Metalurgia Del Plomo

Metalurgia Extractiva del Plomo

1

Introducción El plomo abunda en los Estados Unidos, México, España, Los Balcanes, Bulgaria, Marruecos y PERÚ En el Perú el plomo se encuentra en yacimientos polimetálicos que se extienden a lo largo de toda la región andina Ranking de Producción del Perú

América Latina

Nivel Mundial

1ero

4to

2

Propiedades del Plomo El plomo es un metal blando, maleable y dúctil, que se empaña al contacto con el aire por formación de óxidos.

El plomo tiene una densidad de 11.33 g./cc. Punto de fusión 327o C; punto de ebullición 1,740°C.

3

Usos del Plomo        

Baterías y pilas. Revestimiento de cables eléctricos. Aparatos de rayos X. Pinturas. Redes de tuberías. Fabricación de tuberías. Fabricación de aleaciones. Blindaje protector de materiales radiactivos.  Fuente de óxido para vidrio, cerámicas. 4

Minerales de Plomo  Galena (PbS). Ampliamente distribuido en todo el

planeta.

 Cerusita (PbCO3)

Anglesita (PbSO4)

5

Metalurgia del Plomo Tostación

Fusión Reductora

Refinación

Plomo

6

Tostación Los concentrados de sulfuro de plomo se tuestan con el fin de lograr una alta desulfurización (eliminación de sulfuro) y también la sinterización.

Con ello se constituye una carga adecuada para el siguiente proceso de fusión reductora.

La sinterización se realiza en un horno de parrilla y succión.

7

Tostación • Se obtiene un concentración máxima de 45% de Plomo. • La concentración de sulfuro en la calcina debe de ser aproximadamente

menor a 1%. • La galena se mezcla con sílice, caliza y material fundente • La piedra caliza se añade para favorecer la formación de óxido de plomo:

8

Fusión Reductora 

La calcina se funden a escoria y plomo metálico no refinado,



Este plomo es llamado el “Plomo de Obra”.



Se usan diferentes tipos de hornos para la fusión de calcinas de plomo: horno de cuba, horno de manga.



El aire inyectado por las toberas del horno facilita la oxidación de carbono del coque:

 Las reacciones anteriores se llevan a cabo a 1440oC y se utiliza

alrededor de 200 Kg de Coque por TM de Plomo. 9

Fusión Reductora  El óxido de plomo, PbO reaccionará ya sea con el carbón y/o con el monóxido de carbono (CO).  De esta manera el plomo sinterizado es reducido a plomo metálico el cual se funde y se extrae por una piquera del fondo del crisol del horno.

10

Fusión Reductora  La carga del horno debe fundirse para que sea posible la

separación por gravedad de las capas de escoria y metal.

 La mayoría de los minerales de plomo se encuentran con sílice o

piedra caliza, y estas gangas se combinan ya sea con el fundente de CaO o SiO2 y con el FeO procedente de la tostación para formar una capa de escoria liquida en la parte superior de la masa fundida. 11

Fusión Reductora  Sin embargo, siempre existe la presencia de Cu y Co generando

unas dos fases liquidas adicionales y bien diferenciadas.  Cualquier cantidad de cobre, hierro o cobalto que haya en la

carga del horno se combina con azufre o arsénico para formar mata o espeis.  Los metales preciosos son solubles en el plomo liquido,  Mientras que el Zn que contiene la carga se acumula en la

escoria como ZnO

12

Fusión Reductora a) La escoria, Densidad = 3.6 g/ml. En muchos casos la escoria tiene un alto contenido de Zn (16 %), por lo tanto la escoria tiene que se reciclada con la finalidad de recuperar al máximo del Zn. Además en algunos casos contiene hasta 2·% de Pb.

b) La mata, Densidad = 5.2 g/ml. Conformada por una mezcla de sulfuros de cobre, hierro y cobalto, CuS, FeS, CoS. c) El espeis, Densidad = 6.0 g/ml.

Conformado por arseniuro de hierro, Fe3As2 y arseniuro de cobalto, Co3As2 d) El plomo de obra, Densidad = 11.3 g/ml. Contiene Cu (en forma de mata, 5% aprox.), As, Bi, Sb y Metales preciosos (Au y Ag). 13

Primera etapa del tratamiento de concentrados calcinados de plomo

14

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  El plomo de obra contiene cantidades de impurezas de

metales básicos, arsénico, antimonio, estaño, bismuto y cobre, que tiene que separarse antes de obtener el plomo en su forma final (plomo comercial).  Además, de los metales preciosos, (Au,Ag) deben

extraerse

15

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  Del plomo de obra se quiere:

• Eliminación de Ca, Mg, impurezas solubles. • Recuperar el Cu, por ser un metal valioso. • Eliminar el As, Sb y Sn, el arsénico porque da propiedades de endurecimiento al plomo. • Eliminar Bi. • Recuperar Au y Ag, metales preciosos.

16

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  Refinación a Fuego

- Formación de Dros (remoción de impurezas constituidas por metales alcalinos) - Decoperizado ( Se recupera el Cu) - Reblandecimiento (As, Sb,Sn)  Refinación Electrolítica

17

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA

Refinación a Fuego  En la refinación del plomo de obra hay varias etapas:

- Formación de Dross - Decoperizado - Reblandacimiento  Todos estos elementos se separan en una serie de operaciones de refinación a fuego que se hacen en escala relativamente pequeña en paillas o en pequeños hornos de reverbero.  Luego hay 2 alternativas : - Se hacen lingotes para venta directa - O se hace una etapa adicional de Refinación Electrolítica 18

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  El plomo de obra es vaciado a pailas o enviado a hornos de

reverbero para su refinación.  1) Formación del Dros

- Para eliminar las impurezas solubles, se realiza mediante la formación del Dross - La operación de formación del Dross consiste en mantener el plomo fundido a una temperatura baja para que las impurezas disueltas en el plomo a temperatura elevada dentro del horno se separen y se eleven a la superficie al disminuir su solubilidad por acción de la temperatura. 19

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  Esta operación se realiza en pailas o en hornos de reverbero

con capacidades de hasta 200 toneladas de metal liquido.  El plomo de obra que sale del horno (930 o C) es vaciado en las pailas o el horno de reverbero donde la temperatura baja hasta 350 o C, (justo por encima del punto de fusión del plomo 327 o C) .  Por este método es posible incluso separar el cobre

20

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  2. Recuperación de Cu ( Decoperizado)

La etapa de recuperación de cobre, se realiza conjuntamente con la formación del Dross En este caso en el momento del rastrilleo se insufla azufre para formar un polvo negro de CuS el cual flota en la superficie de plomo liquido.

Este sulfuro es llevado a fundición 21

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  3. El Reblandecimiento.  Es el segundo paso de la refinación a fuego. Este se

realiza después de la formación de Dross y su objetivo es remover el arsénico, antimonio y estaño que se encuentra aun presentes en el plomo.  Estas impurezas hacen al plomo duro y frágil, en vez de blando y maleable. Pero además, lo mas importante es que interfieren en la etapa de Recuperación de Ag 22

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  Proceso de oxidación selectiva

Para esta etapa puede usarse un proceso de oxidación selectiva para eliminar estas impurezas, porque el As, Sb y Sn se oxidan más fácilmente que el Pb. Es frecuente que también el plomo haya disuelto algo de Bi pero este no se oxida con facilidad y por lo tanto aún no puede separarse en esta etapa. Esta operación se realiza de la siguiente manera: - después del Dross, la temperatura del plomo se eleva y el baño se agita con aire para inducir la oxidación.

23

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  El Sn , As y Ab se oxidan y los óxidos, que son

insolubles , flotan y son separados por rastrilleo.

24

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  Además de estos óxidos también se pueden formar:

Sn3(SbO4)2.  Esta etapa utiliza horno de reverberos y también pailas.  El reblandecimiento puede hacerse de manera continua o intermitente. Si es de manera intermitente se trabaja a 500 o C y si es de manera continua a 800oC.  Existe otro método alternativo para la eliminación de As, Sb y Sn, es el Proceso Harris. 25

REFINACIÓN DEL PLOMO DE OBRA  Proceso Harris  Este es un método químico que consiste en el calentamiento

del plomo a una temperatura cercana a su punto de fusión, y se le añade después una mezcla fundida de hidróxido de sodio, NaOH y nitrato de sodio, NaNO3 como agente oxidante.  Este método se usa habitualmente con contenidos muy bajos de As, Sb y Sn.

26

Recuperación de metales preciosos  Proceso Parkes  Electro refinación

Proceso Parkes  Al metal de plomo fundido se le añade un 1-2 % de Zinc.  El plomo y el cinc cundo están en estado líquido son prácticamente inmiscibles. La plata y el oro son mucho más solubles en Zinc líquido que en plomo líquido.  Por ello, en virtud de la ley de distribución, casi la totalidad de los metales nobles se encuentran en el Zinc líquido, que flota en el plomo líquido.  Mediante una decantación controlada se separa el plomo ya sin metales nobles y la solución de Zinc líquido .  También se puede aislar la solución de Zinc del plomo ( ambos líquidos ) enfriando el sistema.  La solución de Zinc solidifica a 420º C, temperatura a la que el plomo está líquido; siendo ahora mucho más sencilla su separación. Con lo cual se recuperan el oro y la plata.

27

Refinación Electrolítica Electro refinación  El Au y la Ag son recuperados a partir de los lodos aniónicos en la etapa de electro refinación  Los ánodos de Pb son elaborados con el plomo libre de

impurezas.  Estos ánodos serán refinados electrolíticamente.

28

Refinación Electrolítica  Con este sistema se obtiene la pureza máxima del

producto metálico y permite también la recuperación de impurezas valiosas.  La refinación de ánodos de plomo suavizado se realiza por el Proceso Bretts, para obtener plomo libre de bismuto con una pureza de 99.99%.

29

Refinación Electrolítica  Afino electrolítico del plomo.

El electrolito usado es el hexaflúorsilicato de plomo (II), una de las pocas sales de plomo (II) solubles. Se utiliza esta sal debido el ácido fluorsilícico es muy estable y no es oxidante.

30

31

32