OBTENCION DE PLOMO APARTIR DE LA GALENAFRANCISCO JAVIER ZEPEDA PÉREZ

INTRODUCCIÓN

Es un mineral del grupo de los sulfuros. Posee una formación básica de cristales cúbicos octaédricos. La disposición de los iones en el cristal es la misma que en el cloruro sódico (NaCl), la sal marina. Su fórmula química es PbS. Químicamente se trata de sulfuro de plomo aunque puede tener cantidades variables de impurezas. Así, su contenido en plata puede alcanzar el 1%

Composición

Composición de la Galena Porcentaje %

Plata 8%

Cobre 6%

Zinc 6%

Sulfuro de Plomo 26%

Azufre 30%

Antimonio 8%

Cobre 9%

Bismuto 7%

Lixiviación de Plomo

La lixiviación del concentrado de galena con soluciones acuosas se realiza con cloruro férrico y cloruro de sodio; la cristalización de cloruro de plomo y la electrólisis de esta sal para producir el metal puro las ventajas de este método es para reducir las de emisiones de plomo hacia la atmósfera (altamente tóxico), como en la eliminación de la generación del SO2 .

Este es un proceso de flotación de sulfuros, en el que se obtiene el metal en mayor concentración, en forma de sulfuro, por medio de la formación de una espuma selectiva.

Se realiza la lixiviación del concentrado de galena con cloruro férrico para la obtención de cloruro de plomo y azufre.

La solubilidad del cloruro de plomo es baja en estas condiciones se llevaría a cabo un porcentaje de extracción alto para el proceso (que el 99% del PbS (Galena) se transforme y se solubilice) el cual se trabaja a una temperatura de 100 grados por aproximadamente 15 minutos.

Posteriormente, la solución lixiviante -que contiene FeCI3 en exceso más NaCI disuelve el PbCI2 , dejando un residuo de S y de inertes (ganga)

Después se efectúa una filtración, de la cual se separa el residuo de la solución lixiviante. Dicha solución se deja enfriar para propiciar la cristalización de PbCI2, misma que se obtiene con un alto grado de pureza.

Posteriormente, la electrólisis con la sal fundida conduce a la obtención del plomo con una pureza mayor al 99.94%.

La solución lixiviante es regenerada (recirculada) para su uso posterior en el proceso:

La reacción suele ser llevada a cabo con el cloro obtenido durante la electrólisis del PbCI2. Otras impurezas metálicas como Ag, Cu, Zn y S se obtienen mediante el tratamiento posterior de la solución lixiviante.

Electrolisis del Plomo

Proceso Betts

Todo el afino electrolítico del plomo es por el proceso betts que consiste en la refinación electrolítica de ánodos de buillón de plomo y placas iniciales de plomo electrolítico en una disolución de fluosilicato de plomo y ácido fluosilísico libre y se emplea un sistema múltiple parecido al cobre. En el proceso betts se utiliza cubas de madera o hormigón armado, con revestimiento asfáltico.

Celdas Electrolíticas 

Son tanques de concreto armado, con armazón de fierro corrugado, tienen la forma rectangular y están revestidos interiormente con una mezcla de brea – asbesto.

ElectrodosA – ÁnodosSon planchas de plomo impuro que vienen de la Fundición de Plomo y tiene la siguiente composición química promedio

:

Los ánodos de plomo bullón tienen las siguientes dimensiones: 36” x 27” x 1”, con un peso aproximado de: 182 Kg.

Los ánodos antes de ser transportados a la máquina separadora, deben ser revisados y separados los ánodos que están físicamente defectuosos como orejas torcidas, cuerpo pandeado, delgados y manchados con grasa, petróleo u aceite

Los ánodos defectuosos son retirados colocando un pequeño estrobo en la pasteca de la grúa y enganchando una de las orejas del ánodo. El ánodo defectuoso luego es colocado en el rack de ánodos defectuosos y cuando se tenga de dos a cuatro cajones de ánodos malos, éstos serán devueltos a la fundición de plomo. El supervisor debe tomar nota de la cantidad de ánodos defectuosos que devuelve, del número de anodero y comunicar a balanza railway así mismo reportar por escrito en el reporte diario.

Los ánodos después de ser seleccionados, son separados o espaciados uno del otro a una distancia de 3” para poder colocarlos en las celdas.

Durante la electrólisis las demás impurezas se acumulan en la esponja anódica o lodo anódico, a excepción del cobre que forma costra dura e insoluble sobre la superficie de los ánodos.

B - Cátodo

 Para iniciar la refinación electrolítica se necesita tener cátodos iniciales (starting sheet), los cuales son preparados en la mesa laminadora, formada por una plancha de fierro de plano inclinado en 45° refrigerada interiormente por agua.

Una planchadora, que sirve para enderezar y dar rigidez a los cátodos y varios caballetes de fierro con ranuras adecuadas para almacenar los cátodos iniciales.

Una campana captadora de humos metálicos acoplada al ducto del Bag House

Moldeo de cátodos

•Sacar el dross de la superficie del metal fundido para evitar que este salga en las caras del cátodo en forma de bolitas, y que provocan cortocircuitos en las celdas.

•Controlar la circulación del agua que enfría la mesa laminadora de cátodos.

•Vacear el plomo del canal a la mesa laminadora de cátodos.

•Doblar las orejas y soldarlas a presión, con la ayuda de un planchador manual de fierro, para asegurar el cátodo en la varilla de cobre y que no se desprenda con el peso del plomo depositado.

•Llevar el cátodo formado a la planchadora para enderezarlo lo más uniforme posible, de modo que puedan ingresar fácilmente los ánodos a la hora de colocarlos en las celdas.El tamaño del cátodo es ligeramente mayor al ánodo, de 3,2 mm de espesor.

Electrolito 

El electrolito se prepara a partir del ácido Fluosilisico y fluosilicato de Plomo.

Ácido Fluosilisico

Se obtiene calentando una mezcla de espatofluor (CaF2) y ácido sulfúrico según lãs siguientes reacciones

Fluosilicato de plomo 

El Fluosilicato de plomo se obtiene haciendo reaccionar la solución del ácido fluosilísico con granallas de plomo o carbonato básico de plomo

 

Aditivos

Se llaman aditivos a los reactivos de una mezcla orgánica que se agrega al electrolito con el objeto de obtener una deposición uniforme y lisa en los cátodos, evitando así la formación de “arbolitos” que ocasionan cortocircuitos y por consiguiente baja producción. Las sustancias que se emplean son Cola de hueso animal y Ligno Sulfonato de Calcio (Goulac).

Condiciones OperativasSon muy similares a las de cobre, como el proceso múltiple con electrodos en paralelo. •Separación entre electrodos es de 3.8 cm. •Temperatura entre 35 – 40 º C.•Voltaje: 0.3 – 0.6 Volt. El voltaje más bajo para ánodos nuevos y voltaje alto para ánodos viejos.•Densidad de corriente: 1.54 – 2 Amp / dm2

Fusión, moldeo y eliminación de impurezas del plomo catódicoEl plomo electrolítico obtenido en los cátodos son fundidos en ollas especiales, con el objeto de eliminar algunas impurezas que contiene y luego moldearlo en formas apropiadas para su venta.El plomo electrolítico aun contiene impurezas, de las cuales el Arsénico y el Antimonio es preciso eliminar, para esto, el metal fundido se trata con aire comprimido que oxida al estaño, el arsénico y el antimonio, los cuáles junto con el litargirio se recogen en forma de espuma. una ves que el plomo está fundido y a una temperatura aproximada de 470°C, se somete a una primera operación de pre-batido por un tiempo aproximado de 30 minutos, esto con el fin de homogenizar el plomo líquido; como paso seguido se procede al sacado del dross respectivo, utilizando para ello una zaranda apoyado por la grúa, luego de esto se somete a un segundo batido, adicionándole a la vez 15 Kg. de Soda Caústica, manteniéndose el batido por espacio de 1.5 a 2 horas aproximadamente

Moldeo del plomoDe acuerdo a los pedidos requeridos se moldearán barras o blocks de plomo refinado.El peso aproximado de cada uno de los lingotes de plomo refinado es de 45 Kg, el moldeo de estas barras se lleva a cabo en una tornamesa de barras compuesta de 215 moldes de fierro fundido. La alimentación es continua y se hace por medio de la cuchara del “vaceador” que tiene la forma de un caracol, la cual toma el plomo de un “cajón” y lo descarga en cada uno de los moldes a través de un embudo provisto de rejillas, el plomo se va adicionando conforme se va desplazando el tren de moldes, retornando a la olla el exceso de plomo por el canal del retorno.

el concentrado se envía al tanque de lixiviación en donde permanecerá el tiempo adecuado para completar la extracción;

Después de ahí es pasado por un filtro la solución

Posteriormente se manda a un cristalizador después de haberla enfriado

El producto del cristalizador se envía a una centrífuga de la cual, la corriente líquida se dirige hacia la torre de absorción y la otra (sólida) hacia la celda electrolítica

De la celda se obtienen tanto el plomo metálico (producto deseado), como una corriente de Cl2, la cual se dirige hacia la torre de absorción para la regenerar y recircular la solución lixiviante hacia el tanque de lixiviación.

Las cantidades de materias primas y productos obtenidos a partir de este proceso de concentrado producen PbCI2, a 100 PC de solución de FeCI3/NaCI.

En este proceso se obtiene una capa fina de (PbS04) como producto de la oxidación.

Después de esto para producir una solución de fluosilicato de plomo (PbSiFs) y un residuo rico en S; este producto es sometido posteriormente a electrólisis a 35°C para obtener un 99% de metal de Pb y H2SiF6

Reacción de la Electrolisis

Produciendo el Pb metálico y el H2SiF6

Extracción de solventes

El H2SiF6 es recirculado para la lixiviación posterior del PbS y el azufre se recobra del residuo mediante el método de extracción de solventes.

Pasos de la Extracción por Solventes

1.- Primero se mezclan en el tanque de lixiviación el concentrado de galena, el oxidante (Pb02), el H2SiF6 y la corriente proveniente del tanque con carbón activado.

2.- La corriente se pasa a un filtro, mismo que separa la solución de los sólidos (el S y los residuos) que se mandan a un tanque de extracción por solventes, sacando así por un lado los residuos y por el otro el S (que aún incluye solvente).

3.- Este azufre es filtrado y los solventes se recirculan al tanque de extracción por solventes.

4.- corriente líquida (una solución de H2SiF6 + PbSiF6) del primer filtro se envía directamente a la celda electrolítica en la que se lleva a cabo la separación del Pb metálico.

5.- La solución electrolítica restante se trata en un tanque con carbón activado y la solución obtenida mediante esta operación, se envía de nuevo al tanque de lixiviación.

Reacciones Comunes para la Lixiviación del PbS en Solución Ácida:

La reacción A muestra que la lixiviación oxidativa del PbS dará como productos el Pb en forma de sal y azufre elemental, mientras que la reacción B sugiere que el PbS04 se formará siempre y cuando el potencial redox de la solución sea muy alto. AI contrario de la anterior, la reacción C, indica que el H2S será resultado de la lixiviación siempre y cuando el potencial sea muy bajo

Normas

Los problemas que genera el plomo en la salud de la población en general, así como los graves problemas de contaminación ambiental que produce en la tierra, aire y agua del país, han motivado que se busque regular su uso y la contaminación que produce. Para la protección de la salud en general se han elaborado las Normas Oficiales Mexicanas.

NORMA Oficial Mexicana NOM-CCA-017-ECOL/1993

Establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a cuerpos receptores provenientes de la industria de acabados metálicos

Para efectos de esta norma se asumen las definiciones que se mencionan en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, Ley de Aguas Nacionales y Reglamento para la Prevención y Control de la Contaminación de Aguas.

NORMA Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005

Establece las características, el procedimiento de identificación, clasificación y los listados de los residuos peligrosos.

Donde dentro de esta se encuentran las siguientes:

Norma Oficial Mexicana NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002, Protección ambiental-Salud ambiental-Residuos peligrosos biológico-infecciosos-Clasificación y especificaciones de manejo, publicada en el Diario Oficial de la Federación (D.O.F.) el 17 de febrero de 2003, la cual cambió de nomenclatura por el Acuerdo Secretarial publicado en el D.O.F. el 23 de abril de 2003, quedando con el nombre que aparece al inicio de esta cita.

Norma Oficial Mexicana NOM-133-SEMARNAT-2000, Protección Ambiental-Bifenilos Policlorados (BPC’s)-Especificaciones de manejo, publicada en el Diario Oficial de la Federación (D.O.F.) el 10 de diciembre de 2001, la cual cambió de nomenclatura por el Acuerdo Secretarial publicado en el D.O.F. el 23 de abril de 2003, quedando con el nombre que aparece al inicio de esta cita.

Norma Oficial Mexicana NOM-138-SEMARNAT/SS-2003, Límites máximos permisibles de hidrocarburos en suelos y las especificaciones para su caracterización y remediación, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 29 de marzo de 2005

Norma Oficial Mexicana NOM-141-SEMARNAT-2003, Que establece el procedimiento para caracterizar los jales, así como las especificaciones y criterios para la caracterización y preparación del sitio, proyecto, construcción, operación y postoperación de presas de jales, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 13 de septiembre de 2004.

Norma Oficial Mexicana NOM-002-SCT/2003

Listado de las Substancias y Materiales Peligrosos más usualmente transportados, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 3 de diciembre de 2003.

NOM 091 ECOL 1994 Que establece los límites máximos permisibles de emisiones a la atmósfera de bióxido de azufre y material articulado proveniente de las plantas de fundición.

NOM-026-SSA1-1993. Criterio para evaluar la calidad del aire ambiente, con respecto al plomo. Valor normado para la concentración de plomo en el aire ambiente, como medida de protección a la salud de la población.

Norma Técnica Ecológica NTE-CCA-017/88

Establece los límites máximos permisibles y el procedimiento para la determinación de contaminantes en las descargas de aguas residuales en cuerpos de agua, provenientes de la industria de acabados metálicos

Norma técnica ecológica

Esta norma es de orden público e interés social así como de observancia obligatoria para la industria de acabados metálicos, que descargue aguas residuales en ríos, cuencas, cauces, vasos, aguas marinas y demás depósitos o corrientes de agua.

NORMAS

NOM-004-STPS-1999, Sistemas de protección y dispositivos de seguridad en la maquinaria y equipo que se utilice en los centros de trabajo.

 

NOM-010-STPS-1999, Condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se manejen, transporten, procesen o almacenen sustancias químicas capaces de generar contaminación en el medio ambiente laboral.

NOM-017-STPS-2001, Equipo de protección personal - selección, uso y manejo en los centros de trabajo.

 

NOM-025-STPS-1999, Condiciones de iluminación en los centros de trabajo.

NORMA oficial mexicana NOM -CRP-002-ECOL/93, que establece el procedimiento para llevar a cabo la prueba de extracción para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente

NOM-081-ECOL-1994, Que establece los límites máximos permisibles de emisión de ruido de las fuentes fijas y su método de medición