidas por cristales de magnetita. La reducción de magnetita con carbono se produce en primer lugar con reducción directa seguido de la reacción de Boudouard y reducción de magnetita indirecta: (Fe30 ) escoria + [C] sólido = 3 ( FeO) escoria + { C02 } gas [C] S6iido + {C02}gas => 2{C0}gas (Fe304) escoria + {C?}ga3 => 3 ( FeO) escoria + { C02 } gas La recuperación de cobre disuelto a partir de la escoria necesita la reducción de óxido de cobre (I) : (CU20) escoria + {C?}gas => 2(Cu)metal + {C02}gas La reducción de óxido de cobre (I) está limitada a la reducción conjunta de magnetita. Las condiciones de la reducción conjunta se determinan mediante el equilibrio de la reacción: (CU20) escoria + 3 ( FeO) escoria => 2(Cu)raetal + ( Fe304 ) escoria La reacción de la reducción de magnetita con carbono es muy endotérmica. Suponiendo que la razón en el gas de escape de CO/C02= 1, se cumple: 3 ( Fe304 ) escoria + 2 [ C] sólido => 9 ( FeO ) escoria + { CO } gas + { C02 } gas cumpliéndose para el calor de la reacción: ?H1250°C= 128 kJ/mol de Fe304 Esto significa que para la reducción del contenido en magnetita desde el 20 hasta el 5% se necesita una energía en la magnitud de 89MJ, que se alimenta mediante corriente eléctrica o la combustión de combustible por cada 1 t de escoria. Debido a la reacción de Boudouard en el lecho de coque que flota sobre la superficie de la escoria, la CO/C02 es muy alta, lo que conduce a una necesidad de energía superior de aproximadamente 138 MJ/t, lo que a su vez corresponde a 38 k h/t de escoria. Debido al aumento necesario de la temperatura de la escoria hasta aproximadamente 1300 °C y pérdidas de calor en el horno, el consumo total de energía unitaria se encuentra en el orden de magnitud de 100 kWh/t. A partir del documento US 5.865.872 se deduce un procedimiento para la recuperación de metal y la producción de una escoria secundaria a partir del metal de base, en el que se añade a la escoria al menos un agente de reducción, considerándose diferentes agentes. Especialmente se utiliza carbono, proponiéndose un porcentaje de hasta el 40%. La utilización de silicato de hierro para la recuperación de metales a partir de escorias se prevé en el documento US 5.626.646. También según el procedimiento propuesto en el documento US 4.036.636 se prevé la adición de un agente de reducción sólido en el caso de la obtención de níquel a partir de una masa fundida. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se basa en el objetivo de proponer un procedimiento mejorado para la reducción de una masa fundida que contiene un metal. La solución de este objetivo mediante la invención se caracteriza porque se añade a la escoria carburo de calcio (CaC2) como agente de reducción. A este respecto, el carburo de calcio (CaC2) se alimenta preferiblemente en una cantidad de entre el 0,1 y el 2,0% de la masa de escoria, previéndose de manera especialmente preferible una cantidad de entre el 0,5 y el 1,5% de la masa de escoria. A este respecto, la determinación de la cantidad del carburo de calcio (CaC2) alimentado tiene lugar preferiblemente dependiendo del contenido en magnetita y/u óxido de cobre (I) en la escoria. El carburo de calcio (CaC2) puede alimentarse a la escoria líquida fundida. Puede cargarse en un horno, antes de cargar la escoria líquida fundida en el horno. Sin embargo también puede estar previsto que el carburo de calcio (CaC2) se cargue sobre la superficie de la escoria líquida fundida que se encuentra en un horno. Además puede estar previsto que el carburo de calcio (CaC2) se cargue en el interior de la escoria líquida fundida que se encuentra en un horno. En este caso puede introducirse el carburo de calcio (CaC2) por medio de una tobera de inyección o por medio de una lanza en el interior de la escoria líquida fundida. Además del carburo de calcio (CaC2) también puede añadirse un agente de reducción adicional. Como agente de reducción adicional se tiene en cuenta por un lado una sustancia sólida, especialmente coque, carbón de madera y/o arrabio. Para ello puede usarse también una sustancia que contiene carbono, especialmente aceite pesado, aceite diesel, gas natural y/o polvo de carbón. A este respecto, el agente de reducción adicional puede inyectarse en la escoria líquida fundida. La escoria contiene preferiblemente cobre (Cu) . Sin embargo también es igualmente posible que la escoria contenga plomo (Pb) , zinc (Zn) , platino (Pt) o níquel (Ni) .

La invención se refiere por tanto a un procedimiento nuevo para la reducción y refinamiento de escoria intensas. A este respecto se trata de un procedimiento pirometalúrgico para la reducción y refinamiento de escoria. Según la invención, la reducción de escoria intensa puede presentar: a) la adición de carburo de calcio sobre una escoria líquida o la inyección en la escoria; b) la inyección facultativa de agentes de reducción sólidos, líquidos o en forma de gas mediante toberas de inyección; c) la sedimentación de la escoria. El carburo de calcio reacciona con magnetita, que está disuelta en escoria de fayalita: 4 ( Fe304 ) escoria + [ CaC ] sólido + ( Fe2SÍ04 ) escoria = 14 ( FeO ) escoria + ( CaS Í03 ) escoria + { CO } gas + { C02 } gas La reacción es exotérmica a 1250°C. ?H1250°C= -11 kJ/mol de Fe304 La reducción de óxido de cobre (I) a partir de una escoria de fayalita líquida es muy exotérmica: 4 ( CU20 ) escoria + [ CaC2 ] sólido + ( Fe2S Í04 ) escoria = 8 ( Cu) metal + ( CaS Í03 ) escoria + ( FeO ) escoria + { C? } gas + { C02 } gas ?H1250°C= -184 kJ/mol de Cu20 El calor generado conduce a un aumento de la temperatura en la transición entre escoria líquida/carburo, lo que junto con una modificación de la estructura de escoria en la transición por CaO conduce a un aceleración considerable de la velocidad de reducción.

La presente invención tiene las siguientes ventajas comparada con los métodos tradicionales de reducción y refinamiento de escoria: a) una velocidad muy alta de la reducción de escoria conduce a una intensificación del proceso, se acorta la duración de la reducción de escoria y se reduce el consumo de energía debido a pérdidas de energía unitaria. b) se obtiene una disminución del consumo de energía eléctrica o combustible debido al efecto exotérmico de la reducción de magnetita y el efecto muy exotérmico de la reducción de óxido de cobre (I) . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ejemplo 1 Refinamiento de escoria en el horno de tipo Teniente para refinamiento de escoria Antes de cargar una escoria líquida del horno de fusión, se alimenta carburo de calcio a través de la abertura en el horno. Se determina la cantidad de carburo de calcio por la composición de la escoria, especialmente mediante el contenido en magnetita y varía desde el 0,5 hasta el 1,5% de la masa de escoria total. Después se vierte la escoria lentamente a través del orificio del horno o el canal de colada en el horno. Una reacción de reducción intensa durante la alimentación disminuye el contenido en magnetita hasta el nivel necesario de aproximadamente el 5%. Debido al efecto exotérmico de la reacción aumenta la temperatura de la escoria durante la alimentación y reducción desde 1250 hasta 1263 °C, en caso de que el combustible quemado cubra las pérdidas de calor del horno. Tras la alimentación de la escoria finaliza la reducción de la escoria y comienza el proceso de sedimentación, seguido de la retirada de la escoria y el sangrado de la piedra de cobre, que es idéntico al proceso clásico. El ciclo del refinamiento de escoria puede acortarse en el horno de tipo Teniente en aproximadamente el 50%, lo que corresponde a un aumento doble de la capacidad de tratamiento de la escoria del horno.

Ejemplo 2 Refinamiento de escoria en el horno eléctrico Se trata la escoria fundida en el horno eléctrico mediante la reacción con coque y el carbono de los electrodos, siguiendo al sobrecalentamiento la sedimentación. Al inicio de un nuevo ciclo, antes de cargar la escoria líquida, se carga el carburo de calcio en el horno. La adición de carburo de calcio depende de la composición de la escoria y se encuentra en el intervalo de desde el 0,5 hasta el 1,5% de la masa de escoria. Entonces se vierte la escoria líquida en el horno. Durante la alimentación con la escoria líquida tiene lugar la reducción de escoria rápida, intensa mediante el contacto de granos de carburo y la corriente de escoria. El carburo de calcio comienza a flotar sobre la superficie de escoria y la reducción transcurre con los electrodos sumergidos y alimentación de energía eléctrica. Debido al efecto exotérmico de las reacciones de reducción, no desciende la temperatura de la escoria. La entrada de potencia eléctrica se regula de tal modo que cubre las pérdidas de calor y produce un ligero aumento de la temperatura de la escoria. El grado de la reducción de magnetita y la reducción conjunta del óxido de cobre (I) es superior y asegura de ese modo el aumento de la recuperación de cobre. Una reducción de escoria muy intensa permite el acortamiento del tiempo de reducción manteniendo una duración de sedimentación similar. Esto conduce debido a la reducción intensa a un ciclo más corto, lo que a su vez conduce finalmente a un aumento de la productividad del horno. La sustitución de coque como agente de reducción por carburo de calcio disminuye el consumo de energía unitaria y disminuye también de manera considerable el consumo unitario de agentes de reducción.

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES

1.- Procedimiento para la reducción y/o refinamiento de una escoria que contiene un metal, añadiéndose a la escoria carburo de calcio (CaC2) como agente de reducción, caracterizado porque se carga el carburo de calcio (CaC2) en un horno, antes de cargar la escoria líquida fundida en el horno. 2.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se alimenta el carburo de calcio

(CaC2) en una cantidad de entre el 0,1 y el 2,0% de la masa de escoria. 3.- Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se alimenta el carburo de calcio

(CaC2) en una cantidad de entre el 0,5 y el 1,5% de la masa de escoria.

4. - Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se añaden además del carburo de calcio (CaC2) otros agentes de reducción.

5.- Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se usa como agente de reducción adicional una sustancia sólida, especialmente coque, carbón de madera y/o arrabio.

6.- Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque se usa como agente de reducción adicional una sustancia que contiene carbono, especialmente aceite pesado, aceite diesel, gas natural y/o polvo de carbón. 1 . - Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque se inyecta el agente de reducción adicional en la escoria líquida fundida. 8. - Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la escoria contiene cobre (Cu) . 9.- Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la escoria contiene plomo (Pb) , zinc (Zn) , platino (Pt) o níquel (Ni)