TRANSFORMACION DE LA CALCOPIRITA EN EL PROCESO DE TOSTACIN DE CONCENTRADO DE COBRE EN UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

Este trabajo presenta los resultado de una investigacin del proceso de tostacin de concentrado de cobre en un reactor de lecho fluidizado con el objetivo de estudiar la transformacin de minerales en el concentrado de cobre, as como para comprobar la concordancia con las predicciones tericas. Las muestras asadas fueron examinadas usando un anlisis qumico, difraccin de rayos x y un microscopio.Como podrasdescribir el significado general de este documento?Este trabajo trata del proceso de tostacin del concentrado de calcopirita en un reactor de lecho fluidizado. La tostacin de los concentrados de calcopirita presenta un importante paso en la extraccin del cobre durante el proceso tradicional de fundicin-refinacin, as como tambin en procesos avanzados de la metalurgia del cobre. Para lograr una eficiencia mxima, mnima polucin del medio ambiente, y obtener un producto con alta calidad es necesario examinar las transformaciones mineralgicas de los minerales de mena primarios durante el proceso de tostacin. describir este trabajo para la ciencia de los materiales e ingenieras profesionales sin experiencia en su tecnologa especial?Este documento se centra en una investigacin de las transformaciones de mineral que ocurren durante el proceso de tostacin en la oxidacin entorno de un reactor de lecho fluidizado. Durante la tostacin de concentrado de sulfuro de cobre, ocurre la completa disociacin de pirita y la disociacin parcial de calcopirita a bornita y pirrotita, mientras parte de la calcopirita se mantiene sin cambios, porque el tiempo de reaccin es muy corto. El control y la regulacin de los parmetros del proceso durante tostacin proporcionan la composicin deseada de mate de cobre en el horno reverbero. describir este trabajo para una persona laica?El proceso de tostacin usado para sulfidic concentrado de cobre es uno de los ms importantes y el ms complejo de todo el proceso pirometalurgico. Este proceso fue llevado a cabo por calefaccin de sulfuros en aire o en oxgeno. Este documento analiza la transformacin de minerales durante el proceso de tostacin en un reactor de lecho fluidizado.

Introduccin

La tostacin del concentrado de calcopirita presenta un paso importante en la extraccin de cobre durante el proceso tradicional de fundicin-refinacin, tambin en procesos avanzados de metalurgia del cobre. El proceso de tostacin de concentrados de sulfuros de cobre en el reactor de lecho fluidizado es un proceso de oxidacin y representa la primera etapa en un proceso piro metalrgico tradicional de extraccin de cobre en la minera del cobre y la fundicin Bor compleja, entonces la importancia de la precisin y la calidad de los procesos de control es una precondicin inestable para el correcto tratamiento en las etapas siguientes de la extraccin de cobre.Numerosas investigaciones han investigado el proceso de oxidacin de la calcopirita, su mecanismo y reacciones involucradas. Estas referencias tratan con la oxidacin de mineral puro de calcopirita y tambin con el proceso de oxidacin de la calcopirita. Estudiando el proceso de tostacin del concentrado de calcopirita, muchas investigaciones concluyeron que la oxidacin de la calcopirita no est desarrollado por su desintegracin a cobre simple y sulfuros de hierro, pero si por la formacin de bornita. La transformacin de la calcopirita en bornita es tericamente explicada por la reaccin de difusin que podra ser vista como un ejemplo de oxide roasting the chalcopyrite grains on core. Durante este mtodo de tostacin, las partculas de cobre son concentradas en el ncleo, y la cubierta se compone de xido de hierro. El cambio en la estructura de las partculas de calcopirita depende del tiempo de oxidacin. Despus de un tiempo corto de tostacin, una capa de xido de hierro es formado en la superficie de la partculas, hasta que en la segunda capa la calcopirita es concentrada; la tercera capa es el ncleo de mineral de partida sin reaccionar. Despus de un largo tiempo de tostacin, la capa superficial tambin est compuesta de xido; la segunda y tercera capa son enriquecidas con sulfuro de cobre-bornita, la cuarta capa es menos enriquecida con sulfuro de cobre-calcopirita, y la quinta es el ncleo de mineral de partida sin reaccionar. Una tostacin completa de partculas de cobre consiste en una capa oxidada (capa superficial) y el ncleo enriquecido con bornita.Levenspiel ilustra un modelo de ncleo sin reaccionar que describe el proceso de oxidacin parcial en la tostacin. Por este modelo, se predice que la reaccin de oxidacin es la primera en desarrollarse en la cara externa de las partculas. La zona de reaccin se mueve gradualmente hasta el centro de la partcula slida, y este podra salir como el reactivo reaccionado y el producto solido de la reaccin. En cada momento, hay un ncleo de material sin reaccionar, que decrece durante la reaccin, mientras el tamao total de la partcula no cambia. Segn Cirkovic, un modelo terico de la oxidacin de la calcopirita asume una partcula de estructura concntrica con un aumento en la tasa de transformacin desde el centro a la periferia, donde el ncleo no cambia. La figura 1 presenta un modelo esfrico de calcopirita que es expuesto a oxigenacin de aire en condiciones de tostacin de xido. La bornita y la pirrotina son formadas como productos slidos en la reaccin. El tamao del ncleo sin reaccionar depende de la concentracin suministrada de oxgeno, tasa de difusin a travs de la capa del producto formado y el tiempo de presencia de la partcula en el rea de reaccin. La aparicin etapa bornita como resultado de la transformacin en trminos de tostado de oxidacin es calcopirita es descrita en detalle (3,7,8,15). La qumica de la oxidacin de calcopirita en capa fluidizada en el intervalo de temperatura desde los 600 a 720 C puede ser representada por las ecuaciones 1 y 2.El valor de la energa libre de Gibbs en el intervalo de temperaturas investigado para la reaccin es : .... y para la reaccin 2 : .... Lo que confirma la alta probabilidad termodinmica en su ocurrencia.El objetivo de este estudio es investigar experimentalmente las transformaciones mineralgicas en el concentrado de calcopirita durante la tostacin en el reactor de lecho fluidizado y comparar los resultados obtenidos con los modelos tericos desarrollados de tostacin de concentrados de cobre.( Vea la barra lateral para los mtodos experimentales)Resultados y discusiones

Los resultados del anlisis qumico y difraccin de rayos X de 10 muestras de cargo, calcina y desbordamientos, tomados durante un periodo de un mes, estn mostrados en la tabla I y II.Se pueden ver las variaciones en la composicin qumica de las muestras de cargo analizadas. Se podra decir que la calcina, representando cargas de cobre tostado, contiene cualitativamente los mismos elementos que en la carga de partida, pero sus valores cuantitativos son completamente diferentes.El incremento en el contenido de cuarzo en el desbordamiento aparece debido a la presencia de altas cantidades de aire, y por la disminucin del nmero de sopladores, lo que causa esa parte de cuarzo de la cama para ser transferido con el aire.La composicin mineral es el cambio visible porque en el proceso de tostacin, pirita y una parte de calcopirita de la carga se disocia en el proceso de tostacin y se transforma en cobre ms estable y sulfuros de hierro: bornita y pirrotita.Una parte de la calcopirita no cambia durante la tostacin debido a la falta de tiempo para su transformacin.Basado en caractersticas pticas de los minerales, la identificacin mineralgica de las muestras se llev a cabo.Los siguientes contenidos fueron determinados en las muestras de cargo de la mena: calcopirita, pirita , magnetita, pirrotita,.....No hay minerales de la mena en las muestras del desbordamiento.Las muestras de calcina son las ms importantes para nosotros. Descripcin de los minerales presentes en la calcina :Calcopirita: aparece parcialmente, con partculas de varios tamaos, de algunos mm a 100 mm. Partculas ms grandes estn raramente presentes. A menudo forman slidos en solucin con bornita. La disolucin de los slidos resulta, calcopirita y bornita, donde alguna parte bornita se transform en Digenita. Esta transformacin se desarrolla desde el borde de las partes centrales de la partcula, aunque en la separacin laminar estn presentes o bornita aparece en una forma o venas distribuidas irregularmente. Est presente en la forma de separacin en esfalerita muy raramente, partculas de tamao fino de calcopirita entrecrecen con pirita muy rara vez, hasta que en alguna parte se incluye la pirita.Pirrotita: aparece principalmente en agregados esponjosos de forma esfrica. Debido al hecho de que no est presente en la carga de alimentacin, es obvio que se form en el proceso de tostacin, por la transformacin de los minerales de partida.Bornita: aparece en partculas irregulares, ( tamao de 15 mm aprox), se presenta como un producto de la desintegracin de slidos en solucin, donde calcopirita y bornita son formadas, y luego en algn lugar bornita fue transformada en Digenita. Rara vez agregados de bornita- Digenita tienen un borde de cuprita. Tambin aparece en forma independiente.Pirita: tambin aparece en partes, partculas regulares e irregulares. Rara vez se incluye calcopirita y pseudomorfosis de goethita en pirita son an ms raros.Magnetita: Aparece en partculas irregulares. Es ms frecuente asociarlo con ganga (residuos-waste). Raramente est asociada con hematita y calcopirita.Marcasita: Es un mineral raro y siempre est asociado con pirrotita. La marcasita presenta una transformacin de la pirrotita.Digenita: Rara vez est presente. Aparece en partculas irregulares o agregados esponjosos, y en el borde alrededor de la bornita. Probablemente aparece como un producto del proceso de tostacin.Calcosina: Esta raramente presente en partculas independientes de forma irregular, donde esas partculas muy a menudo incluyen minerales de ganga.Covelina: Aparece como un mineral secundario en fragmentos irregulares o agregados naturales. Principalmente, es independiente hasta que esta menos presente incrustado en calcopirita.Esfalerita: y Galena son minerales muy raros. En algunos lados ellos son intercrecidos, uno con el otro, hasta que ellos estn presentes raramente como separacin de la calcopirita en esfalerita.Goethita: Es un mineral raro. Aparece como un producto en la transformacin de la pirita.Hematita: Tambin es un mineral raro, y aparece en la alimentacin o como producto del proceso de tostacin.Cuprita: Es un mineral raro. A veces aparece en el borde alrededor de agregados raros de Digenita-bornita.Basado en los resultados obtenidos de anlisis qumicos y mineralgicos de cobre tostado se podra concluir que durante la tostacin en el reactor de lecho fluidizado, la transformacin de la calcopirita no sigue el modelo de esfrica zonarity. Los resultados obtenidos muestran que la transformacin mineralgica no procede de la periferia del centro de la partcula, pero en la forma de separacin laminar. Esto es ilustrado en las micrografas, dadas en la Figura 2.En el proceso de tostacin, mayores sulfuros de cobre y minerales de hierro transformados en sulfuros menores, y disociaciones de azufre oxidado a dixido de azufre. Durante la tostacin de la calcopirita-pirita cargada en el reactor de lecho fluidizado, una completa transformacin de pirita y una transformacin parcial de calcopirita a bornita y pirrotita es desarrollada, porque el tiempo de retencin de las partculas en el rea de reaccin es muy corto, as debido a esto el concentrado de sulfuro de cobre tostado en fluo-solid en el reactor es incompleta.El concentrado de cobre tostado contiene aproximadamente los mismos elementos como concentrado, excepto que su contenido qumico cambi. Cantidades de azufre desde el sulfuro son significativamente decrecientes, cantidades de xido se incrementan y componentes evaporables desde algunas sustancias perjudiciales decrecen.Los resultados de las investigaciones experimentales muestran certeras variaciones respecto los datos de la literatura. Contrariamente al modelo previo del proceso de tostacin no hay calcosina en aguas residuales. La calcopirita en condiciones presentes en el reactor no se transforma en calcosina. Por lo tanto, es necesario para el estudio de procesos de oxidacin y transformacin de cobre complejo y sulfuros de hierro en el proceso de tostacin que permite el reconocimiento del modelo real del proceso en fluo-solid en el reactor.En el proceso de produccin, la imagen real del desarrollo del proceso de transformacin es completamente diferente que el modelo terico caso a caso, algunas formas morfolgicas diferentes de transformacin son notadas: separacin laminar, separacin a lo largo de direcciones privilegiadas, etc.

Mtodos experimentalesEl concentrado de calcopirita, desde el proceso pirometalurgico tradicional de extraccin de cobre en la minera del cobre y la fundicin Bor compleja fue la carga de partida. La tostacin del concentrado de calcopirita en el reactor de lecho fluidizado se hizo usando las siguientes condiciones estndar en el proceso: flujo de aire 24.000-25.000 Nm3, flujo de agua de refrigeracin 1-2 m3/h, temperatura 670C, tiempo de tostacin 90 segundos, donde la capacidad de carga vario entre 45-55 t/h.Despus de la operacin de tostacin, muestras tostadas de agua residual y rebose fueron tomadas. Platos para el muestreo son hermticamente cerrados para prevenir la oxidacin de los componentes efluentes, y para el objetivo de obtener buenos resultados en el anlisis qumico. Para realizar la tarea conjunto con respecto a la transformacin de productos durante la tostacin, una investigacin detallada de muestras fue llevado a cabo por el uso de adecuados mtodos: anlisis qumicos, difraccin de rayos x y microscopia del mineral. Las muestras fueron analizadas qumicamente usando procedimientos estndar. El anlisis de rayos X probado en muestras fue llevado a cabo en un dispositivo SIEMENS con Cu- antictodos y emisin de filtrado por Ni-filters con un voltaje de 40kV y una intensidad de corriente de 20mA. Los datos utilizados de la literatura en comparacin con los valores calculados de interflat distancias fueron tomadas desde el archivo de la tarjeta de ASTM y the Joint Commite on Powder Diffraction Standard. La microscopia del mineral fue llevado a cabo en el microscopio Leitz-Ortolux en luz reflejada.Conclusin

En el proceso de tostacin de carga de concentrado de cobre en el reactor de lecho fluidizado, la pirita y parte de la calcopirita son disociados y transformados en cobre ms estable y sulfuros de hierro: bornita y pirrotita, y parte de la calcopirita permanecer sin cambios.El desarrollo de la bornita desde la calcopirita es a lo largo de direcciones privilegiadas, pero no concntrica desde la periferia al centro.Las reacciones de transformacin del mineral no son completas, i.e. ellas son desarrolladas solo parcialmente, quienes son el resultado de tiempo insuficiente, inadecuada temperatura o no llenar los otros, as como por ejemplo, el tamao de partcula.