Metalurgia extractiva papra el futuro - SelectedWorks

Laval University
From the SelectedWorks of Fathi Habashi
September, 2008
Metalurgia extractiva papra el futuro
Fathi Habashi
Available at: http://works.bepress.com/fathi_habashi/80/
MINERIA la mejor puerta de acceso al sector minero
MINERIA 371
Tecnologías
Metalurgia extractiva
para el futuro
Fathi Habashi - Department of Mining, Metallurgical, and Materials Engineering
Laval University, Quebec City, Canada - [email protected]
Extraer los metales de los minerales requiere un número de operaciones: algunas mecánicas, físicas, y fisicoquímicas conocidos
como BENEFICIO DE MINERALES y algunas químicas conocidas como METALURGIA EXTRACTIVA (Figura 1). Los
procesos químicos se pueden dividir para la conveniencia como
piro-, hidro-, y electrometalurgia. La PIROMETALURGIA es
la tecnología más antigua, mientras que la HIDROMETALURGIA tiene unos cuatro siglos de viejo. Por otra parte la ELECTROMETALURGIA es la más reciente y entró en existencia
solamente después de la invención de los generadores eléctricos
de gran tamaño a mediados del siglo XIX. Luego, no es ninguna
maravilla que, en algunos casos, estas dos nuevas tecnologías
estén desplazando a los más viejos en forma gradual, debido a
una mejora de la eficiencia y de la economía o porque cumplen
con regulaciones ambientales. Aquí algunos ejemplos.
Producción del zinc
Por siglos, el zinc metálico fue producido tostando la esfalerita
para conseguir el óxido del zinc, que luego era reducido a altas
temperaturas para lograr el metal (Figura 2). Aunque se han
hecho muchas modificaciones para mejorar esta tecnología,
esto fue solamente durante la Primera Guerra Mundial. Los
conceptos hidro y electrometalúrgicos que fueron aplicados
para desarrollar un nuevo proceso que compitió con la vieja
Figura 1: Extracción de metales de los minerales.
Figura 3: Obtención de zinc de concentrados sulfurados piro-hidro y electrometalúrgicamente.
16
MINERIA 371
tecnología la desplazó finalmente en los años 70 (Figura 3).
Sin embargo, el nuevo proceso introdujo otros problemas que
tienen que ser solucionados, por ejemplo el tratamiento de productos colaterales y la disposición de los residuos (Figura 4).
Finalmente, en los años 80, fue inventado un nuevo proceso
que lixivió directamente el concentrado del sulfuros de zinc y
electrolizó la solución para conseguir el metal (Figura 5).
Producción del alúmina
La bauxita es la materia prima principal para producir la alúmina necesaria para producir el metal. Primero fue sinterizado con
carbonato de sodio a alta temperatura después es lixiviado con
agua para obtener una solución de la cual se precipita el hidróxido de aluminio, filtrado, y calcinado para conseguir el Al2O3
puro (Figura 6). Hacia el final del siglo XIX se inventó un nuevo
proceso de la lixiviación de presión que desplazó el proceso de la
sinterización porque era más económico (Figura 7). El proceso
se ha aplicado desde entonces sin cambios importantes excepto
aquellos que han mejorado los aspectos de ingeniería.
Producción del cobre
El cobre es un metal antiguo y fue producido por siglos mediante la fusión del mineral para conseguir una mata que
Figura 2: Obtención de zinc de concentrados sulfurados pirometalúrgicamente.
Figura 4: Producción de zinc mejorada en 1970.
www.mineriaonline.com.pe
Figura 5: Hidrometalurgia del zinc de 1980´s.
Figura 6: Proceso térmico Le Chatellier para la
producción de alúmina.
Figura 7: Proceso hidrometalúrgico Bayer para la
obtención de alúmina.
Figura 8: Planta de lixiviación a presión.
siglo XXI se observó que la misma tecnología utilizada para el
tratamiento de concentrados sulfurados de zinc también podría ser aplicado a los concentrados sulfurados de cobre. De
ahí la lixiviación a presión de la chalcopirita fue introducida
por primera vez en la industria de cobre.
Lixiviación de presión
Figura 9: Autoclave típica.
luego era tratada por un número determinado de métodos
térmicos hasta que el metal se liberaba en una forma pura. Al
lado del extenso uso de combustible para el proceso, estaba
la emisión del dióxido de sulfuro y otros materiales tóxicos
que obligó a los metalúrgicos a buscar otras rutas. La mejora
principal ocurrió en los años 40 cuando se introdujo la fusión
instantánea que disminuía el consumo de combustible, pero
la producción de SO2 todavía era un problema. Este gas debía
ser capturado, ser purificado y ser transformado cuidadosamente en el ácido sulfúrico para el cual debería existir un
mercado próximo que debe estar disponible. Al principio del
18
MINERIA 371
Una planta de la lixiviación de presión (Figura 8) esencialmente se compone de una bomba de alta presión que fuerce
continuamente la mezcla del concentrado o del mineral en
una autoclave calentada en una temperatura de 150 - 200oC
y operando a alta presión. La mezcla que sale de la autoclave se introduce en unos tanques donde ocurre la extensión
repentina así lanzando el vapor de baja presión que se utiliza para precalentar la mezcla de la alimentación y al mismo
tiempo disminuir la presión para permitir la filtración a la
presión ambiente. En tal sistema la economía del calor es
máxima. Una autoclave típica se demuestra en la Figura 9.
Lecturas sugeridas
ŸF. Habashi, Metals from Ores. An Introduction to Extractive Metallurgy,
Métallurgie Extractive Québec, Sainte Foy, Québec City, Canada 2003.
Distributed by Laval University Bookstore
ŸF. Habashi, Readings in Historical Metallurgy, Volume 1. Changing
Technology in Extractive Metallurgy, Métallurgie Extractive Québec,
Sainte Foy, Québec City, Canada 2006. Distributed by Laval University Bookstore.
www.mineriaonline.com.pe