Plomo Tostacion

El contenido de azufre no debe superar el 20 % en la mena después de tostación, en el caso de la galena se trata de un mineral frágil y de fácil fundición por lo que la tostación de sebe hacer con corriente tostada. La temperatura debe cuidarse porque la galena puede formar sulfato de plomo, lo cual retrasa la tostación. Dentro de la máquina de sinterizacion se tiene el concentrado, fundente y combustible El diámetro máximo de partículas es 1.25 cm. En la primera etapa se elimina parte de azufre, donde el producto sinterizado se tritura hasta un tamaño de 6 mm, y en la segunda se alimenta nuevamente el producto obtenido en la primera etapa para eliminar por completo el azufre que no se había eliminado en la primera

Plomo ofrece un color blanco brillante. En contacto con el aire, se oxida y presenta una coloración grisácea. Tiene una densidad muy elevada, concretamente de 11,3g/cm³. Se funde a una temperatura de 327 ºC, que presenta uno de los puntos de fusión más bajo entre los metales.

La tostación se efectúa por debajo de los puntos de fusión de los sulfuros y óxidos que intervienen, generalmente, debajo de 900ºC a 1000ºC. Por otro lado para que las reacciones sucedan a la velocidad suficientemente elevada, la temperatura debe estar por arriba delos 500ºC a 600ºC.

EL sulfuro de plomo no se reduce por el carbono o por el oxido de carbono, es por ello que los concentrados de galena deben tostarse antes de proceder a su fusión, pues la presencia de demasiado azufre en la carga daría por resultado que gran cantidad de plomo pase a la mata y dificulte la recuperación subsecuente del metal. Mas bien, lo que se busca es que gran cantidad de cobre, pase en forma de mata para su posterior recuperación. Esta cantidad de mata debe ser pequeña y se debe regular el contenido de azufre, recurriendo a una tostación previa. También la temperatura debe regularse cuidadosamente, ya que con esto, se evita que el contenido de azufre sea mayor del 20%.

Se debe considerar que la galena es frágil y se funde fácilmente; entonces para que sea eficaz el proceso de tostación, este debe encontrarse en forma de aglomerado para que tenga las propiedades de dures, resistencia y porosidad. Es por ello que debe tostarse con corriente forzada de aire o pasar por las máquinas de sinterizacion Dwight –lloyd . En este

proceso se debe evitar la formación de mata. La temperatura debe controlarse porque la galena puede formar sulfato de plomo, lo cual retrasa la tostación.

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TOSTACION DE MINERALES Pb

INTRODUCCION El plomo se encuentra ampliamente distribuido por todo el planeta en forma de galena, que es sulfuro de plomo. Ocupa el lugar 36 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. La cerusita y la anglesita son sus menas más importantes después de la galena. La extracción del plomo de la galena se lleva a cabo por calcinación de la mena, convirtiéndola en óxido y reduciendo el óxido con coque en altos hornos (véase Metalurgia). Otro método consiste en calcinar la mena en un horno de reverbero hasta que parte del sulfuro de plomo se transforma en óxido de plomo y sulfato de plomo. Se elimina el aporte de aire al horno y se eleva la temperatura, reaccionando el sulfuro de plomo original con el sulfato y el óxido de plomo, para formar plomo metálico y dióxido de azufre.

TOSTACION DE CONCENTRADO DE MINERALES TOSTACIÓN DE SULFUROS: Es un proceso al cual se somete a los sulfuros metálicos, consiste en el calentamiento del mineral con la presencia del oxígeno (del aire), lo que lleva a la formación del óxido del metal y de dióxido de azufre en estado gaseoso. Dicho gas puede ser usado con posterioridad para la fabricación del ácido sulfúrico, evitando así la contaminación del medio ambiente, ya que es uno de los gases causantes de la lluvia ácida. Las menas típicas que se tuestan son los sulfuros de cobre, zinc, y plomo. La tostación de sulfuros de zinc y de plomo, se produce a través de las siguientes reacciones:

La tostación se efectúa por debajo de los puntos de fusión de los sulfuros y óxidos que intervienen, generalmente, debajo de 900ºC a 1000ºC. Por otro lado para que las reacciones sucedan a la velocidad suficientemente elevada, la temperatura debe estar por arriba delos 500ºC a 600ºC.

TEMPERATURA EN EL HORNO DE TOSTACIÓN:

El margen de temperatura recomendado en el lecho de un horno de tostación es entre 900-970 ºC; siendo el valor más favorable de 950 ºC: Para mantener esta temperatura se enfría el lecho fluidizado indirectamente por medio de superficies de enfriamiento y directamente por inyección de una pequeña cantidad de agua pulverizada. La superficie de enfriamiento se ajusta al valor más favorable durante la puesta en marcha y luego se mantienen los valores determinados. La regulación de la temperatura se realiza por la variación de la cantidad de agua de inyección al horno y el ajuste de la adición de agua normalmente se realiza manualmente, pero puede realizarse a distancia. Según el tamaño del horno fluidizado se instalan 4, 6 u 8 termopares en forma alternada: 4 termopares se elevan verticalmente desde la parrilla en el lecho fluidizado aproximadamente 200 mm; los demás están sumergidos horizontalmente desde la pared del horno. La temperatura del lecho es el promedio de las lecturas de los termopares que están en el lecho fluidizado, no debiendo diferir los valores entre sí en +/- 20 ºC; mayores diferencias podrían significar: termopares defectuosos o lechos fluidizados inhomogéneos. Las causas de un lecho fluidizado inhomogéneo pueden ser:  Insuficiente cantidad de aire en relación con la cantidad de concentrado  Un porcentaje demasiado grande de grumos en el concentrado  Subida del valor de la resistencia del lecho por inadvertencia a más del valor máximo.  Engrosamiento del lecho. TECNOLOGÍAS DE TOSTACIÓN:

La fluidización de partículas en lechos es una tecnología que se ubica dentro de las reacciones sólido-fluido, mediante la cual una masa constituida por partículas sólidas dentro de un recipiente, en mayor o menor grado de división, adquiere la movilidad de un fluido y se mantiene en suspensión por el empuje o tiro de un fluido que se desplaza en dirección vertical. Durante la fluidización un gas o un líquido se ponen en contacto con un sólido, reaccionan con él y lo transforman en un producto diferente al inicial. Estas reacciones pueden dar: Entre las principales características de las camas fluidizadas podemos mencionar:  Estar compuestas de una cama de sólidos en la parte inferior de la cámara de reacción  Debajo de la cama hay dispositivos (inyectores-toberas) que distribuyen el aire sobre el área del tostador  A través de las toberas el gas reaccionante es forzado con una presión positiva  Los sólidos tratados son íntimamente y rápidamente mezclados con el gas que hace contacto con ellos. El flujo de gas crea el medio fluidizado.

 El material tostado (calcina) es continuamente descargado de la cama de sólidos fluidizados y del sistema de colección de polvos (caldera, ciclones, electrofiltros o precipitadores electrostáticos) Normalmente los sólidos que se usan están finamente divididos y el fluido más usado es el aire, dado que su adquisición no implica un gasto. El aire cumple tres funciones:  Acción mecánica; mantiene en suspensión el lecho para favorecer la tostación cuando

ingresan los concentrados

 Acción física: enfriar o refrigerar el tostador del exceso de calor generado en la

tostación  Acción química: proporciona el oxígeno necesario para la oxidación de los sulfuros

Durante la fluidización se observan las siguientes etapas:  A medida que el flujo del fluido aumenta, se incrementa la caída de presión (resistencia del lecho), el lecho se expande ligeramente y las partículas sólidas comienzan a tener un cierto grado de libertad de movimiento  La verdadera fluidización se alcanza cuando la presión del fluido es igual que el peso por unidad de área, entonces las partículas quedan suspendidas en el flujo del gas. El estado fluidizado es una condición prácticamente estable, que puede ser mantenida indefinidamente.  Si se aumenta el flujo del fluido muchas partículas acompañarán al fluido, produciéndose transporte neumático si se continúa aumentando el flujo. De lo anterior se deduce que el flujo del fluido (que da origen la velocidad superficial) es una de las variables más importantes en la fluidización.

a

La cama de sólidos cumple las siguientes funciones:  Precalienta el flujo del fluido  Seca la carga de sólidos alimentada  Precalienta y homogeniza los sólidos alimentados  Prolonga la residencia de las partículas finas en la cama  Transfiere calor a los serpentines refrigerantes, cuando se cuenta con estos

instalados en la cama o lecho.

PROCEDIMIENTOS DE TOSTACION Los procedimientos de tostación de pirita y blenda no difieren esencialmente en cuanto a los principios teóricos; pero si en las condiciones técnicas de puesta en práctica, ya que en

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el caso de la pirita interesa, como se verá a continuación, obtener, además de un buen rendimiento en SO2 unas cenizas siderúrgicas que permitan beneficiar el hierro. Una tostación del plomo técnicamente óptima debe cubrir simultáneamente los siguientes objetivos fundamentales Transformar todo el hierro en óxido férrico exento de arsénico y plomo. Transformar los metales no férreos que impurifican (y valorizan) habitualmente el mineral, en sales solubles. Obtener gases de tostación con la máxima concentración posible de SO 2, y la mínima de SO3. Aprovechar al máximo el calor de reacción. Concentrar el plomo de 'forma que sea beneficiable. Realizar la tostación con la máxima economía de inmovilizaciones y costes operativos, lo que se consigue en instalaciones de gran capacidad. Según puede verse en el siguiente cuadro, donde se resumen las principales características técnicas de los diversos tipos de hornos utilizados, hasta el momento no existe ningún procedimiento de tostación, comprobado a escala industrial, que alcance simultáneamente todos los objetivos propuestos.

CALCINACIÓN La calcinación es el proceso de calentar el mineral hasta altas temperaturas para disipar su materia volátil. En el caso de los carbonatos y sulfatos este proceso sirve para eliminar el azufre y el carbono no deseados, transformándolos en óxidos que pueden reducirse directamente. Por ello la calcinación en estos casos se hace en ambientes oxidantes. Ejemplo práctico es: la galena, el mineral más común del plomo, se compone principalmente de sulfuro de plomo (PbS). El sulfuro se oxida a sulfito (PbSO3) en su primera etapa de descomposición térmica que origina oxido de plomo y anhídrido sulfuroso gas (PbO y SO2). El dióxido de azufre (como el dióxido de carbono en el ejemplo anterior) se disipa en la atmósfera y el óxido de plomo se reduce incluso en una combustión abierta al aire.

PROPIEDADES DEL PLOMO

Cuando pulimos su superficie el plomo ofrece un color blanco brillante. En contacto con el aire, se oxida y presenta una coloración grisácea. Tiene una densidad muy elevada, concretamente de 11,3g/cm³. Se funde a una temperatura de 327 ºC, que presenta uno de los puntos de fusión más bajo entre los metales. Cristaliza en la red cúbica centrada en las caras. Sus mejores propiedades mecánicas son la maleabilidad y la ductilidad; aunque lo mejor de este metal es: La falta de oxidación (en contacto con el aire húmedo, en su superficie se forma una capa protectora de carbonato de plomo). La protección contra el ácido sulfúrico no concentrado, ya que, en su superficie se forma una capa protectora de sulfato de plomo. Puede ser laminado en frío, pero no estirado en hilos, ya que es resiste mal la tracción.

En estado puro se trata de un material extraordinariamente blando. Puede rayarse con la uña y absorbe muy bien las vibraciones. Por este motivo no suena cuando se le golpea. El agua destilada o de lluvia ataca al plomo, formando compuestos solubles muy venenosos.

PROCESO DE OBTENCIÓN:

La principal mena del plomo es la galena., compuesta básicamente por sulfuro de plomo, al que acompañan otros metales, como el cobre, la plata o el oro. La obtención industrial del plomo consiste básicamente en reducir la galena y separar el plomo de los metales que lo acompañan. EL PROCESO CONSTA DE TRES PARTES: TOSTACIÓN, FUSIÓN O Y AFINO.

I.

TOSTACION DE CONCENTRADO DE PLOMO: Tiene como objeto la transformación de PbS en PbO. Consiste en la eliminación del azufre con una volatilización de As y Sb (impurezas) que se podría obtener. En presencia de Cu y S, puede formarse en el horno de cuba mata de Cu-Pb, de otro modo pasa el Cu al Pb de obra y es eliminado por lodación. El ZnO se escorifica con facilidad. EL sulfuro de plomo no se reduce por el carbono o por el oxido de carbono, es por ello que los concentrados de galena deben tostarse antes de proceder a su fusión, pues la presencia de demasiado azufre en la carga daría por resultado que gran cantidad de plomo pase a la mata y dificulte la recuperación subsecuente del metal. Mas bien, lo que se busca es que gran cantidad de cobre, pase en forma de mata para su posterior recuperación. Esta cantidad de mata debe ser pequeña y se debe regular el contenido de azufre, recurriendo a una tostación previa. También la temperatura debe regularse cuidadosamente, ya que con esto, se evita que el contenido de azufre sea mayor del 20%. Se debe considerar que la galena es frágil y se funde fácilmente; entonces para que sea eficaz el proceso de tostación, este debe encontrarse en forma de aglomerado para que tenga las propiedades de dures, resistencia y porosidad. Es por ello que debe tostarse con corriente forzada de aire o pasar por las máquinas de sinterizacion Dwight –lloyd . En este proceso se debe evitar la formación de mata. La temperatura debe controlarse porque la galena puede formar sulfato de plomo, lo cual retrasa la tostación. Dentro de la marga de la máquina de sinterizacion se tiene el concentrado, fundente y combustible dentro de un sinfín de paletas con fondo perforado. La cantidad de aire para la tostación debe regularse, porque de otra manera la carga podrá empaquetarse. En estas máquinas se sinteriza material cuyo tamaño oscila entre las partículas de polvo y un diámetro de 1.25cm como máximo. La oxidación es tan intensa que el calor generado es suficiente para iniciar la fusión de la carga y aglomerar o sinterizar las partículas. Este procesos se lleva a cabo en dos etapas: en la primera, se elimina una parte de azufre, donde el producto sinterizado se tritura hasta un tamaño de 6mm; y en la segunda, se alimenta nuevamente el producto obtenido de la primera etapa, para eliminar por completo el azufre que no se había eliminado en la primera. En la superficie de la carga el coque y los sulfuros se inflaman y se oxidan de acuerdo con las siguientes reacciones:

C +

------> + C ------> 2CO

2PbS + 3

------> 2PbO + 2

II. FUSIÓN DE CONCENTRADOS DE PLOMO EN HORNO DE CUBA La mayor parte del plomo extraido en los yacimientos se reducen en el horno de cuba. El concentrado de galena que llega a la fundición es compleja, porque además de ganga, lleva consigo sulfuros de zinc, hierro, cobre, antimonio y arsénico. Por lo que la carga de plomo debe pasar, previamente, por los hornos de tostación Dwight – Lloyd para llevarse a cabo la aglomeración con la finalidad de que no se forme una cantidad indebida de mata durante la fundición en el horno de cuba. En este paso el hierro, añadido en el horno como chatarra de hierro, descompone el sulfuro, oxidos o silicatos de plomo, para liberarlo como plomo. Los concetrado sulfurados que contiene alto porcentaje de sílice deben tratarse por este proceso, mientras que las menas de plomo oxidadas pueden fundirse directamente para dar un bullion impuro. Este método de fusión de los concentrados de plomo se basa en la reducción de oxido de plomo por carbono u oxido de carbono y en la reducción entre el sulfuro de plomo y el sulfato o el oxido de plomo, para dar lugar, mediante una descomposición doble, a la formación de plomo y anhídrido sulfuroso. En este proceso se llevan a cabo las reacciones entre el oxido, el sulfato y el sulfuro de plomo para liberar plomo, que puede perderse como consecuencia de la oxidación. La proporción del oxido y de sulfato de plomo formados dependerán de a temperatura alcanzada, de la admisión de aire y de la naturaleza de los minerales asociados con la carga.