Pirorrefinación del Cobre Blister Horno “Anódico” Horno de Refino Horno de Refinación a Fuego

Refino Remoción S y O Cobre de Fusión/Conversión debe ser electrorefinado Debe producir ánodos delgado, fuerte y liso  remover S y O Cu Blister 0.01% S y 0.5 % O Cu continuo 1 % S y 0.3% O S y O forman blisters 0.01 % S y 0.01% O producen 2 cm3 de SO2 (1083ºC) por cm3 de Cu. Oxidación con O2  Remoción de S a 0.001% como SO2 Reducción con HxCy  Remoción de O a 0.15% como CO y H2O

Métodos Industriales Hornos Rotatorios (CPS reensamblados) Hornos de Solera Abierta (Open Hearth) Opera a 1200ºC para sobre calentar con fines de moldeo Horno se calienta durante todo el proceso con combustible fósil

Composiciones

Horno de Refino Rotatorio

Horno de Refino Rotatorio Control composición Cu (1-2 tob) Flujo Aire e HxCy (bajos) 10-20 Nm3/min/tobera, 2-5 atm 250 ton Cu (0.01%S)  3-4 hrs Oxidación y 2-3 hrs Reducción 0.7 a 1% S toma 5 horas

Ciclo de Refino Cu fundido es transportado por grúa en ollas de CPS al HA (200-300 t) La carga acumulada es desulfurizada soplando aire en el Cu fundido hasta disminuirlo a 0.001% El cobre es desoxidado soplando hidrocarburos gas o líquido, hasta 0.15% O (electrodo CELOX)

Horno de Solera Uso principal es fundir Cu secundario (scrap) “sólido” S se remueve con un tubo-lanza con llama oxidante sobre el scrap en forma manual Desoxidación se hace con madera “poling” costosa y riesgosa

Remoción S (Sistema Cu-O-S) S + O2(g) = SO2(g) O2(g) = O K1200ºC =106 Con 0.001%S y 0.21 atm PSO2 > 1 Fuertemente favorecido

Remoción O (Sistema Cu-H-O) Contenido de O es 0.6% el cual precipita como Cu2O durante la solidificación formando inclusiones durante moldeo C + O = CO(g) CO(g) + O = CO2(g) H2(g) + O = H2O(g)

Termodinámica H2(g) + ½ O2(g) = H2O(g) ½O2(g) = O(% en peso Cu) ½H2(g) = H(% en peso Cu)

COEFICIENTES DE INTERACCIÓN (fij) Y PARÁMETROS DE INTERACCIÓN (εij)

Producción RAF (8 etapas) ESPERA: termino moldeo y carguío 1ra olla de Cu de CPS Horno se mantiene caliente, limpieza boca Tiempo etapa 5 a 16 hrs (9 hrs), función de Cu de CPS y disponibilidad grúas CARGUÍO: Cu de CPS en ollas de 40 ton. hasta 450 ton max. (11-12 ollas) Tiempo etapa 4 a 25 hrs (12 hrs) Una vez cargado se muestrea y se programa la operación ESCORIADO: fluidización de escoria arrastrada de CPS con aumento Tº Rastrilleo de escoria fluida con lanzas Tiempo etapa 30 min

Etapa Oxidación (Desulfurización) Inyección de aire por tobera Oin = 5000 ppm quemador con llama oxidante, Sin = 400 - 1000 ppm Flujo Aire 1200-1400 Nm3/h Tiempo etapa 2 a 3 hrs Oout = 7000 ppm y Sout = 20-30 ppm Control por observación 30 a 45 min “gusano” Final operación “muestra quebrada” O mayor a 6500 ppm

Etapa Inyección Fundentes Pb, Ni y As, Sb no basta oxidación Acomplejamiento con ácidos o bases Pb y Ni: inyección de granalla de escoria silícea (2 ton) + SiO2 (2 ton) Inyección se hace después de que hay 7000 ppm de O en forma lenta Después inyección se agita 20 a 40 min As y Sb: S aplican 3 dosis de 1 ton Na2CO3 y 1 ton CaCO3 Inyección se hace después de que hay 7000 ppm de O a 80 – 150 kg/min Tiempo cada dosis 15 a 25 min con escoreado Ultima dosis se deja para REDUCCIÓN

Etapa Reducción Reducción con dosis para mantener nivel As/Sb logrados + inyección mezcla vapor/diesel por tobera Tiempo 50 a 90 min Se escorea el baño y queda “limpio” Reducción a baño limpio con inyección mezcla vapor/diesel para producir CO y H2 Tiempo 2 a 3 horas fc. Oin Color gases cambia de blanco a oscuro Si As > 35 ppm o Sb > 30 ppm se repite etapa acomplejamiento y reducción

Etapa Refinación Reductora Se hace si y solo si Se+Te > 100 ppm Se forman compuestos usando Na2CO3/Carbón. Mezcla 2 ton Na2CO3 y 2 ton Carbón se inyectan por tobera Inyección se hace después de que hay 300 ppm de O por eficiencia de reacción Inyección lenta por 20 min Luego se agita por 3 a 5 min Se forma seleniuro de Na (atm. Reductora)

Etapa de Moldeo Tiempo 12 hrs Se agrega C en el circuito para evitar reoxidaciones