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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) Fac. De Ing. Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica E.A.P. Ingeniería Metalúrgica

CURSO: PIROMETALURGIA PROFESOR RESPONSABLE: ING. DANIEL LOVERA DAVILA INFORME: LECTURAS SEMANALES ALUMNO: Gonzales Guerra, Jean Carlos CODIGO: 13160144

Lecturas semanales 1. Cinética de la reducción carbotérmica de la calcopirita del complejo

Marañón Daniel Lovera, Vladimir Arias, Ángel Bustamante, Luis Puente, Janet Quiñones, Rosa Amelia Coronado, Jorge Diego, Ronald Valencia, Lia Concepción

Teniendo el Perú un liderazgo en la producción de metales en el mundo, el mayor productor mundial de plata, el segundo de cobre y zinc, y el sexto en oro, es preciso desarrollar intensivas investigaciones metalúrgicas para dar mayor valor tecnológico a nuestros concentrados. En el marco de las tecnologías limpias la reducción directa de sulfuros es de interés en los procesos metalúrgicos para la obtención de metal base. En la presente investigación se muestra resultados de la cinética de reducción directa de la calcopirita del complejo marañón con carbón en presencia de dolomita como una posibilidad de producir cobre a partir de un sulfuro evitando la contaminación atmosférica. Se estudiaron el efecto de las variables involucradas en la reducción carbotérmica: Temperatura, razones molares de los reactantes, encontrándose modelos cinéticos que nos describen la fenomenología del proceso de reducción de la calcopirita. 2. Procesos de tostación-lixiviación de minerales auríferos con metales

cianicidas Daniel Lovera, Janet Quiñones, Vidal Aramburú, Pedro Gagliuffi, Luis Puente, Lía Concepción, Rosario Flores

La presente investigación tiene por objetivo explorar posibles soluciones a los problemas que se presentan en los minerales sulfurados auríferos, los cuales por tener metales cianicidas (acompañantes del Oro) no pueden ser cianurados por el alto consumo de reactivo, lo que hace antieconómico el proceso. Siendo además un problema que golpea a la pequeña minería nacional, que disponen de yacimientos de estas características que no se pueden comercializar los concentrados por las altas penalidades que se les impone, creando entonces un problema social que debe ser tomado en cuenta. A nivel experimental mediante pruebas de lixiviación ácida y posterior cianuración buscamos encontrar un proceso que permita la separación adecuada del oro del cobre y otras especies, además que tenga alta rentabilidad técnica y económica. Las pruebas exploratorias que se muestran nos indican la factibilidad de encontrar el proceso adecuado para el mineral investigado que tiene contenidos de Oro, calcopirita, malaquita, magnetita, hematita, goethita, covelita, calcosita y marcasita. Se busca encontrar condiciones óptimas del proceso, estudiando su fenomenología y planteando un modelo que explique adecuadamente el proceso y permita hacer simulaciones para distintas condiciones, contrastándolo con otros modelos que postulan otras investigaciones desarrolladas.

3. Reducción carbotérmica de la calcopitita sin emisión contaminante

Ing. Daniel F. Lovera Dávila

En el marco de las tecnologías limpias no sólo es de importancia maximizar la producción, minimizar los costos, sino también no contaminar el ambiente, es por tal razón se debe desarrollar investigaciones básicas que conduzcan a mitigar el SO 2 para evitar la contaminación atmosférica. La reducción directa de sulfuros es de interés en el campo metalúrgico para obtener metal base, empleando un agente desulfurizador (CaO, CaCO3 y Na2CO3), siendo esta una ruta amigable para la producción de metales. En este trabajo, mostramos los resultados de la investigación en la reducción directa de la calcopirita con carbón en presencia de cal, como una posibilidad de producir cobre a partir de un sulfuro evitando la contaminación atmosférica. Se estudiaron el efecto de las variables involucradas en la reducción carbotérmica: temperatura , tiempo de reacción, razones molares de los reactantes; además su incidencia sobre la fracción reaccionada y la velocidad de reacción. Además se muestra la modelación de la cinética de reducción de la calcopirita describiendo muy bien los datos experimentales en el rango de temperatura de 800 _ 1100°C.

4. Formulación experimental de Frita de Vidrio Blanco Ing. César Raúl

Diaz Gonzales

Se ha realizado el análisis físico y químico de una muestra patrón de Frita de Vidrio blanco, procedente de México, cuyos resultados se han tenido en cuenta para preparar dos formulaciones experimentales de Frita de Vidrio blanco a partir de materias primas nacionales e importadas. En la primera formulación se empleó ulexita (U) y en la segunda ácido bórico (B). Asimismo, se ha realizado un estudio del volumen de importación de Frita de Vidrio, así como de los países de procedencia. La formulación (B) es la que mejores resultados presentó a las pruebas físicas y químicas a que fueron sometidas, pero que no llega aún a satisfacer los requerimientos exigidos para una Frita de Vidrio importada. Se recomienda realizar nuevas formulaciones que permitan obtener una Frita de Vidrio blanco de mejor calidad

5. Análisis físico y químico de frita de vidrio de color César Raúl Díaz

Gonzales

Se ha determinado, cualitativa y cuantitativamente, la presencia de elementos químicos en una muestra de Frita de Vidrio de color amarillo importada; asimismo, algunas de sus propiedades físicas. Para ello se emplearon técnicas convencionales, en ambos casos, y técnicas de análisis de Fluorescencia de Rayos X por energía dispersiva (FRX), y de análisis por Activación Neutrónica, (AAN), que permiten detectar a elementos como el zirconio, plomo, niobio, arsénico, Cloro, manganeso, vanadio, disprosio, hafnio, bario y otros que se encuentran en muy baja concentración. Durante la investigación se ha podido establecer que los mayores porcentajes promedios de los elementos presentes en la muestra son el silicio, boro, sodio y titanio; y además que el color impartido a la Frita de Vidrio se debe a la presencia de hierro, cobre y plomo que están presentes como óxidos, en el pigmento agregado. Se concluye que la técnica de AAN resulta ser eficaz para cuantificar hasta 30 elementos y a la cual debe sumarse otras técnicas para completar la investigación y poder comparar y analizar sus resultados.

6. Simulación termodinámica de un proceso pirometalúrgico de oxidación

de los minerales sulfurados de cobre Ing. M. Sc. Pablo Nuñez Jara, Ing. Daniel F. Lovera Dávila

Modelos de Simulación Termodinámica se han venido desarrollando para observar la conducta de los elementos menores Zn, Pb, As, Sb y Bi; así como también los elementos mayores Cu, Fe, Si, 0 y S en los procesos de Conversión: y Fusión: NORANDA e ISASMELT para la producción de matas ricas en Cobre. En el proceso Noranda se muestra un modelo de Estado Estacionario para la obtención de una mata de alto grado en cobre metálico. El proceso lsasmelt se basa en el concepto de los dos lugares de reacciones independientes en el baño (interfase mata - escoria ): una oxidación rápida y una reducción lenta. El balance de calor del proceso y la termodinámica de distribución de los elementos menores están unidas y expresadas en términos de las variables de proceso tales como la Temperatura, 02 enriquecido, Composición de la Carga, Grado de la Mata y Contenido de la Magnetita en la escoria y otras variables son incorporados en el modelamiento, el cual puede predecir los efectos de operación de los parámetros químicos y puede también contribuir a proveer el control metalúrgico. 7. Reducción carbotérmica de sulfuros metálicos Rafael Padilla Diversos metales no ferrosos como el cobre, zinc, plomo, molibdeno, níquel, cobalto, antimonio, etc. se producen principalmente a partir de sulfuros metálicos. Los métodos pirometalúrgicos convencio-nales de tratamiento de concentrados de sulfuros para la producción de metales incluyen una o más etapas de oxidación de dichos sulfuros. Durante las operaciones de oxidación se produce inevitablemente la formación de SO 2 gaseoso, el cual ocasiona se-rios problemas de contaminación ambiental; puesto que rara vez es factible, desde el punto de vista eco-nómico, abatirlo completamente y una parte impor-tante de este gas escapa siempre a la atmósfera ya sea como gas de chimenea o

como gases fugitivos. Adicionalmente, los métodos pirometalúrgicos tra-dicionales no son aptos para el tratamiento de la mayoría de estos sulfuros metálicos cuando ellos se encuentren en la forma de concentrados de baja ley, o cuando se encuentren formando depósitos de minerales pequeños o depósitos de sulfuros polimetálicos. Esto principalmente debido a los com-plejos diagramas de flujos de tratamiento o alto costo de inversión seguido por el alto costo de abatimien-to de gas SO 2 producido en estos métodos pirometalúrgicos. Un método alternativo para el tratamiento de con-centrados sulfurados que evita la contaminación del aire con SO2 es la reducción directa del sulfuro me-tálico con reductores gaseosos o con reductores sólidos[1-10]. Una alternativa atractiva, explorada en forma limitada, es la reducción carbotérmica de sulfuros en presencia de un agente captador de azufre. 8. MODELAMIENTO DE LAS REACCIONES DE REDUCCIÓN DURANTE LA

SINTERIZACIÓN DE HIERROS PULVIMETALÚRGICOS (PM) (MODELING REDUCTION REACTIONS DURING SINTERING OF POWDER METALLURGY IRONS)

Este trabajo estudia las interacciones sólido-gas durante la sinterización de hierros pulvimetalúrgico integrando balances de momento, energía y masa en un modelo noestacionario. La consolidación de un compacto pulvimetalúrgico requiere la eliminación de los óxidos manométricos que recubren las partículas. Teóricamente, esto se logra mediante el ajuste de la composición de la atmósfera de entrada al reactor, de tal forma que a la temperatura de proceso se asegure la reducción. En el caso de atmósferas basadas en mezclas N2/H2, con niveles residuales de H2O, la capacidad reductora depende del cociente entre las presiones parciales de hidrógeno y agua. Sin embargo, la composición real de la atmósfera en el interior de una pieza porosa es difícil de predecir dado que el agua que se produce durante la reducción incrementa puntualmente la relación pH2O/pH2. Este estudio propone una metodología para el desarrollo de modelos que permitan evaluar la degradación local de la atmósfera y calcular el tiempo necesario para que se lleven a cabo las reacciones de reducción en un compacto pulvimetalúrgico. Se desarrolló un caso de estudio para la reducción de wüstita sobre hierro y se evaluó la influencia que la temperatura del sólido y el flujo del gas de entrada tienen en el proceso. 9. PROCESAMIENTO

HIDROMETALURGICO DE LOS MINERALES SULFURADOS DEL COMPLEJO MARAÑON PARA LA OBTENCION DE COBRE ELECTROLITICO (HIDROMETALLURGICAL PROCESSING OF SULPHIDE MINERALS FOR THE ELECTROLYTIC COPPER OBTANING IN MARAÑON COMPLEX)

A partir de minerales sulfurados de Cobre – Zinc - Plata del Complejo Marañón de la cordillera Oriental de los Andes peruanos región Huánuco, mediante procesos Hidrometalurgicos (Lixiviación, Extracción por Solventes y Electrodeposición) se han obtenido cátodos (Láminas) de cobre de buena calidad, lo cual confiere un alto valor tecnológico a los concentrados nacionales de Cobre. Se ha caracterizado los productos con técnicas así como: Difracción de Rayos X, Fluorescencia de Rayos X, Espectroscopia Mössbauer que nos permite tener una mejor información de las especies participantes y además nos ayuda a controlar y optimizar mejor los Procesos Metalúrgicos. Se reportan recuperaciones del orden de 99.98 % de Cobre Electrolítico lo cual nos indica la

posibilidad de mejorar los costos y el empleo intensivo de Tecnologías Limpias: Lixiviación - Extracción por solventes - Electrowinning a los minerales sulfurados nacionales

10. SÍNTESIS DE POLVOS CERÁMICOS DE HEXAFERRITA DE ESTRONCIO POR

LOS MÉTODOS PECHINI Y COMBUSTIÓN (SYNTHESIS OF STRONTIUM HEXAFERRITE POWDERS BY PECHINI AND COMBUSTION TECHNIQUES)

En este trabajo se presenta el proceso de obtención de polvos cerámicos de hexaferrita de estroncio, SrFe12O19, por los métodos de síntesis Pechini y Combustión, variando parámetros como precursores de hierro, pH de solución y tratamiento térmico. La caracterización estructural de las muestras obtenidas se hizo mediante difracción de rayos X (DRX), que permitió asegurar la presencia de SrFe12O19 como fase única, y la caracterización morfológica se realizó con la técnica de microscopía electrónica (barrido y transmisión), determinando una estructura hexagonal y rango de tamaño de 200 a 300 nm

11. INFLUENCIAS

DE LAS IMPUREZAS PIROMETALURGIA DEL ESTAÑO.

DE

LA

CASITERITA

EN

LA

Aunque el estaño se encuentra en la naturaleza en minerales como silicato y sulrfuros complejos. Se obtienen generalmente de la casiterita, mediante proceso de fusión de estos centrados minerales. En paragénesis con la casiterita, se encuentra una serie de minerales cuyo comportamiento va ser condicionante tanto en la reducción de sus

procesos de modelo posterior del metal obtenido. En este trabajo se situa los efectos de estos minerales o elementos.

12. Reducción de plomo y cadmio en los humos de la fundición de plomo de

la Oroya. (Tesis)

En el presente trabajo se muestran los resultados de una serie de pruebas pirometalúrgicos que se han realizado en un horno rotativo cilíndrico de sección corta, que es el más indicado para la fusión de polvos aglomerados, y apropiado por dar una buena distribución del calor durante la fusión. Se debe recalcar en este trabajo que el Complejo Metalúrgico de La Oroya es un conjunto de plantas que están diseñadas para tratar concentrados de diferentes minerales con altos niveles de contaminantes, obteniendo así rentabilidad en los subproductos que recupera, tales como la plata, antimonio, cadmio, selenio, bismuto y otros. Es así que sus diferentes plantas de tratamiento son generadoras de material particulado contaminante, lo cual debe ser controlado por un proceso adecuado. Aquí se describen también las unidades básicas de tratamiento pirometalúrgico de los concentrados minerales, para de este modo conocer el origen de los humos metalúrgicos y su modo de recuperación, que en la actualidad no es tan eficiente. Según lo descrito, y conociendo el problema desde su origen se ha llevado a cabo una serie de pruebas metalúrgicas a escala de laboratorio con el objeto de optimizar este proceso, generando una mayor recuperación de plomo y cadmio del polvo que se produce en los diferentes procesos. La idea básica es entonces impedir el reingreso al proceso del mayor porcentaje posible de material particulado, dando para esto un tratamiento por separado del mismo. De este modo se pretende dar una propuesta para mejorar la eficiencia del proceso tanto en lo económico como en lo ambiental. 13. Estudio de los procesos unitarios de una planta hidrometalúrgico de

cadmio, a partir de los residuos anódicos de la refinación del cinc. (Tesis)

En el presente trabajo se muestran los resultados de una serie de pruebas pirometalúrgicos que se han realizado en un horno rotativo cilíndrico de sección corta, que es el más indicado para la fusión de polvos aglomerados, y apropiado por dar una buena distribución del calor durante la fusión. Se debe recalcar en este trabajo que el Complejo Metalúrgico de La Oroya es un conjunto de plantas que están diseñadas para tratar concentrados de diferentes minerales con altos niveles de contaminantes, obteniendo así rentabilidad en los subproductos que recupera, tales como la plata, antimonio, cadmio, selenio, bismuto y otros. Es así que sus diferentes plantas de tratamiento son generadoras de material particulado contaminante, lo cual debe ser controlado por un proceso adecuado. Aquí se describen también las unidades básicas de tratamiento pirometalúrgico de los concentrados minerales, para de este modo conocer el origen de los humos metalúrgicos y su modo de recuperación, que en la actualidad no es tan eficiente. Según lo descrito, y conociendo el problema desde su origen se ha llevado a cabo una serie de pruebas metalúrgicas a escala de laboratorio con el objeto de optimizar este

proceso, generando una mayor recuperación de plomo y cadmio del polvo que se produce en los diferentes procesos. La idea básica es entonces impedir el reingreso al proceso del mayor porcentaje posible de material particulado, dando para esto un tratamiento por separado del mismo. De este modo se pretende dar una propuesta para mejorar proceso tanto en lo económico como en lo ambiental.

la

eficiencia

del

14. Optimización en la recuperación del cadmio por inhibición del talio,

níquel y fierro en la solución de sulfato de cadmio en la Planta de Cadmio-Refinería de Zinc Cajamarquilla. (Tesis)

El Perú actualmente es un País líder a nivel mundial en la producción minera, siendo el primer productor de Oro, Zinc, Plomo, Estaño a nivel Latinoamericano y a nivel mundial segundo productor de Plata y tercero de Zinc y Cobre; este liderazgo ha ido creciendo a partir de 1995 hasta la actualidad, siendo la Refinería de Zinc de Cajamarquilla una de las dos únicas empresas productoras de zinc y cadmio a nivel nacional ; por lo tanto es de necesidad de mantener la calidad y la cantidad de producción de Cd. El precio del cadmio en el mercado internacional es de US$ 0.3 / lb, lo cual es bastante deficiente y una manera de compensar estos precios, es optimizar los procesos de obtención, refinación; la planta de cadmio en la refinería de Cajamarquilla representa un 5% de la extensión total, sin embargo se desarrolla todo un proceso Hidrometalúrgico hasta obtener un producto final de alta calidad, 99.99% de pureza, por lo que es posible optimizar la recuperación del cadmio utilizando un reactivo alternativo en este caso la goma de origen animal, en reemplazo de la gelatina que es un producto importado y de alto costo. La gelatina se utiliza en la inhibición del Níquel en la segunda cementación; pero utilizando la goma de origen animal en la primera cementación, se puede comprobar su efecto inhibidor de los elementos perjudiciales que acompañan al cadmio como son: el Talio, Níquel y Fierro y un mayor porcentaje en la recuperación del cadmio, resultados que permiten evitar la purificación en las etapas posteriores y el uso de sus respectivos reactivos como son: el polvo de zinc, KMnO 4 y gelatina. Las pruebas experimentales se realizaron simulando las condiciones de operaciones de la planta, observándose resultados positivos en cuanto al uso alternativo propuesto, por su costo y su efecto inhibidor de las impurezas que acompañan al cadmio. El consumo de goma es de aproximadamente de 30 kg mensual a un costo de US$ 4.0/kg y de la gelatina de 15 kg mensual a un costo de US$ 12.0 /kg, por lo tanto el costo mensual de la goma es de US$ 120.0 y de la gelatina US$ 180.0, observándose una diferencia de US$ 60.0 mensual. 15. Investigacion

Cementación

Fundamental de la Recuperación de Teluro por

Estudios desarrollados en las últimas décadas tratan de procesar minerales sulfurados de Níquel (Hubli, Mulak, Habashi) en distintos sistemas químicos sean ácidos o alcalinos, sea a presión atmosférica o en autoclaves a alta presión con buenos resultados industriales y alta rentabilidad económica. El Perú mantiene un liderazgo en la minería mundial, en la extracción y producción de minerales de Cobre, Zinc, Plata, Oro, entre otros; las prospecciones geológicas nos indican un futuro promisorio en cuanto a Cobre y Oro pero van apareciendo tenores de leyes en Níquel (Millerita) interesantes en algunos yacimientos , Lo que nos permite realizar investigaciones para su recuperación Hidrometalúrgica y de ese modo contar con resultados que podamos construir una tecnología metalúrgica adecuada para nuestros minerales de Níquel y que redunden en ingresos económicos significativos a la inversión efectuada y al Estado Peruano. En pruebas exploratorias efectuadas en Ingeniería Metalúrgica se ha logrado obtener láminas de Níquel Metálico con bastante éxito. En el presente estaremos encontrando Níquel Metálico en forma de Cemento y en forma catódica , empleando tecnología LIXSX-EW a nuestros minerales nacionales de Níquel sulfurado.