Estaño Informe Conc y Piro Final

7/21/2019 Estao Informe Conc y Piro Final

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UNMSME.A.P ING. METALURGICA

Contenido

1. Resumen..2. Introduccin3. Fundamentos

3.1.Concentracin Gravimtrica3.2.Flotacin.......3.3.Pirometalurgia.........

4. Principal productor de estao !Per"#.$. Caracter%stica del &ineral de estao..'. Proceso de Concentracin(. Proceso de )usin * Re)inacin+. ,plicaciones del -n. Conclusiones..1/. 0iliogra)%a........

1.Resumen

En el presente trabajo se desarrollara la metalurgia del estao basada en la

tecnologa y los mtodos de concentracin actualmente existentes en nuestro pas,

haciendo notar la importancia del estao peruano reflejado en el comercio

internacional siendo uno de los mayores productores de este metal a nivel mundial,

no se debe dejar de mencionar que el producto obtenido es de 99999! estao yquien lidera el desarrollo de la tecnologa de la obtencin de estao en el "er# es la

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$inera $insur, reali%ando todo el proceso de explotacin concentracin y

refinacin del estao, es preciso mencionar que el presente trabajo tomara como

referencia los procesos y tecnologas de la empresa $insur,&'unsur( para desarrollar

la metalurgia del estao

)asado en lo antes mencionado, el desarrollo ser* el siguiente+ partiremos de la

concentracin del mineral de casiterita por mtodos gravimtricos luego por celdas

de flotacin, el concentrado obtenido, se traslada a la fundicin donde se reduce en,

orno -usmelt pasando por los procesos de remocin de 'ierro, -%ufre, -rsnico y

-ntimonio, -luminio, soda y "lomo+ hasta llegar a la seccin de moldeado

2. IR56CCI.

El estao es un metal de color blanco, duro y poco maleable, no se altera con el aire,

pero en presencia de calor se oxida, como tambin lo hace en presencia del *cido

ntrico a temperatura de ./ 01 y de *cido sulf#rico en caliente

El estao forma aleaciones con casi todos los metales, especficamente con el fierro y

el cobre para formar la hojalata y el bronce Entre los usos de importancia tenemos2soldaduras "b34n+ hojalata+ productos qumicos como el tetracloruro de 4n y 4ulfato

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de 4n, empleados en la industria de pl*sticos y cementos respectivamente+ bronce+

babitt, y otros como en bateras, aplicaciones nucleares, aplicaciones aeroespaciales

&aleaciones con titanio( pinturas anticontaminantes, preservantes para madera, etc

El mineral m*s com#n es la casiterita, y se presenta en yacimientos en pegmatitas,

hidrotermales, placeres &residuales, aluviales, marinos, etc(, diseminados, etc

5a produccin mundial de estao en 6997 fue de 69/,/// 8$, siendo el principal

productor, 1hina, seguido por $alasia y en tercer lugar el "er#, luego )rasil y

)olivia Entre los principales consumidores tenemos a Estados nidos, :apn y

1hina, seguidos por ;nglaterra

En el "er# la #nica empresa que produce y comerciali%a 1oncentrado de Estao y

Estao met*lico es $insur 4- 5a produccin anual bordea las 7,/// 8$ de Estao refinado met*lico con una pure%a del 999> !

5a mina y concentradora de 4an ?afael se ubica en el @epartamento de "uno y la

'undicin y ?efinera de Estao 'unsur se ubica en la provincia de "isco,

@epartamento de ;ca

3. Fundamentos

3.1 CC7R,CI8 GR,9I&:RIC,

5os mtodos de separacin por gravedad &concentracin gravtica o

gravimtrica( se usan para tratar una gran variedad de minerales, que varandesde los s#lfuros met*licos pesados hasta carbn, en algunos casos contamaos del orden de los micrones

En los #ltimos aos, muchas compaas han re3evaluado los sistemas

gravimtricos debido al incremento en los costos de los reactivos deflotacin, la relativa simplicidad de los proceso gravimtricos y a que

producen poca contaminacin ambiental

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-ctualmente, las tcnicas m*s modernas que se aplican en este tipo de

concentracin incluyen equipos que aprovechan la fuer%a centrfuga para laseparacin de partculas finas Entre estas tecnologas modernas se puedencitar las siguientes2 el concentrador centrfugo Anelson, el concentrador

centrfugo 'alcon, el jig centrfugo Aelsey y el 4eparador de Bravedad$#ltiple &$B4( $o%ley

.PRICIPI- 57 ;, CC7R,CI8 GR,9I&:RIC,.

5os mtodos de concentracin gravimtrica se utili%an para la separacin de

minerales de diferentes densidades utili%ando la fuer%a de gravedad y,#ltimamente, las tecnologas modernas aprovechan tambin la fuer%acentrfuga para la separacin de los minerales

En este tipo de separacin se generan dos o tres productos2 el concentrado, las

colas, y en algunos casos, un producto medio &CmiddlingD(

"ara una separacin efectiva en este tipo de concentracin es fundamental que existauna marcada diferencia de densidad entre el mineral y la ganga - partir del llamadocriterio de concentracin, se tendr* una idea sobre el tipo de separacin posible

CRI7RI 57 CC7R,CI8.

El criterio de concentracin utili%ado en la separacin gravimtrica es el

siguiente 2

@nde2

@h densidad relativa del mineral pesado @l densidad relativa del mineral liviano @f densidad relativa del medio fluido En trminos generales, cuando el cociente es mayor que F,>, ya sea

positivo o negativo, la separacin gravimtrica es relativamente f*cil- medida que el cociente disminuye, la eficiencia de la separacin

disminuye+ valores menores que 6,F> indicaran que la concentracinpor gravedad, por lo general, no sera posible comercialmente

3.2 CC7R,CI8 PR F;,CI8.

5a flotacin es un proceso de separacin de materiales de distinto origen que

se efect#a desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base desus propiedades hidroflicas e hidrofbicas

4e puede efectuar la separacin de varios componentes en dos grupos2

'lotacin colectiva donde el concentrado contiene a lo menos F m*s

componentes y 'lotacin selectiva donde se efect#a una separacin decompuestos complejos en productos que contengan no m*s de una especieindividual

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5a flotacin contempla la presencia de tres fases2 slida, lquida, gaseosa

5a fase slida representa las materias a separar, la fase lquida es el mediopara dicha separaciones y la fase gaseosa generalmente es aire inyectado en lapulpa en forma neum*tica o mec*nicamente para poder formar las burbujas

que son los centros sobre los cuales se adhieren las partculas slidas @e acuerdo a lo mencionado anteriormente, la flotacin se base en las

propiedades hidroflicas &afinidad por el agua( e hidrofbicas &afinidad por elaire( de una especie mineral que se requiere separa de otras especies sin valorcomercial, llamadas gangas

"ara relacionar en forma cuantitativa las propiedades hidrofbicas de un

mineral se utili%a el *ngulo de contacto En el caso de la existencia de = fases,slida, lquida y gaseosa, corresponde al *ngulo formado por el planotangente a la interfase lquido3gas y el plano formado por el slido encontacto trif*sico slidolquido3gas

"ocas partculas minerales tienen flotabilidad natural, es decir, formar una uninestable burbuja3partcula "ara ello, es necesario cambiar las propiedadessuperficiales de las partculas minerales de hidroflicas a hidrofbicas mediante eluso de un reactivo qumico llamado colector 8ambin es necesario que stas poseanel tamao adecuado de tal forma que asegure una buena liberacin de las especiesminerales

Entre los reactivos principales tenemos2

Colectores2 "roporcionan propiedades hidrofbicas a las especies minerales

7spumantes2 "ermiten la formacin de una espuma estable, de tamao de burbujaapropiado

&odi)icadores2 4e utili%an para regular las condiciones de funcionamiento decolectores y aumentan su selectividad

5a flotacin se reali%a en celdas de flotacin, las cuales deben cumplir una ampliavariedad de funciones tanto en cada celda como a travs de bancos de celdas

Estas funciones son2

$antener todas las partculas en suspensin 8ener una diseminacin de burbujas de aire a travs de la pulpa en forma

adecuada y continua "romover las colisiones partcula G burbuja y permitir para la adhesin

selectiva y transporte de mineral a la %ona espuma 5as celdas de flotacin se pueden clasificar en2 $ec*nicas2 es el tipo m*s com#n, caracteri%ada por un impulsor mec*nico

que agita la pulpa y la dispersa Heum*ticas2 carecen de impulsor, utili%an aire comprimido para agitar y

airear la pulpa

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1olumnas2 se caracteri%a por tener un flujo en contracorriente de las burbujas

de aire con la pulpa y de las burbujas minerali%adas con el flujo de agua delavado 5os minerales que flotan se mantienen en una espuma estable en la

parte superior de la celda de flotacin, de donde son retiradas por rebalse para

formar el concentrado3.3 PIR&7,;6RGI,

5a pirometalurgia se define como el tratamiento de minerales y concentrados atemperaturas elevadas mayores a >//o1, las mismas que pueden alcan%ar losF>//o1Este tratamiento es necesario debido a las caractersticas fsico3qumicas de losmateriales que se desea tratar, as como para producir una separacin de fases, como

por ejemplo, el metal de la escoria dependiendo del peso especfico4e utili%a para tres propsitos principales2

a( 5a preparacin del material ya sea el secado, tostacin del concentrado, etc,

que son procesos fsico3qumicos que pueden tener objetivos del tipo

mec*nico como por ejemplo, aglomerar el material que va a constituir parte

de la alimentacin a un horno

b( "ara la obtencin del metal+ en este caso las reacciones de fusin se llevan a

cabo a altas temperaturas con produccin de escoria 5as temperaturas oscilan

entre los 6F//36=// o1 y el producto final es un metal crudo que no tiene la

pure%a deseada para ser comerciali%ado y contiene las impure%as iniciales

&que acompaan al mineral( o las adicionadas por el fundente

c( "ara refinar el metal, en las que aprovechando las propiedades fsicas y

qumicas de las impure%as, stas se van eliminando hasta obtener el metal

puro

4. Principal productor de estao !Per"#

$insur 4- se dedica principalmente a la exploracin y explotacin de yacimientosde minerales y a su beneficio teniendo una participacin preponderante en elmercado internacional del estao, del que es uno de sus principales lderes

4us unidades de produccin son las minas 4an ?afael y "ucamarca y la "lanta de'undicin y ?efinera de "isco

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4.1 &I, -, R,F,7;5der mundial en la produccin de estao y principal productor a nivel nacional, 4an

?afael es la m*s importante unidad minera de $;H4? bicada en "uno, la mina

se ha convertido en el motor del desarrollo de esta regin, pues no solo es su mayor

fuente ingresos, al haber otorgado m*s de 4I 6,=>/ millones durante los #ltimos aos

en canon y regalas, sino que genera m*s de mil puestos de trabajo para la poblacin

local 4an ?afael es, adem*s, una empresa responsable, que opera con los m*s altos

est*ndares de seguridad en relacin con sus trabajadores y el medio ambiente 4u

poltica de responsabilidad social se funda en programas que apuestan por lograrbeneficios duraderos y autogenerados para las comunidades de la %ona

4an ?afael es una mina subterr*nea que se encuentra en el distrito de -ntauta,

provincia de $elgar, ?egin "uno, en la cordillera oriental de los -ndes, a una altura

que vara entre los .,>// y >,F// msnm @esde que inici operaciones se ha dedicado

principalmente a la exploracin, explotacin y comerciali%acin de estao

-ctualmente produce el 6F! de estao del mundo y es el tercer productor a nivel

internacionalDatos hasta el 2012

P7R,CI7-

@urante el ao F/6F, se extrajeron de la mina 9.>,=69 toneladas mtricas secas de

mineral con una ley de =/=! de estao, a diferencia de las 9//,J77 toneladas

mtricas secas con una ley de =>= ! de estao obtenidas el ao F/66 "or su parte,

la "lanta 1oncentradora trat 9/=,..< toneladas mtricas secas de mineral con una

ley de =F7! de estao &967,JJJ toneladas mtricas secas de mineral con una ley de

=>=! de estao en el ao F/66( -simismo, se obtuvo una ley promedio de

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concentrado de estao de >9


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de cabe%a &6F69! menor al F/6/(, se obtuvo una menor cantidad de concentrados

&6=7/! menos que en el ao F/6/( "or este efecto, se redujo en 6.F=! el tonelaje

de estao fino contenido en los concentrados respecto al ao F/6/ -simismo, la ley

de estao en los concentrados ha disminuido en la operacin en / R7FI7R?, ! F6-6R#

bicada en "isco, departamento de ;ca, es la planta metal#rgica m*s moderna delpas donde se procesa el concentrado con tecnologa de bao sumergido, resultandoen un producto final de 999>! de pure%a En la refinera se separan las impure%asmet*licas remanentes en forma secuencial y se trata el material crudo a altas

temperaturas llegando a producir anualmente hasta ./,/// toneladas de estao dealta pure%a

En la planta de subproductos, ubicada en la misma unidad, se procesan los materialescon altos contenidos de estao que no pueden ser tratados en la fundicin 4e reali%antratamientos de drosses de hierro, drosses de cobre, drosses de arsnico3antimonio ytratamiento de la segunda soldadura, obtenindose productos como estao refinado yaleaciones de estaoIplomo, estaoIantimonio y estaoIcobre

$. &I7R,;GI,

5os principales minerales hipgenicos de mena son2 casiterita, estanita y

chalcopirita, en menor proporcin bismutinita y plata &posiblemente en tetraedrita(

Ktros minerales son2 valamorfita, esfalerita, galena, enargita, estibina, chelita,

Lolframita 5os minerales de ganga son2 cuar%o, clorita, slice, pirita, arsenopirita,

turmalina, calcita, fluorita, marcasita, pirrotita, rodocrosita, siderita y adularia

$inerales secundarios por oxidacin o por enriquecimientos supergnicos son2bornita, calcocina, covelita, cuprita, malaquita, cobre nativo, acantita en una ganga

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con goetita, limonita, pirolusita, psilomelano Estos fueron abundantes en la parte

superior de las vetas 4an ?afael y Muenamari

5.1 DISTRIBUCION DE ANCHOS DE VETAS EN EL MODELO DE RESERVAS

DEL 2013.

Se ha decidido dividir la estructura mineralizada en dos conceptos: Cuerpos y

Vetas, considerndose vetas a todas aquellas que tienen potencias menores de 6

metros y cuerpos, a todas aquellas que tengan potencias mayores a 6 m.

Vetas < 6m Vetas > 6m0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

88.64

11.36

Porecentaje

Potencia !o"e#io

Veta$ % &" 2 "

Veta$ ' &" ( "

Di$t!i)*ci+n #e Re$e!,a$ Act*a-e$

n el cuadro anterior se puede evidenciar que en la actualidad, las reservas con las

que se cuenta en su mayor!a son vetas menores de 6 m representando el "".6#$.

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$.2 Resumen de la &ineralog%a@

El mineral de estao, el cual est* compuesto b*sicamente de2

1asiterita el cual es xido de estao &4nKF( generalmente viene acompaado

de pirita, el cual es un mineral sulfurado de fierro & 'e4F(, -rsenopirita, el cual es un mineral sulfurado de fierro y arsnico &-s'e4(, -ntimonita, mineral sulfurado de antimonio &4bF4=( )ismutina , mineral sulfurado de bismuto &)i4=(

Caractersticas:

8iene un color brillante - temperatura ambiente se oxida y pierde el brillo

- temperatura ambiente es muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas

de estao de pocos milmetros de espesor 4in embargo, en caliente es fr*gil yquebradi%o

"or debajo de 36J01 se convierte en un polvo gris &enfermedad o peste del

estao(

1uando se dobla se oye un crujido denominado grito del estao

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'. Proceso de Concentracin.'.1 CIRC6I 57 CA,C,5@

El mineral proveniente de mina es trasladado por 1amiones &Nolquetes( de

una determinada capacidad que dejan el mineral de tres tipos de ley que dejancerca a la chancadora de quijadas

El mineral en 4an ?afael es tomado en cuenta por tres tipos de leyes que es

como sigue2 -lta ley de !, y una baja ley de 63F! Estos minerales son me%clados antes de ingresar al circuito de chancado con

una ley est*ndar de =7 ! que servir* como par*metro para todo el circuito de

concentracin del mineral &1asiterita( 5a planta de concentracin trata 6/J=/ 8$Ida

5a unidad de produccin cuenta con el circuito de chancado que es como sigue2

1hancado "rimario 1hancado 4ecundario

'.1.1 CA,C,5 PRI&,RI@

5a etapa de chancado primario consta de una tolva de gruesos de F./ 8oneladas decapacidad con minerales de tamao que varan entre >D hasta F/D

"asa por una Oaranda que clasifica finos llev*ndolos directamente a las %arandas queest*n antes de alimentar a las chancadoras giratorias

4eguidamente pasa a dos 1hancadoras de quijada en paralelo de dimensionesF.DP=7D que trabajan 6/ horas por da, con un set de descarga de . a = QD

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'.1.2 CA,C,5 -7C65,RI

El mineral 1hancado es trasladado por una faja transportadora a una %aranda quetiene una malla que deja pasar mineral que es menor a 6= mm+ el mineral que pasa la

%aranda pasa a las chancadoras secundarias 4ame " >/El mineral procesado pasa a una tolva de finos que tiene una capacidad de F>// 8$

4eguidamente todo el mineral pasa a lo que viene a ser la concentracingravimtrica

'.2 CC7R,CI GR,9I&:RIC,.

5a 1oncentracin gravimtrica est* dada por el siguiente circuito presente en elsiguiente diagrama de flujo ';B siguiente.

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El jig utilizado en el circuito de concentracin es de pistn.

"ara el proceso de concentracin en los jigs se utili%a una cama de bolas de cer*micade 6 6IFD que sirven como filtro

El proceso de concentracin de minerales en los jigs es por diferencia de densidadesde la pulpa que van entre 6F// a 6F>/ grIcm=+ de ah sale el pre3concentrado con unaley de 6>3F/!

El relave que sale del jig es de una ley del 6>! que se va al molino de barras de9mm para su respectiva molienda

'.2.1 BIG- G7.

1on el material que tiene m*s del 9/! con un di*metro de 6=mm es llevado a una

concentracin gravimtrica jigs BEAAK de F/xF/D, obtenindose un concentracin

de 6> - F/! que llegara a tener un tratamiento posteriormente, por lo tanto el relave

obtenido es llevado a una %aranda vibratoria y el sobre tamao es alimentado a un

molino de barras

El funcionamiento de la concentracin en jigs geRRo se da de la siguiente manera2 la

diferencia de pesos donde un agitador pone en suspensin el mineral en la pulpa y las

partculas que tienen mayor peso se asientan y pasan por unos agujeros que se

encuentran en la base y el mineral que no tiene mucho peso se mantiene suspendido

na ve% pasado por esta operacin de separacin por gravedad pasa el relave a unmolino de 9 6IFD P 6=D para su chancado respectivo

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'.2.2 CC7R,CI PR 7-PIR,;7- 97RIC,;7- &G2.

El molino de barra recibe el mineral obtenido de la concentracin jigs geRRo, aqu se

da la molienda primaria despus estos de la molienda el mineral es llevado a una

batera de espirales donde la concentracin aumenta a un 6F!, en los espirales se da

la velocidad centrifuga el mineral con mayor densidad seba hacia el centro y el

mineral de poca densidad est* en los extremos que es considerado como el relave el

cual es bombeado a una %aranda que trabaja en un circuito cerrado con unos molinos

y batera de espiralesEl concentrador de espirales vertical trata 7 8$Ihora

El principio de concentracin es la velocidad centrfuga

5os par*metros de operacin son la gravedad, densidad de pulpa, tamao de

partcula, velocidad centrfuga, flujo laminar

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'.2.3 C;,-IFIC,CI 7 &7-,-

El mineral que es obtenido en los espirales pasan a las mesas primarias donde se

basan en el flujo laminar donde la ley aumenta y este relave obtenido en las mesas

antes de enviar a la planta de flotacin es clasificado y remolido en unos molinos

hori%ontales de bolas Sque es lo necesario para reali%ar el lavado

yIo concentracin del mineral

'.2.4 7,P, 57 R7&;I75, > C;,-IFIC,CI C AI5RCIC;7-

5os relaves de toda la planta ingresan a un circuito de clasificacin en;@?K1;15KHE4 - donde el underfloL es llevado para la alimentacin de losmolinos hori%ontales


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?egulador de ", Ucido 4ulf#rico

1olector espumante, aeropromoter

El concentrado obtenido de este proceso es de un >.! 4n con un porcentaje deimpure%as de un /,6F! 5a recuperacin promedio del proceso es de unos 6.!

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(. Proceso de Fusin * Re)inacin.

(.1./ P;,, 57 F65ICI8 > R7FI7R?, 57 PI-C !F6-6R#

5a "lanta de 'undicin y ?efinera de "isco emplea tecnologa de vanguardia, lo que

nos ha permitido, a lo largo de los aos, comerciali%ar estao de la m*s alta pure%aHuestros productos se destinan principalmente a la exportacin, compitiendoventajosamente en los mercados internacionales que demandan metales de primernivel ;naugurada en 6997, la planta est* ubicada en el Rm F=J> de la "anamericana4ur en "isco, provincia de ;ca 'ue la primera en el mundo en utili%ar la tecnologade lan%a sumergida para el procesamiento de concentrados de estaoEsta moderna planta procesa los concentrados provenientes de la mina 4an ?afaelaplicando tecnologa 4irosmelt, que consiste en me%clar el concentrado de estao con

piedra cali%a, mineral de hierro y carbn antracita Esta me%cla se funde luego a altas

temperaturas en un horno cilndrico en posicin vertical de lan%a sumergida hastaobtener un metal crudo de gran pure%a, de aproximadamente 9J! de estaoBaranti%amos a nuestros clientes un contenido mnimo de 999.! de estao y unm*ximo de //6! de plomo, cumpliendo as con los est*ndares internacionales )4EH 76/26997 y -48$ )==9 699>, de grado C-D

(.1.1 eor%a de la Fusin de estaoEn un bao convencional y en operaciones de fundicin de suspensin,tradicionalmente usadas en la fusin de estao &hornos ?everberos(, el problema

principal es la co3reduccin del hierro con el estao Esto limita el nivel final del

estao en la escoria la cual puede ser lograda sin reduccin excesiva de hierro Elreciclaje de la aleacin estao I hierro limita la recuperacin de estao El horno-usmelt puede disminuir substancialmente este problema al controlar las reaccionesde equilibrio y al tomar ventaja de la cintica de las reacciones dereduccinIoxidacin 5a fusin del mineral casiterita en procesos convencionalesinvolucra las reacciones tal como2

Sn%&'s( ) & C% 'g( ***** Sn 'm( ) & C%&'&(

1on adiciones de carbn2

C's( ) C%&'g( **** &C%'g(

5a slice en el concentrado, permite la produccin de escorias de hierrosilicato quecontienen xidos de estao &4nK( y exhibe temperatura lquida baja

+e 'm( ) Sn% 'sl( **** +e% 'sl( ) Sn 'm(

5a presencia del metal de estao est* principalmente provista de la reduccin dexidos de estao en el concentrado y del reciclaje de estao I hierro &hardhead(En los sistemas est*ticos donde existe equilibrio entre el metal y la escoria el nivel de

hierro en el metal aumenta r*pidamente conforme los niveles de estao en la escoria

se acercan a 6/!

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(.1.2 Proceso ,usmelt

En la planta de "isco, el horno de fundicin, constituido por un reactor cilndrico esalimentado por la parte superior con2

a( 1oncentrados de estaob( 1arbn reductor cuya funcin es reducir el xido de estao a estao met*lico conayuda de la reaccin entre el carbn y el aire que se adiciona al hornoc( 'undentes los cuales son aditivos que se utili%an para producir una escoria quetenga el menor punto de fusin posible, un menor peso especfico que el metal y quesea lo m*s fluida posible Estos fundentes deben aadirse en la menor cantidad

posible a fin de obtener menos peso de escoria, de manera que se aprovecha demanera m*s eficiente el volumen del horno, para un mayor rendimiento en cuanto ala produccin de metal

d( -dem*s se adicionan materiales recirculantes como los drosses de refinera y lospolvos de estao

(.1.3 Insumos utiliDados

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C,R082 del tipo antractico, usado durante la fusin del concentrado, parala obtencin del metal crudo de estao"rocedencia2 5- 5;)E?8-@

C,;IE,2 material necesario para favorecer la separacin del metal de estaode la escoria &material de descarte("rocedencia2 ;1-I:HVH

G,- ,6R,;2 1ombustible utili%ado en los procesos de fundicin delconcentrado de estao y de la refinacin del metal de estao"rocedencia2 1O1K

(.1.4 7l proceso de reduccin

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1onsiste en la obtencin de dos fases, la fase met*lica y la fase escoria

El carbn al entrar en contacto con el oxgeno del aire, produce monxido decarbono, el cual constituye el agente reductor y reacciona con el xido met*lico para

producir estao met*lico

4e tienen dos etapas de reduccin, en la primera se obtiene una escoria con 6/! deestao y en la segunda etapa se alimenta m*s carbn a fin de producir una escoriacon menor contenido de estao2 6.! de estao

En base a las reacciones qumicas producidas en el horno, se produce directamentemetal crudo con 9J! de estao

El metal crudo es enviado posteriormente a la refinera a fin de eliminar lasimpure%as, constituidas por fierro, cobre, arsnico, antimonio, plomo y bismuto

En la ?efinera, el metal crudo obtenido de la fundicin es transferido al horno delicuacin, en que los metales de bajo punto de fusin pasan a la fase lquida

- diferencia de la fundicin, en la refinacin las temperaturas de trabajo oscilan entrelos =//3>// grados centgrados

El metal base &estao( debe ser limpiado a fin de tener un grado comercial, en base alas propiedades fsicas como diferencia de solubilidades, puntos de fusin ydensidades, as como en base a las propiedades qumicas, es decir la adicin de unmaterial que sea afn con la impure%a la cual se pueda colectar

4e debe obtener una fase diferente a la que se va a refinar, a la que se la conoce comodross, ceni%a, mata,etc

(.1.$ 7tapa de Fusin de Concentrado

na me%cla de concentrados gravimtricos de jig, son fundidos junto con polvo dereciclaje, espuma de hierro de la refinera, fundentes &cali%a, mineral de hierro( ycarbn reductor, a una temperatura de 66>/ 015a cantidad de carbn a ser alimentada es calculada para lograr un nivel de

estao en la escoria de aproximadamente 6> ! El metal es vaciado del horno aintervalos de una hora o cuando la m*xima capacidad de la escoria del horno se haalcan%ado, luego de fundir unas .> horas se detiene la alimentacin de concentradoantes de continuar con la siguiente etapa del proceso 4eg#n los trabajos dellaboratorio, se asume que las primeras reacciones que ocurren en etapa de fusinson 2

+eS& 's( ) Sn%& 's( SnS 'sl( ) +e% 'sl( ) S%&'g(

Sn%& 's( ) C 's( Sn% 'sl( ) C% 'g(

Sn%& 's( ) &C 's( Sn 'm( ) & C%& 'g(

+e&%- 's( ) C 's( &+e% 'sl( ) C% 'g(

+e% 'sl( ) C 's( +e 'm( ) C% 'g(

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/% 'sl( ) C 's( / 'm( ) C%'g(

0s&%- 's( ) -C's( &0s 'm( ) - C%'g(

CaC%- 's( Ca% 'sl( ) C%& 'g(

Sn 'm( ) +e% 'sl( Sn% 'sl( ) +e'm(

En la regin de C"ost 1ombustinD en la parte superior del horno se asume que lasreacciones son como sigue2

C% 'g( ) 1 %& 'g( C%& 'g(

Sn2 'v( ) 1 %& 'g( Sn%& 'sl(

SnS 'v( ) & %& 'sl( Sn%& 'sl( ) S%& 'g(

Voltiles del car/3n 'g( ) n%& 'g( a C%& 'g( ) /4&%'g(

@onde n, a y b son dependientes del tipo de carbnEl metal producido en esta etapa de fundicin contendr* menos del 6! de hierro y esadecuado como alimentacin directa al circuito de piro refinacin convencional deestao

(.2 R7FI,CI

PIROMETALURGIA


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El metal crudo es trasvasado secuencialmente en cinco ollas de refinacin, dondecada una cumple la funcin de eliminar las impure%as de manera selectiva

En la primera olla, se elimina el fierro por el proceso de segregacin aprovechando ladiferencia de solubilidades, que significa que tanto el fierro como el estao soninsolubles a la temperatura de F7/o1 El fierro es retirado en forma de drosses,'e=4nF,'e4nF, compuestos slidos con puntos de fusin bastante elevados y quevuelven a ser tratados para recuperar el estao

En la segunda se elimina el cobre, a fin de que el cobre met*lico, reaccione con ela%ufre, formando sulfuro de cobre, insoluble, de baja densidad, el cual sobrenadacomo una ceni%a de color negra y es retirado de la olla "ara reali%ar la eliminacindel cobre , debe aadirse a%ufre, el cual funde a 669o1 y en la mayor parte de los

procesos se encuentra como a%ufre lquido5a temperatura de trabajo debe oscilar

entre los F>/3=//o1

[Cu]Sn + S(l) --------Cu2S (s)

"ara eliminar el arsnico y el antimonio, se aade aluminio a una temperatura de=>/o1 a fin de formar compuestos intermet*licos de aluminio3antimonio

[Al.Sb(s)] y arsnico3aluminio[ Al.As(S) ]con un punto de fusin mayor alestao

El estao queda contaminado con aluminio, el mismo que se elimina conNaOH

&sodaca#stica( concentrada, formando ceni%as de sodio y aluminio 5a soda eseliminada mediante la adicin de a%ufre

'inalmente debe separarse el plomo y antimonio remanente mediante tecnologachina"ara obtener alta pure%a hay que bajar la recuperacin del proceso, ya que con cadadross que se recircula, la recuperacin del metal del proceso disminuye5a recuperacin directa en 'unsur es aproximadamente JJ!, y recuperando el metalde los drosses se puede llegar hasta 9>! de recuperacin"ara tratar los drosses 'unsur ha implementado una planta de subproductos otratamiento de drosses, a fin de recuperar el estaoEl dross 4b3)i contiene estao, el cual es refinado electrolticamente para obteneruna aleacin de plomo3estao

'inalmente se produce un metal de alta pure%a, el mismo que se obtiene en lingotesde F> Rg y son empacados en lotes de ./ lingotes cada uno para exportacin

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(.3 57-,RR;; 57 ;,- 7,P,- 57 R7FI,CI

(.3.1 PRC7- 57 R7&CI 57 Fe

0B7I9.

?emover el 'e del estao crudo proveniente del orno -usmelt en las ollas Rt/>- yRt/>)

&,RC 7RICEl proceso para remover hierro est* basado en la dependencia por la temperatura delasolubilidad del hierro o 4n3'e me%clados en estao Experimentos muestran que lasolubilidad de hierro en estao a F>/S1 es ///>J! en la pr*ctica industrial, laexistencia de otras impure%as, como 1u, -s, o 4b, causa desviaciones delcomportamiento ideal Enfriando estao lquido crudo, W3'e, X3'e, 'e4n, and 'e4nF

precipitan sucesivamente 5a densidad de el precipitado es casi igual al de estaocrudo, por eso se usa aire para coagular las partculas precipitadas, el cual asciende ala superficie del bao y es removido desde el estao fundido Esto debera ser

reali%ado justo por encima del punto de fusion del estao, en la practica latemperatura no debe bajar de F7/S1

!'e 'ase solida 8emperatura S1///6 'e4nF F=F//6 'e4nF ==///6> 'e4nF =7///J 'e4n .97/6F 'e4n >>/

Fig. 1: solubilidad del Fe a diferetes tem!eraturas.

PRC75I&I7

1ircuito limpio2 A8/>I- y )

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En la olla Rt/>- se llena el estao crudo proveniente del horno -usmelt en sus >/8$de capacidad

;nyectar aire al metal para flotar el 'e4nF como espuma en la superficie y drossarloEnfriar la olla a F) con cuidado de no llevar tambin

el 'e sedimentado, en la olla Rt/>- queda el 'e sedimentado removerlo con el bra%omecanico

En la olla Rt/>) inyectar aire y adicionar aserrn para CsecarD el dross 'e yremoverlo 5os drosses de 'e son llevados a "4" para recuperar el estao

1ircuito especial2 A8/F

'undir los botones $?5 'e, $?5&$?( 4bY.!, -s/= y -s/>1 en la olla A8/F yfundir a F9/S1

Espumar inyectando aire, agregar 1KNE? O- a la espuma para secarla, remover elpolvo 'eI-s 4e debe reali%ar esta operacin con el debido cuidado de no tenerdepsitos de agua en las cercanas El polvo 'eI-s es almacenado en "4",

posteriormente tratado en el horno rotatorio

@ecoperi%ar 6 o F veces de la misma manera que se hace en la olla A8/>)

Enfriar la olla a F


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'ig =2 $uestra el dross y sus componentes antes y despus de aadir 1KNE? O-, laformacin de "olvo 'eI-s y el 'e sedimentado

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7.3.2 PROCESO DE REMOCION DE COBRE

0B7I9-

?emover el cobre del estao crudo

&,RC 7RIC

5a remocin de a%ufre se basa en la mayor reactividad de a%ufre con cobre que conestao5as reacciones que se dan son las siguientes2

Por la ley de accion de masas , la grancantidad de estao reacciona primero con azufre , segun :

Sn+S 280 C

SnS

Siendo lareaccion secundaria: SnS+Cu280 C

CuS+Sn

2Fe+S 280 C

Fe2

S

Sn+2CuS280 C

Cu2S+SnS

Para el calculo de azufre se usa la ecuacion mas probable:

2Cu+SCu2

S

& '( ') '*

+, -$al $al- %$al

280 /18.093 7.728 /22.368

l $l$ulo de aufre se realia $o la siguiete e$ua$i:

S=Cux(WSn)

100 xF

de:

42 1antidad de Rg de a%ufre

!1u2 porcentaje de cobre en la muestra del #ltimo an*lisis

Z4n2 tonelaje de la olla en Rg

'2 factor de correccin

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"ara cantidades de 4, a aadir, mayores de 6//Rg la adicion de a%ufre se hace en dospartes2 la primera de 6//Rg y la segunda del resto

-adir a%ufre al vrtice, se alcan%a mayor difusin a travs del metal $anteneragitacin a .//rpm durante ./3.>min, tomar muestra y anali%ar 4i el !1uY>/ppm,

remover el dross 1u

PRC75I&I7

1uando el !'eY///>/, se calcula la cantidad de a%ufre necesario 5a olla se agitaenrgicamente formando vrtice en el centro y la temperatura es llevada a FJ/+,

-adir a%ufre al vrtice, se alcan%a mayor difusin a travs del metal $anteneragitacin a .//rpm durante ./3.>min, tomar muestra y anali%ar 4i el !1uY>/ppm,remover el dross 1u

PARAMETROS

Parametros MejorasA!tac!"n #D!se$o %e

&as 'a&etas %e&

a!ta%or(

us$ar u agitador ue e$au$e el metal e el

rti$e a$ia el iterior lleado $osigo el aufre.

T!em'o %e a!tac!"n

us$ar el tiem!o a!ro!iado de remo$i de dross

$o el meor $oteido de ) maor $oteidode $obre.

Tem'erat)ra ;a tem!eratura a!li$ada es la a!ro!iada.

A%!c!"n %e a*)+reus$ar ua maera de ie$tar aufre detro del

metal.

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PIROMETALURGIA


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7.3.3 PROCESO DE REMOCION DE ARSENICO ,

ANTIMONIO

0B7I9@

?emover las impure%as2 arsnico y antimonio hasta las especificacionesrequeridas

,7C7577-

@espues de la remocin de hierro, el contenido de arsnico es aprox /6!, un nivelmuy por encima de los niveles permitidos

-rsnico puede ser removido desde el metal con aluminio fundido, formando uncompuesto intermetalico "or esto, el aluminio debe ser disuelto en el estao El

compuesto -s3-l es muy peligroso, por tanto, se remueve arsnico como botonescomo seguridad preventiva

&,RC 78RIC

El aluminio se usa para remover el arsnico, el antimonio y el niquel por su afinidada reaccionar con estos metales, pero esta afinidad es mayor para el hierro y cobre, porlo que se tiene que estar seguros de que la cantidad de hierro sea minima para nodesperdiciar el aluminio -hora se presentan las reacciones2

Al+As AlAs

3Al+Fe Al3Fe

Al+2CuAlCu2

Al+Sb AlSb

3Al+ Al3

El soplado inicial se hace para reducir la cantidad de -s con el aluminio remanentedel proceso anterior y los botones 4b/>1, 4b/=, 4b/. y 4b/7, debido a que elaluminio es mas reactivo con arsnico, formara un dross de arsnico dejando elantimonio en la olla, obteniendo una espuma de arsnico3estao que es elevado a lasuperficie por accin de menor densidad, obtenemos el dross -s>1

5a segunda parte de este proceso es el calentamiento de la solucin a unos =//01para aumentar la velocidad de reaccin del aluminio con el antimonio, se hace el

c*lculo de la cantidad de aluminio a agregar seg#n la cantidad de antimonio &a vecespor niquel(2

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-l4b 62.> 6Rg de aluminio para remover .>Rg de antimonio

Hi-l= 62/1, agitar y homogeni%ar la me%cla, inyectar aire auna temperatura de F7J//S1 y agitacin F>7 rpm, removerel dross 4b formado hasta terminacin espejo 8ransferir el estao a la olla A8/.cuidando de no arrastrar el -l remanente en el fondo de la olla

Parmetros

8emperatura de extraccin del dross y reactividad de las impure%as a

diferentes temperaturas &gr*ficos( 8iempo de agitacin

(.3.4 PRC7- 57 R7&CI 57 ,;6&II

0B7I9-

?emover el exceso de aluminio usado en el proceso anterior

&,RC 7RIC

na ve% en la olla Rt/. o Rt/7, la temperatura desciende a [F>/S1 &se debe verificarcon la termocupla( y con agitacin de [.>/rpm, se remover* el 4b que CpasoD en el

bombeo de metal entre las ollas El elevado contenido de aluminio es removido poraccin de la soda caustica en una reaccin r*pida y exotrmica 5a reaccin es lasiguiente2

Al+a!"+"2

!Al!2a+1.5"

2 (g)

4olo el aluminio reacciona con la soda caustica por que el estao es inerte a suaccin, pero aun as el dross no llega a separarse por completo del estao 1on

agitacin constante el aluminio es removido por la soda 5a soda reaccionaenrgicamente con el aluminio a F.7.S1 formando el dross de soda

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PRC75I&I7

5a remocin del dross de 4b &desnatado( se reali%a a F>/S1 &como m*ximo( hasta

tener una superficie similar a un espejo del metal 5a preparacin de la solucin se reali%a en un recipiente de acero inoxidable de >>

galones de capacidad, se adiciona la soda y homogeni%a 5a operacin debe reali%arse a F./S1 -gitar el metal enrgicamente creando un

vrtice, en ese momento comen%ar la adicin continua de soda caustica diluida 4e formara un polvo gris oscuro que se remueve y cataloga como dross de soda

(.3.$ PRC7- 57 R7&CI 57 P;& > 0I-&6

0B7I9-

-nali%ar y evaluar los par*metros de operacin del cristali%ador en el proceso deremocin de plomo y bismuto

&,RC 7RIC

Nisuali%ando el diagrama de fases "b34n tiene un eutctico, para una solucinliquida hipoeutectoide ubicamos a una determinada concentracin 16, enfriamosinicialmente a una temperatura 86 formando dos fases, cristales 16 y liquido 16T enequilibrio, estos cristales 16 son de menor concentracin de plomo @espus, loscristales 16 son calentados a una temperatura 8F donde se producen unos cristales

1F, m*s pobres en "b que 16, y una fase de liquida 1FT con mayor contenido deplomo que 1F 5uego, los cristales 1F son calentados a la temperatura 8=produciendo cristales 1= con contenido en plomo m*s bajo que los cristales 1F y unasolucin liquida 1=T de mayor contenido de plomo 1ontinuando con esta serie decalentamientos podremos obtener cristales de estao de mayor pure%a -umentandola temperatura sucesivamente cerca de la 8fusiondel estao

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(.3.' Funcionamiento del CristaliDador

El cristali%ador funciona seg#n lo explicado en la teora, este aparato simplifica unsistema terico de recristali%acion en ollas en un solo espacio 5a alimentacin alcristali%ador produce un lquido con alto contenido de plomo\6/!&nivel inferior( ycristales de estao 999J! &nivel superior(

5a parte m*s importantes del cristali%ador es la espiral colectora de cristales 5aespiral recolecta los cristales producidos en al echar agua en los tramos F y =, loscristales son llevados a una parte m*s alta a una temperatura m*s alta originando deestos cristales una separacin en nuevos cristales y liquido de alto contenido en

plomo, en este proceso de solidificacin se produce la segregacin propiedad de losmetales fundidos "or efectos de la inclinacin el lquido fluye a la parte inferiordonde se concentra el plomo, el operador echa agua en este tramo solidificando lasolucin en cristales que contin#an el proceso El proceso de cristali%acin puededurar 6/ horas durante las cuales la temperatura va aumentando

En el punto eutctico la aleacin se comporta como un metal puro, es decir, durantela fusin ya no hay equilibrio solido3liquido lo que supone un lmite en la refinacinde las soldaduras de =J6! de plomo

suema del $ristaliador: arriba diagrama "u#o del estao

re?ado las soldaduras. @ba#o $orte trasersal del $ristaliador.

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PRC75I&I7

-l inicio el flujo de alimentacin ser* de 6 a > 8onIh luego se ir* disminuyendoconforme se cubra el eje hasta completar el llenado en un tiempo de = a J horas -lmismo tiempo se debe estar agregando agua en los tramos 6 y F del cristali%ador

proporcionalmente al flujo de la alimentacin de tal manera que permita formar loscristales &solidificacin( en la superficie na ve% lleno, la alimentacin de pender*de la calidad a producir

El plomo y bismuto en el metal lquido que est* en la parte inferior del cristali%ador4i el contenido de plomo en los cristales si incrementa a un nivel mayor de losespecificaciones se podr* drenar la primera soldadura con un contenido de "b\6/!,los cristales son descargados por la parte superior del cristali%ador hacia las ollasA86. y A86> dependiendo de qu equipos este trabajando y el metal refinadoobtenido ser* bombeado o trasladado en callanas hacia las ollas A8/


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+. ,P;IC,CI7- 57; 7-,

,leaciones del estao@

)ronce2 aleacin de cobre y estao

4oldaduras blandas2 aleaciones de plomo y estao con proporciones de estao

entre el F> y el 9/ ! de estao

-leaciones de bajo punto de fusin2

3 @arcet2 F>! 4n ] F>! "b ] >/! )i , que funde a los 9< 01

3 1erroloL2 J,=! 4n ] FF,7! "b ] ..,,=! 1d ] 69,6! ;n, que funde a los.< 01

na de las aplicaciones m*s importantes del estao es la fabricacin de

hojalata, que consiste en, recubrir una chapa de acero con dos capas de muy

fino estao & el estao protege al acero( "roductos qumicos como el tetracloruro de 4n y 4ulfato de 4n, empleados en

la industria de pl*sticos y cementos respectivamente+ -plicaciones aeroespaciales &aleaciones con titanio( "inturas anticontaminantes, preservantes para madera, etc

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. CC;6-I7-

"er# es tercer productor de estao a nivel mundial, en el que la #nica mina deestao en actividad es la de 4an ?afael

En los #ltimos die% aos el aporte de la produccin de estao en las divisas hasignificado un aumento de 6>7! a .=F! en las exportaciones mineras y unaumento de / 5o que se pudo observar es el uso de mtodos gravimtricos para una preconcentracin con el cual, podemos decir que es un proceso bastanteeconmico y de menor contaminacin

5a alta ley que presenta esta mina alrededor de unos

permite la concentracin gravimtrica

@e los varios concentrados que se obtienen de la planta de concentracin sehomogeni%an para dar como producto final un concentrado de >9


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'H4? usa tecnologa -ustraliana, como la del orno -usmelt o de lan%asumergida que introduce aire para la combustin que le da una mayorvelocidad en el proceso de fundicin, con el cual ahorra combustible y tiempoaumentando de esta forma su productividad

$;H4? y su produccin de estao es un claro ejemplo que la capacidad quetiene el pas de vender un producto met*lico refinado y no quedarnos solo enla venta de concentrado

1/. 0I0;IGR,FI,

;nforme de visita tcnica en el F/// por el congresista :uan 1arlos 5aLmC"lanta $etal#rgica 'H4? 4-D

$etalurgia del estao en el "er# va lan%a sumergida G tecnologa -usmelt&8esis(

?oberto 'rancisco ?oca "into ;HB Mumico H$4$

'undamentos de concentracin Bravimtrica y 'lotacin 1lases del ;ng Ungel -%aero Krti%

;nfluencias de las impure%as de la casiterita en la "irometalurgia del estao'rancisco :avier ares 'ern*nde%

http2IILLLudcesIiuxIalmacenIarticulosIcd/9^art=9pdf

http2IILLLminsurcomI"aginasIsanrafael3operacionesaspx

$E$K?;- $;H4? F/6F C$;HE?V- ?E4"KH4-)5ED http2IILLLbvlcompeIeeffI-F//=FIF/6=/=FFF66>/6I$E-F//=FF/6F-;-/

6"@'

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;nforme de pr*cticas pre3profesionales C"lanta $etal#rgica 'H4? 4-F/6= C

:avier Nillanueva )urga

Estaño Informe Conc y Piro Final

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