Procesos Extractivas I

8/17/2019 Procesos Extractivas I

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PROCESOS DE RECUPERACION DEL ZINC

PROCESO DE FABRICACIÓN DE ZINC

PROCESO DE RECUPERACION DEL ZINC

RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CONCENTRADOSLa principal materia prima de la fábrica de zinc está constitida porconcentrados de slfro de zinc! procedentes de diferentes minas"Además de los concentrados slfrados de zinc! se recibe la calcina"TOSTACIÓN Y DEPURACIÓN DE GASES La tostaci#n del concentrado se realiza en tres $ornos! del tipodenominado de lec$o %ido! c&as capacidades de tostaci#n son '((!)((! & *+( toneladas diarias de concentrados" En esta fase! el concentrado se testa con aire! formándose #,ido de

zinc -ZnO.! denominado calcine! & di#,ido de azfre /aseoso -SO0.! 1eposteriormente se transforma en ácido slf2rico -30SO). na 4ezenfriado & pri5cado el /as 1e sale de los $ornos de tostaci#n"Asimismo se ori/ina 4apor de a/a 1e se emplea para laato/eneraci#n de ener/6a el7ctrica as6 como fente de calor en lasetapas de li,i4iaci#n & pri5caci#n" Las di4ersas fracciones de calcine!tras ser refri/eradas &! en s caso! molidas! se transportan a nos silosde almacenamiento"

DIAGRAMA DE PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ZINC

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RECUPERACION POR EL PROCESO DE ELECTROLISIS

DESTILACION CONTINUA DE ZINC.

GENERALIDADES:

Coste más bao de prodcci#n"

)"> Condiciones de trabao meores & disminci#n de los costos de manode obra"

+"> G7todo de fsi#n de menas 1e no es ase1ible al procesotradicional

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"> Obtenci#n de cantidades menores de pol4o azl" Se presenta nes1ema de esta instalaci#n! Los pasos principales 1e inter4ienen en lapreparaci#n & destilaci#n de la mena son los si/ientesF

BRIQUETEADO.

Las bri1etas se preparan a partir de na mezcla de ( a ?;' partes demena tostada & )( a '( partes de material carbonoso" Este a/enteredctor pede estar constitido e,clsi4amente por carb#n bitminosoo por di4ersos proporciones de carb#n bitminoso! 5nos de antracita oescarabilla de co1e" Por re/la /eneral! todos los componentes de lacar/a deben tener n tamaBo comprendido en 0( & 0(( mallas! conobeto de lo/rar la resistencia & la porosidad necesarias" Losconstit&entes se a/lomeran! empleando rodillos de mezcla & destilaci#ncon le6as slf6ticas! al1itrán! brea o n a/ente de acondicionamientoanálo/o" Uno de los factores esenciales del proceso es 1e estasbri1etas indi4idales 1e constit&en la car/a! deben conser4ar s

forma en el trascrso de todo el per6odo de redcci#n! con obeto de 1eella manten/a s porosidad" Las bri1etas se calientan directamentecon los /ases residales 1e proceden del $orno de redcci#n! siendo latemperatra 5nal de co1izaci#n de ?+( a =((HC" 9anto la 4elocidadcomo el m7todo de co1izaci#n dependen en /ran parte de la cantidad &calidad del carb#n bitminoso de 1e se dispone" Se $a lo/rado obtenerbri1etas de co1e 1e contienen entre el ;+ & el +( por ;(( de carb#nbitminoso" En al/nos casos se $a comprobado la /ran 4entaa desecar las bri1etas antes de proceder a la co1izaci#n! pero! re/la/eneral! se peden co1izar directamente las $2medas a medida 1esalen de la prensa"

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DESTILACION

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La destilaci#n se lle4a a cabo en retortas 4erticales de nos ?"+ m" dealtra & na secci#n rectan/lar de" (!' 8 ;!* m" El material de retortaes carbro de silicio! con ntas empa1etadas con carbro de silicio/ranlado & /ra5to para e4itar el escape de 4apores & permitir nae,pansi#n na contracci#n independiente" La retorta se alimenta

discontinamente por la parte sperior & se descar/a de forma continapor la inferior! pro4ista de n cierre estanco de a/a para e4itar elescapo de :apores" La retorta se calienta con /as de /enerador! & n$orno de este tipo deber6a 4aporizar ;+( @/" De cinc cada 4einticatro$orasm0" De sper5cie calentada na temperatra de ;"'((HC"! con n6ndice de eliminaci#n de = por ;((! & de recperaci#n del =0 por ;(("

CONDENSACIÓN

La condensaci#n pede lle4arse a cabo en condiciones mac$o meores1e en el sistema discontino! pes e,iste n sministro contino de/ases! & la composici#n & temperatra constantes permiten el

fncionamiento da /randes condensadores en condiciones m&niformes" La prolon/aci#n 4ertical de la retorta permite completar lareacci#n de redcci#n! as6 como 5ltrar el pol4o azl & el #,ido de cinc delos /ases" El condensador en s6! 1e está constrido con planc$as decarbro de silicio! centa con de %ectores alternados 1o dan l/ar a n%o trblento & en zi/>za/! a n 6ndice ele4ado de transporte t7rmico"El condensador está di4idido enF

;. na parte fr6a! donde se efect2a n enfriamiento rápido! &

0. n sministro de zinc! donde el enfriamiento lento para obtener cincfndido" E4ita la formaci#n de pol4o azl! los /ases de escape se en46an

a n la4ador! donde se reco/e el pol4o de de cinc & el /as -CO. seemplea combstible! 1e aporta el 0( por ;(( del calor necesario! Elpol4o de cinc & el azl se 4el4en a circlar"

VENTAJAS

;"> Gecanizaci#n completa de las operaciones de car/a & descar/a

0"> retirada del material condensado en /randes car/as -;"0+ toneladas.

'"> Ele4ada recperaci#n & baa car/a de circlaci#n -* por ;((.

)" Rendimiento t7rmico m& ele4ado "debido a la natraleza contina

del proceso! empleo de retortas "ma&ores 1e tienen menores perdidasde calor! recperaci#n del calor de los /ases del condensador &tilizaci#n de los /ases residales para pre calentar el aire! para secarco1e & para prodcir ener/6a"

+" :ida media de la retorta de tres a cinco aBos! debido al m7todo deconstrcci#n & a las condiciones de operaci#n niformes"

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REDUCCIÓN DEL ÓXIDO DE ZINC POR EL METANO

Se $a s/erido el empleo del metano o /as natral como a/enteredctor del #,ido de cinc" 9eniendo en centa las 4entaas 1e seenmeran a continaci#n! en el pasado se $an realizado mc$osintentos para lle4ar a cabo esta redcci#n! pero el proceso no $a tenido7,ito con reacci#n 1e tiene l/ar es la si/ienteF

ZnO J C3) K Zn J CO J 030

;"> Sobre la base del poder redctor 1e se dedce de la ecaci#nanterior! '0+ m'" De metano redcen na tonelada de cinc! mientras1e redcci#n de la misma cantidad de este metal re1iere natonelada de carb#n" Si! además! las instalaciones están localizadas en

las pro,imidades de los &acimientos de carb#n o de metano! el costede 7ste será del orden de la d7cima parte del del carb#n"

0"> En n $orno de retorta tradicional 1e emplea carb#n! el carb#nendot7rmico de la reacci#n tan s#lo sministra el ;; por ;(( del calornecesario! pero le reacci#n más arriba indicada /enera na cantidad"0!? 4eces ma&or 1e la reacci#n con el carb#n"

'"> Desde el pnto de 4ista termodinámico pede demostrar metano este#ricamente m& sperior al carb#n" Por s6 mismo el inestable &!an1e la disolci#n es lenta a ?+(H C"! &a es m& a 0+(HC"! & a esta2ltima temperatra la mezcla de e1ilibrio contiene 0"+ por ;(( de

metano & =?!+ por ;(( de $idr#/eno! reslta dif6cil mantener el contactoentre el /as redctor & el #,ido de cinc" Una car/a constitidae,clsi4amente por #,ido >de cinc tender6a "a empa1etarse! & el /as ase/ir los caminos de m6nima resistencia a tra47s de la car/a de laretorta" Con el a/ente redctor carbonoso! la car/a está más abierta! se$ace más porosa a medida 1e el carb#n se o,ida & el #,ido de carbonose /enera en mc$os pntos dentro de na car/a bien mezclada" Parae4itar esta di5cltad se $a propesto 1e el proceso se efect2e en naretorta 4ertical contina! en la 1e la car/a se encontrase enmo4imiento" En el crso del desarrollo de la retorta contina actal seensa el empleo del M,ido de carbono! pero se encontr# 1e la

redcci#n era incompleta! a menos 1e el a/ente redctor seincorporase a la bri1eta con el #,ido de cinc" En carto l/ar! se cree1e podr6a re/istrarse na ma&or prodcci#n de pol4o azl" Si laredcci#n se lle4ase a cabo a na temperatra del orden de tan s#lo*?=HC"! el carb#n formado por la disociaci#n del metano! no reaccionar6ade modo contino con el #,ido de cinc o con el an$6drido carb#nico ana temperatra tan baa" An1e el contenido en an$6drido carb#nicopdiera ser bao! es m& posible 1e el de 4apor de a/a fese alto! &

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no o ambos de estos compestos tender6an a re o,idar el cinc en elcondensador"

FUSIÓN DIRECTA.

Se $an realizado mc$os intentos para obtener cinc l61ido por fsi#n

directa en $orno de cba a presiones moderadas o ele4adas" Poreemplo! se $an realizado 4arios intentos para emplear la reacci#n"

0ZnO J ZnS K 'Zn J SO0

De modo parecido al caso de la con4ersi#n del cobre" Los cálclostermodinámicos $an pesto de mani5esto 1e a temperatras baasesta reacci#n tiende a proceder en sentido opesto & 1e el cinc redce7l an$6drido slfroso para formar slfro & #,ido de zinc! de modo casicompleto" A ?0?HC" La reacci#n a2n prosi/e en sentido in4erso & a

;"00?HC -temperatra de na retorta de cinc. parece ser 1e la reacci#nindicada solamente tendr6a l/ar en n /rado m& pe1eBo &! además!al condensarse! e in4ertirse la reacci#n! el cinc dar6a #,ido & slfro" Sise emplease na capa protectora de carbono para redcir el an$6dridoslfroso a 4apor de azfre! el azfre as6 prodcido tambi7n! slfrar6a elcinc" Si se emplea el $orno de cba tradicional! la primera di5cltad con1e nos enfrentamos es la dilci#n de los /ases con nitr#/eno & #,ido decarbono! 1e! en connto! representan na cantidad ne4e 4ecesma&or 1e la de 4apor de cinc" 3abi7ndose redcido as6 la presi#nparcial del cinc! ser6a imposible licar na! ele4ada proporci#n de 7ste &na fracci#n se eliminar6a con los /ases" En se/ndo l/ar! si no

empleásemos el $orno de cba tradicional! podr6amos tilizar o,6/eno osministrar calor por condcci#n! pero ambos m7todos son m&costosos" En tercer l/ar! las di5cltades 1e sr/ir6an en elfncionamiento de n $orno de cba a presiones ele4adas ser6an/randes & la constrcci#n cara"

DEPOSICION ELECTROLITICA DEL CINC

GENERALIDADES.

3ace más de setenta aBos 1e se sabe 1e el cinc pede depositarse

por electr#lisis a partir de ss solciones! an1e $asta ;**( no serealiz# nin/2n ensa&o para apro4ec$ar esta propiedad a escalaindstrial" 3asta ;=;) se ensa&aron 4arios procesos 1e empleabansolci#n de clorro de cinc & de slfato de cinc! pero sin" e seobt4iese n 7,ito comercial seBalado" Las imprezas se separan de ladisolci#n & 7sta se electroliza entre cátodos de alminio & ánodos deplomo para prodcir n cinc de na preza m& ele4ada" El desarrollo deeste proceso se debi# a la necesidad de poner a pnto al/2n m7todo

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1e permitiese el tratamiento de las menas compleas plomo plata! lama&or parte de las cales contienen $ierro & cobre! & 1e! alconcentrarse! dan n prodcto 1e tan s#lo contiene del '( al )( decalcinaci#n diferencial tratan! por este proceso! concentrados 1econtienen más mente! sin embar/o! con los perfeccionamientos

introdcidos en la %otaci#n diferencial se tratan! por este proceso!concentrados 1e contienen más del +( de cinc"

TOSTACIÓN

El obeto de este paso es la con4ersi#n más completa posible del slfrode cinc en #,ido de cinc & slfato! pero deber6a formarse 2nicamente lacantidad de este 2ltimo necesaria para satisfacer la demanda de ácidode la instalaci#n en condiciones normales &! por consi/iente! cal1iere,ceso debe desec$arse o netralizarse para e4itar 1e se forme ácidoen el sistema" En 4ista de 1e las necesidades de ácido del proceso sonbastante pe1eBas! sele ser s5ciente la presencia! en el prodcto

calcinaba de n 0>' de azfre en forma de slfato" Las p7rdidas deácido a 1e $emos $ec$o referencia se re/istran en la forma de slfatosinsolbles & de disolci#n 1e se arrastra con el resido"

Canto ma&or es la relaci#n de resido a prodcto calcinado! tantomenos ase1ible es a17l al la4ado con a/a! & canto ma&or elcontenido de cinc de la" Solci#n! tanto ma&or es la p7rdida de slfatossolbles! mientras 1e canto más ele4ado es el contenido de plomo &cal del prodcto calcinado! tanto ma&or será la p7rdida de slfato enforma de sales insolbles" Es tambi7n esencial 1e en la tostaci#n no seemplee na temperatra demasiado alta! debido a la formaci#n de

ferrita de cinc -ZnO "Qe0O'.! 1e es insolble en ácido slf2rico dilidocalienteF La formaci#n de esta ferrita depende del contenido de $ierrodel concentrado! de la temperatra a 1e se lle4a a cabo la" 9ostaci#n!de la natraleza & asociaci#n del cinc & del $ierro! & del tiempo detostaci#n" La 2nica recomendaci#n 1e se pede $acer es 1e latemperatra sea la más baa posible -n má,imo de ((> +(HC".!especialmente si el contenido de $ierro es ele4ado" En el caso deconcentrados 1e contienen na /ran cantidad de plomo" Debeprocederse tambi7n "con cidado! por1e la /alena se fnde! forma nacostra dra en el crisol! debao de los rastrillos! & tambi7n se depositaencima de las part6clas de mena de cinc! impidiendo s tostaci#n a

fondo" Se eliminan al/o de ars7nico & antimonio por 4olatilizaci#n" En latostaci#n! na parte del cobre se combina" Con el $ierro para formar naferrita insolble en ácido slf2rico dilido" Si la temperatra del crisolsperior es demasiado alta! pede perderse al/o de plomo por4olatilizaci#n" En la tostaci#n se forma al/o de slfato ferroso solble! &como 7ste se precipita en el pr#,imo paso! ello tiene por resltado 1eel resido ofrezca na ma&or resistencia al Paso da a/a de la4ado" Enla instalaci#n de 9rail! la tostaci#n %as$ se está empleando con mc$o

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7,ito" La capacidad de" Los tostadores se $an amentado de '' a ?(toneladas$omo4einticatro $oras! & se prodce na cantidad menor deferrita & n /as de calidad meor" Una parte del an$6drido slfroso seredce con carbono & se recpera como azfre ele>mental" De paso!diremos 1e! empleando calderas de recperaci#n! se recpera de los

/ases tra/antes 0 C:" De ener/6a por tonelada de concentrado tostado"LIXIVIACIÓN

La primera 5nalidad de la li,i4iaci#n es la de disol4er todo el slfato 4 el#,ido de cinc! contenidos en el concentrado tostado! con ácido slf2ricolido procedente de las cbas electrol6ticas" Des/raciadamente! el$ierro! el ars7nico! el antimonio! el silicio! cl alminio! el cobre! el cadmio& los otros metales tambi7n se disel4en & deben separarse antes 1e ladisolci#n se someta a la electr#lisis" La ma&or parte de las imprezasmás arriba mencionadas se separan! como parte de la operaci#n deli,i4iaci#n! netralizando el ácido "slf2rico precipitándolas con $idr#,ido

& slfato f7rrico" Para ello se emplea prodcto calcinado! pero laoperaci#n debe realizarse con cidado! &a 1e! de no ser as6! tendrál/ar na ele4ada p7rdida de cinc en el resido! en forma de #,ido" Si elprodcto calcinado no contiene la cantidad s5ciente de $ierro solble!es necesario proceder a la adici#n tanto de 7ste! como de di#,ido deman/aneso! con obeto de o,idar todo el $ierro ferroso" Las reacciones16micas 1e inter4ienen son las si/ientesF

0QeS(! J 030SO) J GnO0>>T Qe0-SO).'J GnSO) J 030O

Qe0-SO).' J 'ZnO J '30O> > 0Qe-O3.' J 'ZnSO)

De las reacciones arriba seBaladas se dedce 1e todo el ácido slf2ricocombinado con el $ierro se tiliza e4entalmente para disol4er el #,idode cinc & 1e el $ierro se precipita como $idr#,ido f7rrico! 1e absorbeel ars7nico o el antimonio! o se combina con ellos para formar! saIesbásicas e insolbles! separando completamente estos elementos de ladisolci#n" En la li,i4iaci#n 2nica! el prodcto calcinado se aBade alelectr#lito /astado! $asta 1e la acidez se redce al ni4el más baoposible 1e sea compatible con na recperaci#n satisfactoria del cinc-(!' a (!+ por ;(( de ácido slf2rico." A continaci#n el ácido restante senetraliza con piedra caliza o lec$ada de cal para precipitar el $ierro! las6lice! la al2mina! el ars7nico & el antimonio presentes! & coa/lar la

plpa para proceder a las operaciones de sedimentaci#n & 5ltraci#n"Corrientemente! la 2nica sti5caci#n para el empleo del sistema 2nicoes redcir el costo de la planta! &a 1e la operaci#n de netralizaci#ndebe realizarse con mc$o más cidado 1e en el sistema doble" En lali,i4iaci#n doble! todo el prodcto calcinado se aBade a na "parte delelectr#lito /astado! para dar n e,ceso de #,ido de cinc con res>pecto alnecesario para efectar la netralizaci#n completa del ácido presente!precipitar las imprezas & coa/lar la plpa" Los prodctos s#lidos de

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esta li,i4iaci#n se espesan & el prodcto 1e procede de los esperadoresse li,i4ia! con o sin 5ltraci#n! con la cantidad s5ciente de electr#litoa/otado para disol4er el #,ido de cinc en e,ceso & acidi5car la plpa-("' a (!+ por ;(( 30SO)." A continaci#n! se 5ltra & la disolci#n sedisel4e a la primera li,i4iaci#n! donde se mezcla con el electr#lito

/astado restante! para formar la primera disolci#n de li,i4iaci#n" En la er/a indstrial! la se/nda li,i4iaci#n se sele desi/nar con el nombrede -acida. para distin/irla de la primera! llamada -netra." En lali,i4iaci#n doble! la primera li,i4iaci#n tiene mc$o más de paso! depri5caci#n 1e de operaci#n de li,i4iaci#n" La li,i4iaci#n pede lle4arsea cabo en n a/itador de tipo Pac$ca"! como el 1e se presenta en la5/ra le! o en al/nos de a/itaci#n mecánica" El a/itador Pac$cafnciona basado en el principio de la sstentaci#n de aire! & consta den cilindro de acero de ;( m" de altra & ' de diámetro con n fondo enforma de cono para facilitar la separaci#n del resido" En el 47rtice delc#mo se encentra na 4ál4la de comperta! a tra47s de la cal se

descar/an los contenidos del dep#sito na 4ez conclido el per6odo dea/itaci#n" En el centro del dep#sito se encentra la"

Sstentaci#n de aire! o colmna alimentadora! de 0+ cm" de diámetro!abierta en ambos e,tremos! & 17" Se e,tiende desde nos ( cm" porencima del 47rtice del cono $asta el ni4el de la plpa en el dep#sito"Esta colmna alimentadora está seta 5rmemente contra los lados deldep#sito principal" En el e,tremo inferior abierto se encentra na

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pe1eBa tber6a por la 1e se introdce n c$orro de aire comprimido"La sstentaci#n de aire 1e as6 se forma ele4a la plpa en la colmnaalimentadora & la descar/a en la parte sperior del dep#sito!lo/rándose! as6! na a/itaci#n & circlaci#n m& e5cientes" Por re/la/eneral! se emplea como aparato discontino! pero pede efectarse

na cone,i#n lateral para lo/rar na operaci#n contina en combinaci#ncon otros a/itadores" Qrecentemente! es necesario espesar la plpadesp7s de la a/itaci#n & antes de in 5ltraci#n! empleando n espesadorDorr" En connto! la plpa ácida no se sedimenta con tanta rapidezcomo la netra coa/lada"

FILTRACIÓN.

Este es no de los problemas más /ra4es 1e se planteanV pes no solo>e,iste na /ran probabilidad de 1e se re/istre na ele4ada p7rdida de

cinc por arrastre en la solci#n! sino 1e tambi7n cabe 1e la capacidadde los 5ltros e redzca cando los precipitados /elatinosos de los$idr#,idos de $ierro & de alminio & de s6lice en la plpa forman natorta de" Dif6cil maneo" En el proceso tradicional de acidez baa! el 5ltromás empleado es el de 4ac6o tipo tambor! an1e e,iste na tendenciaa emplear la decantaci#n en contracorriente" El 5ltro rotatorio Wrt se $aimpesto mc$o en a1ellas instalaciones" e tratan solcionescalientes concentradas! tales como las prodcidas en 7l" Proceso 9ainton!de acidez ele4ada" Este 5ltro! tiene las si/ientes 4en>taas"

;" Reparaci#n & constrcci#n sencilla"

0" Qorma na torta niforme en cales1iera condiciones"'" Permite n la4ado m& e5ciente"

)" Permite manear disolciones concentradas calientes" Este 5ltrosolamente pede tratar material /ranlar &! en ocasiones! see,perimenta al/na di5cltad en desaloar la torta"

PURIFICACIÓN.

El empleo de pol4o de cinc atomizado combinado con na a/itaci#nprolon/ada! redce estas imprezas al ni4el necesario" La eliminaci#n delos 2ltimos 4esti/ios de cobre re1iere n li/ero e,ceso deF pol4o" De

cinc! pero la del> cadmio e,i/e! además! na a/itaci#n prolon/ada" Ladescar/a del dep#sito de pri5caci#n! 1e pede ser de los tiposPac$ca o de a/itaci#n mecánica! se en46a directamente a 5ltros" O adep#sitos de espesamiento & 5ltros! con obeto! de recperar el resido!1e tiene n considerable 4alor comercial! como consecencia del cobre& cadmio 1e contiene"

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Al lle/ar a este pnto la resolci#n! 1e &a está preparada para laelectr#lisis! deber6a encontrarse dentro de los si/ientes l6mites decomposici#nF

COMPARACIÓN DE LAS LIXIVIACIONES DISCONTINUA Y CONTINUA.

An1e el sistema contino de li,i4iaci#n se adapta bien a las /randesinstalaciones! donde tanto la car/a corno la natraleza de las menas sonfactores constantes! las 4ariaciones e,perimentadas por cal1iera deestos dos factores determina 1e el control preciso de los pasos depri5caci#n sea m& dif6cil! & si penetran en la sala de cbas solcionesimpras! peden trastornar el rendimiento de operaci#n o contaminar elcine" Depositado" Por otra parte! si se emplea n sistema de li,i4iaci#ndiscontina! el operador está en condiciones de controlar todos losdep#sitos" En na instalaci#n /rande 1e tiliza este sistema! paraprodcir cátodos de cinc del ==!== todos los dep#sitos se" Gantienenen reser4a $asta 1e el análisis 16mico pone de mani5esto 1e lasimprezas se encentran dentro de los l6mites e,i/idos" Es más! en elsistema discontino se recpera na proporci#n mc$o ma&or delcontenido de cinc del calcinado! por1e peden aBadirse pe1eBascantidades & se obtiene na disolci#n de n carácter bastante másnetro" El consmo de aire es ma&or en el sistema contino 1e en eldiscontino! &a 1e es preciso mantener la a/itaci#n en todos losdep#sitos drante la totalidad de las 4einticatro $oras! para e4itar lasedimentaci#n & el atascamiento de los sstentadores de aire! mientras1e en el sistema discontino se 4ac6a completamente cada dep#sito al5nal del per6odo de li,i4iaci#n & el aire s#lo se emplea drante esteper6odo" Por otra parte! los /astos de mano de obra & reparaci#n sonmás baos en la li,i4iaci#n contina! & la Operaci#n en s connto esmc$o más sencilla" La capacidad por tan1e es mc$o ma&or! & senecesita n! n2mero menor de nidades para la li,i4iaci#n & elalmacenamiento del prodcto calcinado" Además! $asta na diferenciamenor de ni4el entre los distintos tan1es de li,i4iaci#n & losespesadores! &a 1e a17llos se descar/an por la parte sperior en 4ez

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de por la inferior" ResmiendoF desde ;='+ se re/istra na crecientetendencia a emplear el sistema discontino! debido al $ec$o de lasespeci5caciones indstriales son de /rado 1e el fabricante encentradi5cltades en obtener zinc de la preza necesaria en las condicionesde control menos %e,ibles del sistema contino"

TRATAMIENTO DEL RESIDUO DE LA LIXIVIACIÓN

Además de slfato de cinc! ferrita! slfro de cinc & solci#n arrastrada!este resido contiene cantidades 4ariables de plomo! cobre! plata! oro!ars7nico & antimonio" El m7todo de tratamiento o! en resmidascentas! el 1e el resido se trate o no! depende completamente de lascondiciones de la instalaci#n del mercado" El resido pede someterse alos si/ientes tratamientosF

;" Ddado a Una fndici#n de plomo para formar parte de la car/a de lestostadores Di/$t>Llo&d &! a continaci#n! fndirlo en n $omo da cba

para recperar el plomo! la plata & el oro"0" :olatilizarlo a na temperatra ele4ada para recperar el plomo & elzinc en forma de ss #,idos"

'" 9ratado con ácido slf2rico concentrado a temperatras comprendidas(( & +(HC" Para con4ertir el cinc en slfato! a esto plantea al/nasdi5cltades aneas al tratamiento de mezclas tan corrosi4as

)" li,i4iarlo con ácido slf2rico del 0+ por ;((HC"

+" 9ratarlo con an$6drido slfroso /aseoso a +((>++(HC"

ELECTROLISIS DE SOLUCIÓN DE SULFATO DE ZINC

GENERALIDADES

En 4ista de 1e la tensi#n de descomposici#n de solciones de slfatode cinc a las concentraciones 1e se emplean corrientemente en la

electrolisis! es de 0!++ 4oltios & la del a/a de ;"?( 4oltios!aparentemente parece imposible 1e se deposite cinc en el cátodo" De$ec$o! la sobretensi#n $idro/eno en na sper5cie irre/lar de cinc esdel orden de (!* 4oltios! con el resltado de 1e! na 4ez "fe se $adepositado na capa del/ada de zinc la sper5cie de alminio! lasobretensi#n amenta brscamente! se e4ita el desplazamiento de$idr#/eno & el cinc se deposita con n rendimiento de corriente"

PROCESOS E89RAC9I:OS;'


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Relati4amente ele4ado" Sin embar/o! el mar/en" No es /rande &ademásX bastan pe1eBas cantidades de imprezas para destrirprecario"

EFECTOS DE LAS IMPUREZAS

Para 1e el proceso se realice con 7,ito! es esencial 1e el slfato detirada en la electr#lisis sea m& pro & no debe a$orrarse nin/2n

Esferzo para e4itar cal1ier contaminaci#n en el maneo de estadisolci#n "El efecto de las imprezas pede di4idirse con4enientementeen catro cate/or6asF

;" El plomo & el cadmio son de separaci#n relati4amente fácil & sir" :en2nicamente para depositarse con el cinc & comnicar propiedadesindeseables al rectal cat#dico"

0" El $ierro! el cobre! de cobalto & el n61el no se depositan! pero

contrib&en a disminir el rendimiento del proceso" S /rado deindeseabilidad es el si/ienteF el $ierro es el menos indeseable & eln61el! el más" En resmenF tienden a disminir el rendimiento enamperae de la cba mediante o,idaci#n & redcci#n alterna o pardisolci#n del cinc"

'" El antimonio! el ars7nico & el /ermanio son especialmenteperdiciales" S efecto! 1e 4a de ma&or a menor en el orden en 1e los$emos citado! es 1e se depositan con el cinc para formar n metalesponoso ne/ro de dif6cil fsi#nV tambi7n baan el rendimiento enamperae" El /ermanio! sobre todo! es m& perdicial! &a 1e basta 1ese encentren en la solci#n nas cantas partes por mill#n de estemetal para impedir completamente la deposici#n del cinc">"Afortnadamente! s presencia en las Genas de cinc es relati4amenterara"

)" En cantidades de $asta ' a ) /r"m0" el man/aneso no es perdicial"Se deposita en el ánodo como na pel6cla fan/osa de di#,ido deman/anoso! c&o 2nico Incon4eniente es el de amentar la resistenciael7ctrica" Una parte de este dep#sito se 4a al fondo de la cba & pederecperarse"

ELECTRÓLISIS.

En la electr#lisis! la disposici#n de los electrodos es parecida a laempleada en el proceso m2ltiple de a5no de cobre" Los tan1es son demadera! re4estidos de plomo! a están forrados de $ormi/#n con nameza de azfre>arena" Los cátodos son c$apas de alminio pro de n

PROCESOS E89RAC9I:OS;)


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espesor de ' a )!+! mientras 1e los ánodos son de plomo o de aleaci#nde plomo plata de = mm" De espesor" Anti/amente! la distancia entrelos centros de los electrodos era de ;( cm"! pero se re/istra" Unatendencia creciente para redcirla a ;>00 mm" En los bordes de loscátodos se colocan tiras de madera para e4itar la formaci#n de cinc

alrededor de 7stos! &a 1e inter5eren con la separaci#n del cinccat#dico" En el fondo de estos electrodos no son necesarias estas tiras"3aciendo pasar a/a fr6a a tra47s de espirales de plomo colocados enlos e,tremos de estas cbas se mantiene na temperatra de )(HC"Desde el pnto de 4ista de las imprezas! no sele ser deseable 1e latempera>tra sea ele4ada! &a 1e intensi5ca ss efectos! an1econstit&e na a&da en redcir el costo de ener/6a si $a de mantenerseel rendimiento en amperae" Además! las temperatras ele4adasparecen amentar la te>tendencias del electrodo a alabearse! lo 1etambi7n amenta el peli/ro del cortocircitado" Parece ser 1e el meorpotencial de operaci#n se encentra entre '!0+ & '!+( 4oltios! se/2n la

densidad de corriente! la temperatra la acidez! el espaciado de loselectrodos & el per6odo de deposici#n" En el proceso clásico de baadensidad de corriente! esta densidad se mantiene entre 00( & '((amperiosm0" Sin embar/o! en al/nas instalaciones en 1e se cidamás la preparaci#n del electr#lito & con temperatras del orden de+C(C! se $an mantenido densidades de corriente de nos ''(amperiosm0! con n rendimiento de intensidad del =( por ;(("

RENDIMIENTO DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE.

Este rendimiento está afectado por la presencia de imprezas en lasolci#n! la temperatra de la cba! el per6odo de deposici#n & la

relaci#n de cinc a ácido en la disolci#n" En el proceso con4encional! natonelada de cinc e,i/e '"++( @$" O '!) a '!?+ @$! por @/" De cinc"

PERIODO DE DEPOSICIÓN

An1e 7ste pede ser del orden de las carenta & oc$o $oras! se $acomprobado 1e el acortarlo casi siempre reslta en n amento delrendimiento en amperae! con el resltado de 1e en al/nasoperaciones se trabaa con cátodos de 4einticatro $oras" A medida 1ese alar/a el per6odo de deposici#n! aparecen n#dlos o protberanciasen la sper5cie del cátodo & el dep#sito se $ace más irre/lar & tiende adesprenderse de la c$apa de alminio" Por otra parte! encontramos 1e!con baas densidades de corriente -alrededor de 00( amperiosm0. &!temperatras redcidas! pede alar/arse el per6odo de deposici#n $astano4enta & seis $oras! sin 1e se re/istre na p7rdida seria en elrendimiento de la corriente! &! claro está! con el consi/iente a$orro demano de obra"

PROCESOS E89RAC9I:OS;+


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LIXIVIACIÓN DE CALCINAS DE ZINC

Este prodcto calcinado se trata con ácido slf2rico dilido -electr#litode4elto de los dep#sitos. en dep#sitos Pac$ca! 1e fncionan en serie"

En el primer dep#sito se introdce solci#n ácida nto con prodctocalcinadoV el 2ltimo dep#sito se descar/a en clasi5cadores Dorr paraseparar el material /reso" A los tan1es de li,i4iaci#n se aBadeprodcto calcina>do de cinc basta 1e se netraliza todo el ácido & seprecipitan el $ierro! el ars7nico! la s6lice! el antimonio & la al2mina" Elrebose de los clasi5ca>dores se diri/e a espesaclores -netros. para laseparaci#n de los s#lidos & de la solci#n" La plpa espesada se e,traede estos espesadores & se 4el4e a tratar con ácido en otra serie dedep#sitos Pac$ca 1e se descar/an en otros espesadores" La plpa delos espesadores se diri/e a 5ltros Oli4er & el 5ltrado se de4el4e a losprimeros dep#sitos de li,i4iaci#n con el rebose del espesador! mientras

1e la torta se en46a a na tercera serie de dep#sitos de li,i4iaci#n & deall6 a espesadores! para proceder a s sedimentaci#n" El prodctoprocedente de estos 5ltros se la4a en n 5ltro Goore! se des$idrata en el5ltro Oli4er & a torta resltante se en46a a los espesadores" Estos son detipo rotatorio! de ;* m" de lar/o & 0!? m" de diámetro 1e 1eman! /asnatral & prodcen n resido seco 1e se 4el4e a tratar en el $ornode fsi#n de plomo! & c&o análisis se da a continaci#nF

PURIFICACIÓN

El rebose de la primera serie de espesadores se en46a a dep#sitospri5cadores de a/itaci#n" Gecánica para la separaci#n! con pol4o decinc! del cobre! del cadmio & de pe1eBas trazas de ars7nico & doantimonio! Desp7s de la pri5caci#n! la solci#n & el resido sebombean a prensas Sc$ri4er para 5ltrarlos" La solci#n 5ltrada & netra!1e contiene n ;; por ;(( de cinc! se en46a a dep#sitos dealmacenamiento 1e alimentan la sala de cribas electrol6ticas"

ELECTRÓLISIS.

PROCESOS E89RAC9I:OS;


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La electr#lisis se lle4a a cabo entre cátodos de alminio & ánodos deplomo con na densidad de e corriente de ''( a '*+ amperiosm0" Elcinc depositado se! separa de los cátodos cada 4einticatro $oras" Eldispositi4o centa con ;0)* cbas di4ididas en * nidades de ;+ cbascada na! dispestas en na serie de cascadas de ? cbas cada na" El

sistema de alimentaci#n de la solci#n se dispone de tal modo! 1epede aBadirse solci#n fresca en cada cba "de la di4isi#n" Cando" Sealimenta a las cbas! la solci#n de slfato no contiene ácido libre! pero!a medida 1e el cinc se 4a separando de la solci#n! se forma ácidoslf2rico "& la solci#n -empleada para disol4er el cinc fresco delprodcto calcinado. 1e sale de la cba tiene n bao contenido de cinc-+ por ;(( apro,imadamente. & alto en ácido -;; por ;((apro,imadamente." Los cátodos de cinc se en46an al departamento demoldeo en 4a/onetas pe1eBas" La sbestaci#n recibe ener/6a a natensi#n de ;(("((( 4oltios! 1e se redce a )( para alimentar ne4econ4ertidores rotatorios sincronos de +"*(( @ilo4altios! 1e sministran

na corriente de ;("((( amperios de intensidad a +*( 4oltios detensi#n! 1e es la 1e se emplea en la sala de cbas" Uno de loscon4ertidores se mantiene en reser4a para tilizarlo en cal1iera de loscircitos de dep#sitos"Los con4ertidores rotatorios se montan en paralelocon oc$o recti5cadores de arco de mercrio! 1e sministrandirectamente na corriente splementaria de '"(( amperios a cada nade las oc$o! nidades! con lo 1e la intensidad total de la corrientesministrada es de ;'"((( amperios"

FUNDICIÓN

El cinc cat#dico se fnde en $ornos de re4erbero 1e 1eman /as

natral! empleando cc$aras de mano! & se moldea en desbastes de00!+ @ilo/ramos" Los /ases procedentes de los! $ornos se descar/an enna cámara de sacos para separar el #,ido de cinc 1e peda estarpresente" Gediante la atomizaci#n del cinc fndido con airecomprimido "se prodce tambi7n" Pol4o de cinc destinado a lapri5caci#n" Al fndir el cinc cat#dico! se forma na pe1eBa cantidadde costra 17 se desespma c el $orno & se" 9rata en tamboresrotatorios para proceder a la recperaci#n del cine fndido" La costraseca se 4el4e a tratar a lo lar/o de todo el proceso para recperar scontenido de cinc"

RESIDUOS DE PURIFICACIÓN. La torta de los 5ltros>prensa -1e se indica más abao. se dispone "enmontones para proceder a la o,idaci#n &! a continaci#nV se li,i4ia conelectr#lito ácido procedente de la sala de dep#sitos! para disol4er elcinc! el cadmio & na parte del "cobre"

PROCESOS E89RAC9I:OS;?


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El cadmio se" Recpera en forma de espona mediante la adici#n de

pol4o de cinc a la solci#n &! a" continaci#nF dic$a espona se separa de7sta en n 5ltro>prensa S$ri4er" Desp7s! la espona de cadmio se li,i4iacon ácido slf2rico dilido & se dea o,idar" El slfato de cadmioresltante se pri5ca -47ase cap6tlo Cadmio. & se electroliza en cbasanálo/as a las empleadas en la secci#n de> tratamiento de cinc" Elcadmio cat#dico se separa de los ánodos de alminio! se "fnde en n$orno el7ctrico se cela en" Di4ersas formas comerciales" 9anto losresidos de" La li,i4iaci#n inicial! corno los de la pri5caci#n del cadmio!se secan & en46an a la" Qndici#n de cobre" Por4enir del procesoelectrol6tico"

POLVO DE ZINC

El pol4o de cinc destinado a las etapas de pri5caci#n! as6 coreo tambi7na la precipitaci#n del cadmio como sbprodcto! sele fabricarse en naparato del tipo del 1e se presenta en la 5/ra 0(" El cinc se coloca ncrisol de /ra5to! c&o fondo está perforado por 4arios ori5cios de nos 'mm" De diámetro" A medida 1e el cinc sale por" Estos ori5cios! sereco/e en na corriente de aire comprimido! 1e Lo atomiza & lo en46a

na cámara de sedimentaci#n dotada de n dispositi4o para el escapedel aire -por re/la /eneral bolsas de teido. & 1e e4ita" Cal1ierp7rdida" Del pol4o de cinc" El /rado de sbdi4isi#n del Pol4o as6 prodcido está" Controlado por 4ariaciones de la presi#n del aire! del4olmen de la corriente de cinc & del diseBo & sitaci#n del ori5cio desalida con respecto al c$orro de cinc"

PROCESOS E89RAC9I:OS;*


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COMPARACIÓN DE LOS PROCESOS DE DENSIDAD DE CORRIENTEBAJA Y ALTA.

Los procesos ori/inales desarrollados en 9rail & Anaconda operaban conconcentraciones de ácido slf2rico en las cbas electrol6ticas del ordendel ;( por ;((! & empleaban na densidad de corriente de 00( a ''(amperios por m0" El proceso 9ainton emplea na solci#n 1e contiene$asta n 0' por ;(( de ácido slf2rico & densidades de corriente! de

más de ;";(( amperiosm0" Este 2ltimo proceso" 9iene la 4entaa de 1edisel4e la ferrita de cinc & na Ga&or cantidad de $ierro! permite napri5caci#n meor! prodce" Una cantidad de cinc tres 4eces ma&or pornidad de" Sper5cie del cátodo! meora la 5ltraci#n & es más compacta"Por otra parte! tiene las si/ientes des4entaasF

;. Costo de calentar las solcionesV

0. corrosi#n pro4ocada por el ácido ferteV

'. na in4ersi#n de primera instalaci#n i/al o ma&or a la del otroproceso análo/a! para! En al/nas instalaciones! el prodcto calcinadopasa por encima de n separador ma/n7tico 1e lo di4ide en ferrita & eno,ido

PROCESOS E89RAC9I:OS;=


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A continaci#n! la ferrita pede someterse a n tratamiento especial conácido caliente ferte! con lo 1e se lo/ra amentar la recperaci#n" 9otaldel cinc"

UTILLAJE.

Ambos procesos son caros & dif6ciles! pes el material de lasinstalaciones debe ser resistente al ácido slf2rico & a los slfatosmetálicos! El plomo &" La madera se emplea corrientemente para laconstrcci#n de a1ellas" Porciones 1e se encentran en contacto conel ácido! & el plomo! el cobre o el bronce en a1ellas e,pestas a laacci#n de las solciones ácidas o netras 1e contienen cobre"

PROCESOS DE VAPORIZACION (METAL)

GENERALIDADES.

En l6neas /enerales! la operaci#n consiste en la tostaci#n de los

concentrados slfrosos! la con4ersi#n del an$6drido slfroso en ácidoslf2rico! la preparaci#n de n prodcto sinterizado de estrctraresistente a partir del calcinado! la tritraci#n & ordenaci#n por tamaBosdel co1e! la redcci#n de la mezcla co1e>prodcto sinterizado porprocedimientos electro t7rmicos! la condensaci#n del 4apor de cincdesprendido para para obtener cinc metálico #,ido de cinc & latilizaci#n de /as #,ido de carbono"

INSTALACIÓN DE SINTERIZACIÓN.

Para eliminar el cadmio! el azfre & el plomo & obtener n prodctosintetizado de tamaBo & >composici#n tales 1e permite 1e el 6ndice

de rotra se manten/a en n m6nimo drante el descenso de la car/a atra47s del $orno el7ctrico! se emplean en má1inas del tipo Da4i/$>Llo&d" Los componentes del sintetiza do sonF prodcto calcinadoprocedente de la instalaci#n de tostaci#n! 5nos de retorno! arena des6lice! co1e tritrado! 5nos tamizados" De los residos del $orno! pol4ode la instalaci#n de sinterizaci#n! pol4o de los colectores & pol4osrecperados del $orno con n ;; por ;(( de a/a" El prodctosinterizado 1emado se $ace pasar a tra47s de tamices de malla de ;=!;0!? & !' mm" Los tamaBos speriores se emplean para re/lar la car/adel $orno & los" Inferiores se de4el4en para formar parte de la mezclacrda" El calor se sministra por la combsti#n del co1e tritrado! del

carbono de los 5nos del resido & del slfro residal" Una tonelada deconcentrado seco prodce nas (!*' toneladas de prodcto calcinado &Va s 4ez na tonelada de 7ste da ;!;? toneladas de" Prodctosinterizado de tamaBo controlado! o sea! (!=? toneladas de Prodctosinterizado por tonelada de concentrado seco" La 4elocidad deprodcci#n del sinterizado de tamaBo controlado es de nos '!+ @/" Porm0 de sper5cie del emparrillado & por minto" Por t7rmino medio! la

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composici#n del prodcto sinterizado es la si/ienteF +=!*= por ;(( decinc! (!('? por ;(( de plomo! (!((? por ;(( de cadmio! =!( por ;(( de$ierro & (!+ por ;(( de azfre"

PREPARACIÓN DEL COQUE.

En este caso se emplean mendos & escarabilla de co1e obtenidos enlos $ornos de sbprodctos" El co1e escarabilla! se tritra $asta ntamaBo de (!'+ cm" para emplearlo en el $orno el7ctrico! mientras 1eel de tamaBo inferior se tritra! nto con los mendos! en molinos debarras basta n tamaBo de ;( mallas para emplearlo en la má1ina desinterizaci#n" El consmo total de co1e es de (!*+ toneladas portonelada de cinc prodcido! de c&a cantidad (!0? toneladas estáconstitida por 5nos empleados para la sinterizaci#n & (!+* por el co1eempleado en! los $ornos el7ctricos"

REDUCCIÓN DEL CINC.

Esta redcci#n se lle4a a cabo en el $orno de cba cerrada en la partesperior por el distribidor $orizontal & rotatorio de alimentaci#n de lacar/a! & en la inferior por na mesa rotatoria con4e,a" A tra47s de lapared del $orno! en la parte sperior de la cba! sobresale n /rpo deelectrodos! mientras 1e otro está sitado en el fondo" Los electrodosconsmen na intensidad" De corriente de )?+ amperios por circitoelectr#dico & tiene na lon/itd de ;*( cm" & na secci#n de ?* cm0V seconsmen nos 0!0+ @/" Por tonelada de cinc prodcido" Estoselectrodos están colocados en posici#n inclinada! formando n án/lode '(( con la $orizontal! con obeto de impedir en lo posible el descensode la car/a" La profndidad de inserci#n es de 0?!+ cent6metros en el

caso de los speriores & de 0( cm" en el de Ios inferiores" Laalimentaci#n del $orno está constitida apro,imadamente por4ol2menes i/ales de co1e & de prodcto sinterizado" El "/ran e,cesode co1e sobre" El 1e se re1iere te#ricamente permite lo/rar naele4ada estabilidad el7ctrica & tiende a redcir la a/lomeraci#n de losconstit&entes! Las temperatras si/en el es1ema de distribci#n dela electricidad & alcanzan s pnto más alto a lo lar/o de! la l6nea centralde 7ste"

El $orno está re4estido de ladrillo de la menor permeabilidad! porosidad& contenido de al2mina posibles" El lado inferior del distribidor

rotatorio! as6 corno el tec$o del anillo de 4apor & del condensador! esre4estido de Carbofa," Debao del anillo de 4apor se emplean blo1esfndidos de mllita" El carbono estrctral tiene n coe5ciente dee,pansi#n bao

PROCESOS E89RAC9I:OS0;


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Una condcti4idad t7rmica ele4ada & na /ran resistencia atemperatras ele4adasV pero debe manearse cidadosamente! e4itando1e entre en contacto con el aire & con el an$6drido carb#nico & 1eemplee corno carbono de redcci#n! & no sitarlo donde peda interferirla circlaci#n de electricidad" El consmo por tonelada de cinc prodcido$a sido de nos 0) @/" De ladrillo refractario & ar/amasa & ;!= @/" Decarbro de silicio" El resido del $orno se $ace pasar por n tamiz de;!=0 cent6metros de malle! el de tamaBo inferior a 7ste se desec$a!teniendo en r centa 1e la ma&or parte del cinc se $a eliminado! & los5nos se tratan con rodillos ma/n7ticos para obtener tres fraccionesma/n7ticas & na no ma/n7tica" El co1e se recpera de esta 2ltima portratamiento nemanectico &! se/2n la composici#n & las e,i/encias delsistemaV se de4el4en proporciones 4ariables de los tres primerosprodctos a la instalaci#n de sinterizaci#n"

CONDENSACIÓN

Los e,periencias anteriores psieron de mani5esto 1e los m7todosclásicos de condensaci#n del cinc a partir de la inercia del 4apor de estepeal & del #,ido de carbono 1e se elimina por la parte sperior del$orno! no s#lo resltar6an en na e5ciencia m& baa de condensaci#n! o1e e,i/ir6a el empleo de condensadores enormes! sino! 9ambi7n! en la

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formaci#n de /randes cantidades de pol4o azl" El condensadordiseBado se basa en el bien conocido del de c$orro de 4apor! empleado

En las instalaciones 16micas" Sin embar/o! $bo >1e Utilizar ne4osmateriales de constrcci#n debido a la acci#n entre el cinc & el $ierro"Los /ases caliente 1e proceden del $orno & 1e se encentran bao lain %encia del :ac6o 1e se mantiene en n ala del condensador! se$acen brbear atre4es de n baBo de cinc fndido! el cal! a s 4ez! seenfr6a con obeto de separar el calor as6 liberado" El diseBo 5nal sepresenta en la 5/ra 00" La coraza e,terior está constrida de c$apa decaldera! & las partes 1e están setas a na dilataci#n considerableestán constitidas por c$apa ondlada" Sobre n re4estimiento de micase coloca otra de ladrillo de carbro de silicio Carbofra,! de + crn" Deespesor" Se disponen tambi7n dos de%ectores del mismo material para

e4itar n oleae del metal fndido &! con este mismo obeto! la altra delala de salida es ma&or 1e la de la de entrada" El acceso al interior delcondensador para efectar" Reparaciones & separar los lobos 1e seforman en las paredes interiores se $ace a tra47s de pertas estancas"El coe5ciente de transmisi#n de calor del condensador es de nas '+@calm0 de sper5cie moada! por /rado cent6/rado" Para enfriar lasper5cie e,terior de la parte inclinada se emplea a/a pl4erizada" Los

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/ases! 1e contienen apro,imadamente )+ por ;"(( de 4apor de cinc &++ por ;(( de /as #,ido de carbono! escapan del $orno a tra47s" De las4entanas & del anillo de 4apor! descienden por na cone,i#n! paraatra4esar el ala 4ertical del condensador & penetrar en el baBo fndidomediante la acci#n del 4ac6o e,istente encima del baBo metálico en 7l

ala de salida del /as" Cando el condensador fnciona en el inter4alo detemperatras de +(( a +0+HC! la formaci#n de pol4o azl es del ordendel ; por ;(( del cinc prodcido" nto con cales1iera porciones nocondensadas de los 4apores de cinc! el #,ido de carbono pasa primero atra47s del la4ador de "/as! 1e lo enfr6a & separa las part6clas ma&oresde co1e! pol4o de sinterizaci#n & pol4o azl" A continaci#n los /asesatra4iesan n separador de pol4os! 1e consiste en na serie detber6as con codos en án/lo recto & 1e centan con n c$orro de4apor en la entrada & con otro de a/a pl4erizada en cada codo" Estaa/a 4a a n smidero en el 1e se recpera el material s#lido! Lose,tremos de las tber6as se cierran con >n cierre barom7trico para 1e

7stas no e,perimenten los efectos del 4ac6o del sistema" A continaci#n!desp7s de pasar por n intercambiador de calor! n 5ltro & 4arioscompresores! el /as se emplea en la instalaci#n" En el $orno se tratandiariamente nas )( toneladas de car/a & la recperaci#n total es delorden del =' por ;((" De esta p7rdida del ? por ;((! )" Por ;((apro,imadamente corresponde al cinc en el resido desec$ado! mientras1e el otro ' por ;(( representa las p7rdidas re/istradas en las di4ersasetapas de la operaci#n" La ener/6a consmida es del orden de 0"++(@$" Por tonelada de cinc o de e1i4alente de cinc"

VAPORIZACIÓN CON EL ARCO ELÉCTRICO.

Las menas de cinc tostadas se fnden con n a/ente redctor carbonosoen n $orno el7ctrico pe1eBo monofásico! & el 4apor de cinc 1e as6 seforma se condensa como pol4o recrriendo n enfriamiento intenso &rápido" A continaci#n! este pol4o se en46a a n $orno rotatorioel7ctrico! donde! a na temperatra de +(HC el cinc metálico se fndepara dar n l61ido 1e se en46a a n $orno de destilaci#n para spri5caci#n lterior" La escoria & la mata obtenidas en el $orno de arcose separan en n antecrisol &! a continaci#n! la mata se 4el4e a trataren n $orno de fsi#n de cobre" El pol4o de cinc 1e se separa de formacontina en los separadores! contiene n *+ por ;(( de cinc! del cal n?( por ;(( se encentra en forma metálica & el ;+ por ;(Z"; restante

está constitido por pol4os! plomo metalico! na pe1eBa cantidad decadmio 1e destila con el cinc! al/o de plata & el o,6/eno del o,6/eno deCinc" Los $ornos de fsi#n consmen de ;"?(( a 0"((( @$! por toneladade mena fndida! Si se re1iere n cinc más pro 1e! el de la clasePrime Yestern! la redestilaci#n del metal se lle4a a cabo en n $orno dearco especial" La cantidad total de ener/6a consmida es de !++( @$!

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por tonelada de cinc" Re5nada es decir! considerablemente ma&or 1e la1e e,i/e el proceso electrol6tico"

PRODUCCIÓN DIRECTA DE ZINC METÁLICO A PARTIR DE LASESCORIAS DE ORNO DE CUBA DE PLOMO

La escoria tratada contiene ;0>; por ;(( de cinc! na parte la cal es laresltado cale las operaciones iniciales de fnci#n del plomo mientras1e el resltante se prodce en la propia fsi#n del plomo"

El $orno el7ctrico -c&a capacidad es de 0+( tonelada de escoria pord6a. tiene la forma de n cilindro $orizontal ;0!m de lar/o & )"+diámetro constrido con c$apa 0+ mm de espesor la parte inferior seenfr6a con c$orros de a/a pl4erizada" La mitad sperior tiene nre4estimiento de ladrillos refractarios & de fosterita & la inferior de conode ladrillos refractarios & bri1etas de carbono de n espesador de=(mm cando están ne4os" La ener/6a trifásica se introdce medianteseis electrodos de ?+ cm de diámetro! & nos *m de lar/o 1e sedescompone en line a lo lar/o de la parte sperior con centros a ;!+mapro,imadamente" La intensidad nominal de la corriente a plena car/a &an tamaBo de ))( 4oltios de '("((( amperios por fase los electrodos

se controlan atomáticamente & s ori5cio de entrada en el $orno secierra t7rmicamente con na falda cil6ndrica! c&a parte sperior se ciBealrededor del electrodo! mientras 1e la inferior está smer/ida en nacámara anlar llena de a/a 1e rodea la abertra" El $orno fnciona ana li/era presi#n positi4aF apro,imadamente 0"+ cm" De colmna dea/a" La escoria fndida se car/a atre4es de n pe1eBo ori5ciorefri/erando con a/a 1e se encentra en na de las paredes

PROCESOS E89RAC9I:OS0+


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terminales apro,imadamente a na altra de '( cm" Sobre el ni4elmá,imo de la escoria -la profndidad del baBo es de 0+ a ?+ cm"." Laescoria a/otada se retira atre4es de de n a/ero de colada refri/eradacon a/a! 1e se encentran en el otro e,tremo del $orno los prodctosde la reacci#n /aseosa abandonan el $orno a tra47s de dos abertras

practicadas en la parte en la parte sperior de n lateral! en cada no delos cales 4a n condensador eatrem naarian de ="'m" De lar/opre4isto de colectores de pol4o -47ase condensaci#n."

En ala de salida del condensador se mantiene n 4ac6o de nos 'cent6metros de mercrio por medio de comprensores 1e comprimen elo,6/eno de carbono limpio para emplearlo en la instalaci#n" El metal 1ese retira de los condensadores -nos ?+ / cada 4ez. se descori5ca &se cela en lin/otes" En la redcci#n se emplea mendos de co1e 1ese car/an en la sper5cie del baBo de escoria" Ala salida! la escoria tienena temperatra de nos ;)((HC" La colada de la escoria se efect2a almismo ritmo 1e la alimentaci#n & se recperan de este n *( por ;((de cinc"

La mata & el $ierro se sedimentan en el fondo del $orno & se eliminanperi#dicamente a tra47s de n ori5cio de colada" No todo el azfre 1epenetra en el $orno se 4a con la mata! pes na parte se desprendecomo 4apor de slfro de piorno & se recpera nto con las /otas deescoria metálica del $orno! para recti5carlo a continaci#n & recperar!as6! el plomo el cinc" El análisis de" Los prodctos se indican en la tabla'0"

De las primeras operaciones realizadas en esta instalaci#n se dedce1e el consmo de ener/6a total será de nos *(( $" por tonelada deescoria -;) por ;(( de cinc.! el de co1e no pasará del ?!+ por ;(( delpeso de la escoria & el de electrodos es del orden del ;(!+ por ;(( dedic$o peso" La recperaci#n en na sola pasada es del * por ;(( delcinc contenido en la escoria! & la total es del orden del ?+ por ;((" Elresto del cinc se 4a con la escoria o a la atm#sfera! o se pierde cornopol4o azl"

PROCESOS DE VAPORIZACION (OXIDO)

PROCESOS E89RAC9I:OS0


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[eneralidades" En 4ista de 1e $asta la se/nda [erra Gndial elprecio del cinc se $a mantenido en n ni4el bastante bao! se re/istra ncreciente Inter7s para desarrollar procesos baratos de tratamiento de lasmenas compleas de baa calidad! as6 corno de los prodctos de baocontenido de cinc obtenidos en otros procesos" En este caso tambi7n

$a& 1e tener en centa las fndiciones de plomo! por1e $o& seobtienen escorias de $orno de cba de plomo de contenidos cada 4ezmás altos de cinc e medida 1e se 4an perfeccionando las t7cnicas de$orno de cba! & ello e,i/e el apro4ec$amiento de esta escoria! 1econtiene cantidades ten altas de dic$o me>tal" Por consi/iente! desde;='( se 4iene prestando cada 4ez ma&or atenci#n apro4ec$amiento deprocesos de 4aporizaci#n 1e tilizan combstible barato de baa calidado /as! natral como fente de" Calor"

EL PROCESO !AELZ

Este proceso se menciona al tratar de la metalr/ia del plomo! &! en lo1e se re5ere al cinc! $a /ozado de considerable fa4or desde 1e seintrodo en ;=0'" De todos modos! para /arantizar s fncionamiento"Rentable deben tenerse en centa los si/ientes factoresF

;" Pede obtenerse n ele4ado rendimiento tilizando na mezcla 6ntimade la car/a con los a/entes redctores! n per6odo de reacci#n lar/o &e4itando la se/re/aci#n de los constit&entes de la car/a" Los dosprimeros obeti4os se consi/en empleando n $orno lar/o rotatorio! & eltercero! sando n a/ente redctor s#lido & manteni7ndose latemperatra por debao de n cierto má,imo" Una zona de redcci#n

lar/a /arantiza na descomposici#n completa de todos los compestosde cinc! incl&endo las ferritas & los silicatos"

0" Debe mantenerse n balance t7rmico adecado" An1e le redcci#ndel #,ido de cinc re1iere na /ran cantidad de calor! 7ste! sin embar/o!se recpera! &a 1e el 4apor de cinc metálico se o,ida inmediata & stamente encima de la car/a" La /ran cantidad de calor en los /asespede emplearse en el secado o precalentamiento de la car/a! o encalderas de recperaci#n de calor"

'" Es esencial contar con n tipo de combstible barato! tal cornoescarabilla de co1e o 5nos de antracita"

)" La mano de obra necesaria es pe1eBa! &a 1e bastan nos cantos$ombres para mantener en fncionamiento na nidad de '((toneladas"

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PROCESO CARBOTERMICO DE ZINC

MINERALES DE ZINC

El principal mineral de cinc es la blenda ZnSV s /an/a es silicocalcarea& a mendo contiene /alena! slfro de cadmio & n poco de pirita de$ierro" El cinc e,iste i/almente en forma de carbonato ZnCO'-smil$sonita. & de silicato SiO0! 0ZnO -illennta.V se desi/na con elnombre de calamina a na asociaci#n de carbonato & de silicato" Los&acimientos más importantes de minerales de cinc son los de Ame>ricadel Norte -Estados Unidos! G7,ico! Canadá.! Astralia! Silesia! Italia 4 laURSS" Qrancia e,plota minas de zinc el Gacizo Central & en los Pirineos"

PRINCIPIO DE LA METALURGIA DEL CINC

El cinc se e,trae de ss minerales por dos procedimientos netamente

diferentesF 46a seta & 46a $2medaV el primer procedimiento! 1e es elmás anti/o! sministra apro,imadamente el ( de la prodcci#n dec$ic"

". VIA SECA. El mineral! cal1iera 1e sea! se transforma en O,idoZnO! el cal es redcido por el carb#n" El slfro de cinc es tratado portostaci#n & redacci#n! & el metal es 4olatilizado -pnto de ebllici#nF =(?HC." En el caso del carbonato de cinc! el mineral es pre4iamentecalcinado para transformarlo en o,ido" En el caso del silicato de cinc! elmineral es colocado> directamente en el aparato de redcci#n! &desp7s mezclado en proporciones con4enientes con blendas tostadas

de /an/a calcareaF la cal desplaza el M,ido de cinc"#. V$A %MEDA" Desp7s de la tostaci#n del slfro! el #,ido esatacado por el ácido slf2rico! & la solci#n obtenida es sometida a laelectrolisis con ánodos de plomo" El metal obtenido es más pro 1e eldel otro procedimiento! pero el precio de coste es rads ele4ado a casadel empleo de la ener/6a el7ctrica"

PROCESOS E89RAC9I:OS0*


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TOSTACIÓN DE LA BLENDA

El mineral brto de +>;( Zn! es /eneralmente concentrado por%otaci#nF el prodcto obtenido contiene apro,imadamente el ?+ deZnS" La tostaci#n de la blenda! en 4ista de s redcci#n posterior!necesito na deslfraci#n a fondo" Por esto se tiliza /eneralmente entostaci#n en dos loses! como para In metalr/ia del plomo"

". TOSTACIÓN PRIMARIA! 1e rebaa el contenido en azfre $asta 7l" + apro,imadamenteV se trace en los $ornos Yed/e o Spinlet! poreemplo" Esta tostaci#n ato combstibles & da /ases ricos en SO0tilizados para la fabricaci#n de ácido slf2rico"

#. TOSTACIÓN SECUNDARIA. La tostaci#n secndaria tiliza elaparato Di/$t>Llo&d! & da n prodcto a/lomerado poroso fácilmenteredcibleV los /ases! pobres en SO0! peden ser desec$ados sinincon4eniente" Para disminir la formaci#n de pol4o! se $midi5ca in

car/a" El /asto de combstible 4ar6a entre ( & + de in masa demineral! se/2n s contenido en azfre" Se lle/a a rebaar el contenido enazfre a (!0 "

REDUCCIÓN DE LA BLENDA TOSTADA

Principio" La redcci#n del #,ido de cinc se lace por el carbono o por el#,ido de carbonoF

A temperatra baa! el 4apor de cinc as o,idado por el CO0! an si la

concentraci#n de este /as es pe1eBa! mientras 1e a alta temperatra!el 4apor de c$ic esta en e1ilibrio con n /as relati4amente rico en"CO0" Para obtener n rendimiento ele4ado! es preciso operar $acia;;((HC! & alcanzar ;;(( HC al 5n de la operaci#n" 9arn e4itar lao,idaci#n del metal formado por el CO0! se debe tilizar n /ran e,cesode carb#n a 5n de redcir este"

[as desde s formaci#n! & obtener en el aparato na atmosferaesencialmente constitida por CO" El cinc es prodcido en estado de4apor 1e se o,ida fácilmenteV por consi/iente! se debe operar en paracerrado en crisoles de tierra refractaria de pe1eBas dimensiones! de+( a =( de capacidad" La materia a calentar es mala condctora delcalorV pare obtener in redcci#n de la parte central! es precisesobrecalentar la parte e,terna del crisol" La metalr/ia del zinc es na/ran consmidora de carb#nV por tonelada de cinc fabricada se tilizan(! t pare la redcci#n -en l/ar de 0(( / te#ricos.! & ;!+ t pare elcalentamiento de los crisolesV es per esto por lo 1e In ma&or parte de

PROCESOS E89RAC9I:OS0=


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las fábricas de c$ic están sitadas en las pro,imidades de cencas$lleras"

APARATO. La redcci#n se $ace en no $orno de m%as está formada detres partesF

a. Crisol de secci#n circlar o el6ptica -lon/itd ;!' m! diámetro 0( cm.1e recibe in mezcla mineral J carb#n car/a -de orden de ?+ @/."

b. Condensador de forme frecentemente c#nica con na panza sitadaen el pnto más abaoV este" Colocado en la parte menos caliente del$orno! & all6 se re2ne el cinc en estado l61ido"

c. Alar/aderaF los 4apores no condensados pasan a en alar/aderasitada fera del $orno! donde se condensan en forma de /ris de cinc!mezcla de cinc metal & de O,ide! de ;;; apro,imadamente ;( ZnO!1e se trate por" Redcci#n o se tiliza pare la s$erardizacion -A! 'H!;(".! o se emplea come como redctor en la indstria de materiascolorantes" Estas m%as están dispestas en /ran n2mero -)0( a 0)(.se/2n tres a cinco 5las $orizonte -5/" ;+"0. 1e presenta corrientementedos caras de trabao" La calefacci#n se $ace /eneralmente por medio de/as /aseoso con 1emadores sitados debao de los crisoles -caso de la5/" ;+"0.! o cerca de la b#4eda" Los limos pasan por recperadores dein4ersi#n! 1e sir4en pare calentar el aire carbrante"

PROCESOS E89RAC9I:OS'(


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MARCA DE LAS OPERACIONES

La draci#n de la operaci#n es del orden" De 0) $" Se opera la colada en4arias 4eces a 5n de reco/er el cinc más pro en medio de la operaci#n"Las principales imprezas de la blenda tostada son #,idos de cadmio! deplomo & de $ierro! & el slfro de cinc -no o,idado! o prodcido porredcci#n del slfato formado drante la tostaci#n & no disociado." El#,ido de cadmio es redcido $acia ?(HC & el metal $ier4e a ?+HC porlo -pie el cadmio es arrastrado per los primeros 4apores de cinc" Por elcontrario! el plomo $ier4e $acia ;+((HC! & no se reco/en tiene ricos enplomo más 1e al 5nal de in operaci#n" El M,ido de $ierro es redcido! &el $ierro desplaza al c$ic de s slfro $acia ;0((HCF

ZnS J Qe \T Zn J QeSVEl slfro formado penetra en las paredes refractarias & prodce laperforaci#n del crisolV por esta raz#n! & tambi7n a casa de las altastemperatras desarrolladas en el $orno! n crisol no dra más 1e nastreinta operaciones" Los residos del crisol encierran plomoVenri1ecidos por tratamiento mecánico! son tratados para la obtenci#ndel plomo"

Procedimiento do redcci#n contino -Ne erse&." La mezcla intima deO,ide & de carb#n es introdcida en forma de bri1etas por la partesperior de na retorta 4ertical de ? m de altra! calentada en s parte

inferior & mantenida constantemente llena" Los /ases 1e sedesprenden! formados de CO & de 4apor de Zn principalmente! caminande abao a arriba a tra47s de la retorta! & se lle4an a n condensadordonde se reco/e el cinc l61ido"

AFINO DEL CINC

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El cinc obtenido por 46a t7rmica tiene n t6tlo de =* apro,imadamente en metal pro -imprezas principalesF plomo! cadmio!$ierro."

". AFINO POR LICUACIÓN. El cinc car/ado de plomo es fndido en n$orno de re4erbero de solera profndaV no siendo miscibles el c$ic & elplomo en estado l61ido! se separan en dos capas! estando constitida lacapa sperior por cinc bastante pro 1e es el metal de calidadcorriente" Si se desea n metal más pro debe recrrirse a otrapri5caci#n"

#. AFINO POR DESTILACIÓN FRACCIONADA. Este procedimientoreciente consiste en na destilaci#n fraccionada en na colmna deplatos de carborndoV se obtiene n metal de ==!==' ! & se separa elcadmio! c&o 4alor comercial es /rande"

IDROMETALURGIA DEL CINC

La metalr/ia per 46a $2meda comprende las faces si/ientesF

". TOSTACIÓN DE LA BLENDA" La blenda es tostada en $ornos Yed/eo Spirlet! o en sspensi#n -)"=.! sin empleo de combstibleV el contenidoresidal en azfre alcanza 0!+ ! casi enteramente en estado de slfato!lo 1e no presenta nin/2n incon4eniente" En el caso en 1e el mineralcontiene $ierro! $a& formaci#n de ferrita de cinc Qe0O'! ZnO c&adisolci#n posterior necesita na solci#n acidas rica & caliente" Una

separaci#n ma/n7tica permite la separaci#n del o,ide de c$ic & de laferrita de cinc"

#. PUESTA EN SOLUCIÓN. El prodcto tostado es li,i4iado con nasolci#n de ácido slf2rico al ;( a (HC" La solci#n de ZnS(0obtenida debe ser pri5cada! por1e si no las imprezas se depositar6ansobre el cátodo" La eliminaci#n del $ierro se $ace por o,idaci#n delslfato ferroso e,istente en la solci#n! por medio del bi#,ido deman/anesoF

0 QeSO) J Gn(0 J 0 30SO) K Qe0-SO).' J GnSO) J 030O!

< el $idrato f7rrico precipita por $idrolisis del slfato f7rrico arrastrandoAs & Sb" Si el mineral es rico en $ierro! inicialmente no se ataca más 1ela ferrita de c$ic! & se aBade a16 O,ide de cincF Qe0-SO).' J ' Zn-O3.0' ZnSO) J 0Qe-O3.'"

El cobre & el cadmio son precipitados a continaci#n per medio de c$icen pol4o"

PROCESOS E89RAC9I:OS'0


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&. ELECTROLISIS. La solci#n pri5cada es sometida a la electrolisisVlos ánodos son de plomo! & los cátodos son de alminio" Se opera bao'!+ : apro,imadamente! & con na /ran densidad de corriente -'+( a;((( Alm0.! a 5n de e4itar el desprendimiento de $idro/eno" El l61idorestante! 1e esta enri1ecido en acido! es tilizado para el la4ado del

mineral tostado" As6 se obtiene cinc c&a preza es sperior al ==!=* "Este procedimiento! an1e más costoso! se $a desarrollado por1e elcinc tilizado para ciertas aleaciones debe ser e,tremadamente proV lasimprezas dismin&en Ia estabilidad de las dimensiones de la aleaci#n! &sobre todo so resistencia a la corrosi#n"

TEOR$A DE LA REDUCCIÓN DEL ÓXIDO DE ZINC

GENERALIDADES

La reacci#n 1e tiene l/ar en na retorta de cinc pede escribirse comoa Continaci#n se indicaF

An1e! como 4eremos más adelante! esto no e,plica adecadamentelas condiciones 1e pre4alecen en la retorta & tan s#lo recalca el $ec$ode 1e! cando el carbono & el #,ido de cinc se calientan ntos! seobtienen cantidades 4ariables de 4apor de cinc! #,ido de carbono &an$6drido carb#nico" Está claro 1e esta reacci#n es la sma da las

si/ientesF

Sin" Embar/o! 7stas! a s 4ez! no s#lo no "e,presan los pasosconsecti4os de la reacci#n! sino 1e! tampoco e,plican completamenteel mecanismo de la redcci#n" Es n $ec$o si/ni5cati4o 1e la llamadatemperatra de redcci#n del #,ido de cinc se $a&a 5ado! por di4ersosin4esti/adores! entre los ?'( & los ;"';(H C" En al pasado! estasdi4er/encias se $an atribido a diferencias en el estado f6sico del #,ido>de cinc & del carbono! en la presi#n del /as & a modi5cacionesalotropicas" Probablemente la confsi#n al $ec$o de 1e "lose,perimentadores distin/ir entre los sistemas 16micamente" Estáticos& dinámicos" De #,ido de zinc & carbono" Es cierto 1e nin/2n periodode calentamiento! a na presi#n determinada! por debao de latemperatra! prodcirá na redcci#n contina del cinc por el carbonoe,ento de /ases" 9ambi7n es ob4io 1e los intentos de medir la latemperatra 1a tiene l/ar la redcci#n! tan solo $an determinado

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a1ella a 1e pede medirse la 4elocidad de reacci#n" A temperatrasmás ele4adas! a les 1e la reacci#n tiene l/ar a na de5nidacal1iera! el #,ido de cinc! el carbono! o ambos a la 4ez! del sistema"En otras palabrasF si n sistema 1e con>tiene #,ido cinc & carbono semantiene a na presi#n de5nida! la condici#n de e1ilibrio s#lo pede

e,istir a na temperatra" Por debao! de esta no $a& redcci#n concarbono! metálico 1e por encima se 4eri5ca de forma continaV esdecir! el sistema es inestable desde el pnto ele 4ista del e1ilibrio16mico"

TERMODINÁMICA DE LA REDUCCIÓN DE ÓXIDO DE ZINC POR ELCARBONO

Una teor6a aceptable para el mecanismo de la redcci#n! e,i/e los despasos si/ientes! de los cales el primero esF

ZnO-c. J COCO Zn-/.J CO 0-/.

Pero la concentraci#n de an$6drido carb#nico de esta reacci#n! a lastemperatras ele4adas 1e pre4alecen en la redcci#n en retorta! estálimitada por la se/ndaF

C-c. J CO0-/. > 0CO-/.

Se peden calclar! las composiciones de /as para las dos reaccionesbasándonos en las ener/6as libres & en las constantes de e1ilibriodisponiblesV pero! al combinarlas! c$ocamos con ciertos obstáclos deorden 16mico & matemático" Por eemplo! los 4alores pare lacomposici#n /aseosa 1e corresponden a la ecaci#n = pedencalclarse! pero no considerarse directamente comparables con lasconcentraciones obtenidas en la fase inicial de redcci#n! debido al$ec$o de 1e dic$a reacci#n implica n amento del n2mero de molesentre ambos lados de la ecaci#n" Por "consi/iente! las composicionesdependen de la presi#n total" 9ampoco las composiciones 1e sedeterminan para la reacci#n =! cine cesan a la presi#n 5nal de naatm#sfera! son comparables a las determinadas para la misma presi#n5nal en la reacci#n * por1e" En el caso de la" = el 4apor de cinc es ndil&ente! está presente en cantidades demasiado /randes para 1epeda despreciarse" El doctor C" [" Galer $a estdiado latermodinámica de la fsi#n de cinc! & recrriendo a m7todos /rá5cosdetermin# la temperatra de I redcci#n contina del metal por elcarbono! como se indiza en las olas 0*0=" Un amento de la presi#n$asta ;( atm#sferas a ;00?HC"! can! bar6a la composici#n del /as del')!+* pos ;(( de cinc o de an$6drido carb#nico al ;!;' por ;(("

PROCESOS E89RAC9I:OS')


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Otro factor importante es la relaci#n e,istente entre la 4elocidad de lasreacciones * & =" Las e,periencias realizadas ponen de mani5esto 1e lareacci#n = es m& lenta a *+(HC & 1e no alcanza n cierto /radoFrapidez $asta los ;"(((HC" Por el contrario! la *! an1e lenta a ++(H es&a m& rápida a +(H C" A las temperatras corrientes de fsi#n en torta-;";(( a ;"'(( HC.! la reacci#n de redcci#n del #,ido de cinc es

tr6nsecamente más rápida 1e na limitaci#n f6sica! 1e 4ienerepresenta por la 4elocidad de difsi#n" En connto! se cree 1e an1ela 4elocidad de la reacci#n de prodcci#n de /as es relati4amente rápidaa estas te temperatras! no alcanza la de la redcci#n del cinc" Pordecirlo as6! la reacci#n de prodcci#n de /as 4iene a constitir el cellode botella"

Es sabido 1e el /as desprendido en la retorta está constitido en s

por parte por #,ido de carbono! 1e se 1ema en la boca de a17lla"Efecto! las determinaciones realizadas indican 1e el /as de retorta econtener menos del >; por ;(( de an$6drido carb#nico" Si la etapa deredcci#n del cinc es tan rápida! deber6a contener na /ran cantidadan$6drido carb#nico" La tabla 0= seBala n '0 por ;(( a ;"0((H C" Lasmediciones reales e1i4alen a n e1ilibrio entre esta reacci#n & la deredcci#n de /as! 1e e,i/e (!( por ;(( de an$6drido carb#nico -47ase

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'(." Además! el empleo sal de na capa de material redctor aspro,imidades de la boca de la retorta determina 1e los /ases entesest7n setos a la reacci#n de formaci#n de /as! sir! 1e e,ista naposibilidad de 1e peda tener l/ar el paso de redcci#n de cinc!separado especialmente de a17lla" Además! las /randes enc6as de

concentraci#n de e1ilibrio de las dos reacciones eercer6an i7n sefecto" An1e la 4elocidad de reacci#n espec65ca de la etapa deredcci#n es aparentemente)ma&or 1e para la otra! la 4elocidad realretorta pede no ser m& distinta! debido a los efectos de la reacci#n!1e act2an de conformidad con la le& de acci#n de masas! de4ariaciones de las sper5cies relati4as del #,ido de cinc & del ]car>Además! n ele4ado contenido de an$6drido carb#nico en la retortadisminir6a la 4elocidad de la etapa de redcci#n! pero amentar6a la dereacci#n de /as"

Si/ni5cado de la e,presi#n temperatra de redcci#n a la 1e pretende

$icimos menci#n! 1eda a$ora perfectamente claro" Para na dada! atemperatras más baas 1e la de e1ilibrio! no es del todo 1e no sere/istre na redcci#n del #,ido de cinc por el carbono! si bien! 1e la4elocidad de la reacci#n es m& baa & no reslta redcci#n contina de4apor de cinc cando la 4entilaci#n se efect2a presi#n de5nida! debidoal $ec$o de 1e la presi#n desarrollada a menor 1e a17lla" Atemperatras más ele4adas! la presi#n de" E1ilibrio correspondiente esma&or 1e la de 4entilaci#n! & la desaparici#n de #,ido de cinc & decarbono tiene l/ar por efecto de la ferza fsi#n! 1e es la diferenciaentre la presi#n 1e se re/istrar6a en el pnto de e1ilibrio & a1ella a la1e tiene l/ar de 4entilaci#n"

FORMACION DE POLVO AZUL

Las reacciones 1e tienen l/ar en la car/a de na retorta prodcen4apor de a/a! $idrocarbros! o,ido de carbono & an$6drido carb#nico!

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pero solo los dos 2ltimos son! probablemente! factores importantes en laprodcci#n del ^pol4o azl_F mezcla del cinc & de #,ido de cinc"

El cinc es n metal básico relati4amente ferte & es de esperar 1eredzca el #,ido de carbono"

Zn-/. J CO-c.

ZnO-c. JC-c.Esto implicar6a necesariamente la in4ersi#n de la reacci#n de /eneraci#nde /as"

0CO-/. CO0-/. J C-c.

El mecanismo de la reacci#n ;( consiste en dos reacciones consecti4aso simltaneas"

0CO-/. CO0-/. J C-c.

CO0-/. J Zn-/. ZnO-c. J CO-/.

Se $a demostrado 1e la reacci#n ;0 es lenta por debao de ;";(( HCpero 1e la ;' es perceptible por encima de los '(( HC! & m& rápidoalrededor de los ++( HCV por consi/iente! la 4elocidad a la 1e se o,idael cinc está determinada por el paso más lento" En la tabla 0= podemos4er 1e a temperatras inferiores a *+( HC e,istir6an presentes /randescantidades de #,ido de carbono en la mezcla de e1ilibrio! pero 1e aesta temperatra la 4elocidad de reacci#n es tan lenta! 1e tan solo selle/ar6a al e1ilibrio al cabo de 4arias semanas o an de meses" Seconocen los catalizadores capaces de amentar esta 4elocidad! peronormalmente no están presentes en la car/a" Por consi/iente! lareacci#n con o,ido de carbono es tan solo responsable de la formaci#nde na parte del pol4o azl"

Podemos ennciar el principio fndamental a16 implicado como acontinaci#n se indicaF cando se enfr6a n /as constitido por 4apor decinc! o,ido de carbono & an$6drido carb#nico & no tiene l/ar nin/na reo,idaci#n por la in4ersi#n de la reacci#n de redcci#n del #,ido de cincpor encima de la temperatra del pnto de roc6o del 4apor de estemetal! entonces el cinc se empezara a condensar sin impri5carse & laformaci#n de pol4o azl se redcirá a n m6nimo"

En 4ita del $ec$o de 1e! comparada con la redcci#n del an$6drido

carb#nico por el carbono! la del #,ido de cinc por este elemento esrápida a todas las temperatras inferiores a ;"((( HC! podemos sponer1e! na 4ez 1e abandona la part6cla de #,ido de cinc! cal1ierporci#n del /as se encentra en e1ilibrio con ella & deber6a actar ensentido in4erso tan pronto como se enfr6a" S6! no obstante! esta porci#ndel /as establece s 2ltimo contacto con el carbono -como! por eemplo!al atra4esar la capa de material redctor. & la temperatra es sperior a

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;"(((HC -como es el caso en el e,tremo anterior de la retorta.! pedesponerse 1e la concentraci#n de an$6drido carb#nico es la 1edetermina la reacci#n de prodcci#n de /as" L as composiciones de /asas6 obtenidas peden peden emplearse en la constante de e1ilibrio dela reacci#n de redcci#n para calclar la temperatra a la 1e dic$o /as

alcanzar6a la condici#n de e1ilibrio! & el pnto de roc6o del cinc pedecalclarse a partir de s presi#n de 4apor! conocida! & de la composici#nde dic$o /as" En na instalaci#n indstrial! el pnto de roc6o pede sersperior o inferior a la temperatra de e1ilibrio o de reo,idacion" Si esinferior! solo se formara pol4o azl" Sin embar/o! cando el cinc empiezaa condensarse a temperatras speriores a las del pnto de reo,idacion!las de reo,idacion aparentes as6 obtenidas &a no son re%eo de la4erdad! por1e ello reslta en na disminci#n del contenido de 4aporde cinc! 1e permite 1e e,ista n contenido ma&or de an$6dridocarb#nico a cal1ier temperatra" Por encima del pnto de roc6o! elcontenido del /as permanece inalterable! &a 1e no se re/istra nin/na

reacci#n! pero! por debao! la presi#n parcial del cinc está determinadapor la del 4apor del metal l61ido" La tabla '; pone de mani5esto 1e latemperatra de la capa protectora debe ser ele4ada! si se 1iere e4itarla formaci#n de pol4o azl! & 1e n amento de la presi#n ele4a latemperatra de reo,idacion"

RESIDUOS DE LA RETORTA

Para el tratamiento de estos residos de retorta se $an empleado! opropesto! los m7todos si/ientesF

;" Qsi#n directa en $ornos de cba de plomo! para la recperaci#n

del plomo! del cobre & de los metales preciosos"a. Residos mezclados en pe1eBas proporciones con la car/a dela mena"

b. Residos fndidos separadamente en los fndentes necesarios"0" Combsti#n & sinterizacion para separar el carb#n & obtener n

prodcto apropiado para la fsi#n en el $orno de cba de plomo"'" 9amizado en secoF

a. Para la recperaci#n del co1e"b. Para la concentraci#n del plomo & de los metales preciosos"

)" Separaci#n ma/n7tica"+" Concentraci#n $2meda

a. `nicamente para la recperaci#n del plomo & de los metalespreciosos"b. Para la recperaci#n del cinc & del co1e"

" Combsti#n en parrillas Yet$erill para la prodcci#n del #,ido decinc"

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El tratamiento de los condensadores de retorta rotos tambi7n plantea nproblema de bastante consideraci#n! en 4ista del $ec$o de 1e estoscontienen del al ;+por ;(( de cinc! 1e! en s ma&or parte! estápresente en la forma de alminio o de silicato" Por re/la /eneral! dic$oscondensadores se tritran & se 4el4en a emplearse en los

condensadores como a/re/ado pl4erizado! o se tritran & se 4el4en atratar" Antes de recrrir a este procedimiento! la costra metálica de loscondensadores se separa! se 4el4e a car/ar la porci#n más rica & elresto se tritra & concentra"

FUNCIONAMIENTO DEL HORNO

En el ciclo total de operaciones se in4ierten de 4einticatro a carenta &oc$o $oras" Si el tiempo in4ertido es de 4einticatro! al iniciar s trabaoel trno de d6a encentra el $orno preparado para limpiarlo! &a 1e el denoc$e $abrá retirado el 2ltimo metal de los condensadores & latemperatra del $orno $abrá baado considerablemente desde la normal

de fncionamiento" Las alar/aderas & los condensadores se separan & seamontonan! tocando e,tremo contra e,tremo! delante del $orno" Elresido 1e se encentra en las cercan6as de la boca de la retorta sesepara & mantiene aparte del resto! &a 1e s contenido de cinc es lobastante ele4ado para sti5car a n tratamiento especial" Acontinaci#n! el resto del resido se e,trae! rastrillándolo o soplándolocon aire comprimido! & se introdce en las bolsas de residos" Lasretortas se e,aminan! & si se encentra 1e se $an roto o tienen al/2ndefecto! se sstit&en por otras procedentes del $orno de cocido" Acontinaci#n! las retortas se llenan a mano o con na má1ina! loscondensadores se colocan en s sitio! & la nidad esta lista para

proceder a la destilaci#n" La temperatra se ele4a lo más rápidamenteposible -na in4esti/aci#n pso de mani5esto temperatras de retortade ;"((( a ;";(( HC drante oc$o $oras! desp7s de lo cal dic$atemperatra se ele4# a n má,imo de ;";** HC con na del $orno de;"0=* HC.! & se desprenden $idrocarbros li/eros o 4apor de a/a! 1e!al 1emarse! dan na llama lminosa" A medida 1e amenta laconcentraci#n de #,ido de carbono! el color de la llama es de n matizprpreo! para ad1irir! 5nalmente! el 4erdoso azlado! del 4apor decinc" 9an pronto como este cinc empieza a desprenderse! las alar/aderasse 5an a los condensadores con obeto de reco/er el pol4o azl" Debedetenerse con mc$o cidado drante el fncionamiento del $orno de

1e la temperatra de los condensadores se manten/an entre );+ & ++(HC! pes si están demasiado fr6os! o si $a& en la retorta na cantidadindebida de an$6drido carb#nico! o el cinc se encentra demasiadodilido! se forma na cantidad e,cesi4a de pol4o azl" El primer cinc sedesprende al cabo de nas seis $oras de $aberse completado la car/a" Amedida 1e se re2ne en el condensador! este cinc se lle4a a nacaldera! de la 1e se cela en barras para el comercio"

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AFINO DEL CINC CRUDO

El cinc obtenido en los $ornos de destilaci#n contiene = a =*"+ por ;((de cinc! las imprezas principales son plomo! $ierro! cadmio! cobre!ars7nico! antimonio & azfre" An1e este material brto pedeemplearse en la fabricaci#n de ciertas aleaciones -latones de baacalidad. & en /al4anizaci#n! para mc$as aplicaciones indstriales $a&1e proceder a s a5no" Esto pede conse/irse por redestilacion o porlicaci#n"

La licaci#n se lle4a a cabo en n pe1eBo $orno de re4erbero con nfondo refractario en forma de taza" El cinc brto se fnde & se mantienea na temperatra stamente por encima de la correspondiente alpnto de fsi#n drante 4einticatro setenta & dos $oras" Drante esteperiodo! los o,idos & las imprezas ascienden a la sper5cie para formarna espma 1e! de 4ez en cando! se retira & se de4el4e al $orno dedestilaci#n para 4ol4er a tratarla"

REDUCCIÓN DE LOS COMPUESTOS DE ZINC

Las menas de zinc tostadas contienen 4arias imprezas & otroscompestos de zinc corno la ferrita! silicato! slfro & slfato" Dado 1eel $ierro es más noble 1e el zinc! la ferrita de zinc reaccionará pordebao de =((HC de acerdo con la reacci#nF

ZnQe0O) J 'C( K ZnO J 0Qe J 'CO0

Esto libera el ZnO & la ferrita ele zinc no es particlarmente perdicialen la prodcto carbot7rmica del zinc" Dado 1e la s6lice es más estable1e el #,ido de zinc! el silicato de zinc se redcirá de acerdo con lareacci#nF

Zn0SiO) J 0C( K 0Zn-/. J SiO0 J 0CO0

La ener/6a de [ibbs de formaci#n del Zn0SiO) a partir de los #,idos esapro,imadamente i/al a \ 0= @" Para na presi#n de zinc dada! estoda na raz#n CO0 C( apro,imadamente i/al a la mitad de la 1ecorresponde a la redcci#n de ZnO proF esto 1iere decir 1e pararedcir el silicato de zinc con carbono a Ptot K ; atm! se re1iere natemperatra ma&or! casi de ;"(((HC" As6! el silicato de zinc esindeseable &! de ser posible! deber6a descomponerse aBadiendo cal

drante la sinterizacion pre4ia"

TEOR$A DE LA REDUCCIÓN DEL ZINC

Si el prodcto calcinado contiene slfro de zinc! 7ste no se descomponedrante la redcci#n con carbono a la temperatra de trabao" Además!el slfro de zinc se redce a slfroF

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ZnSO) J )C( K ZnS J )CO0"

As6! la presencia tanto de slfro como de slfato en el prodctocalcinado ocasiona na p7rdida e1i4alente de zinc & debe e4itarse" Elslfro de zinc pede descomponerse tilizando $ierro de acerdo con lareacci#n

ZnS J Qe K QeS J Zn-/."

Sin embar/o! para esta reacci#n se re1iere na temperatra alrededorde ;!0((HC! la cal no se obtiene en el proceso normal de re tortas"

CINÉTICA DE LA REDUCCIÓN

La redccion del ZnO con el carbono consiste deF I. la redcci#n con COen la sper5cie del ZnOV 0. la reacci#n de Wodoard en la sper5cie delcarbono & '. la difsi#n de los /ases entre las dos sper5cies" Estas tresetapas se encentran acopladas en serie & la etapa 1e sea más lenta

será la 1e controle la rapidez"" Las mediciones efectadas en lareacci#n /lobal indican 1e 7sta es más lenta 1e la reacci#n intr6nsecatanto en la sper5cie del ZnO corno en la del C" Esto si/ni5car6a 1e elproceso controla la rapidez es la difsi#n entre las dos sper5cies" Enprincipio! deber6a ser posible incrementar la 4elocidad de reacci#namentando la 4elocidad del /aS! por eemplo! in&ectando CO a tra47sde na cama 5a o %idizada de ZnO & de carb#n $asta donde el atorsbe! tal proceso no $a sido probado" Otra manera de amentar larapidez /lobal consiste en amentar el área sper5cial & disminir ladistancia entre las dos sper5cies" Esto se obtiene mezclando6ntimamente s6nter de #,ido & co1e 5namente A Etemperatra de

e1ilibrio para la redcci#n! la ferza implsora &! consecentemente! la4elocidad de reacci#n son cero" Entonces! es necesario sobrecalentar$asta tina temperatra de ;!((( o ;!;((HC para obtener na rapidez deredcci#n aceptable" A tal temperatra! la composici#n del /as en lasper5cie del ZnO se apro,imará al 4alor de e1ilibrio con ZnO & lacomposici#n del /as en la sper5cie del carbono se apro,imará al 4alorde e1ilibrio con carbono" El /as 1e se libera en la reacci#n tendrá narelaci#n CO0CO comprendida entre los 4alores correspondientes a lasdos sper5cies! pero más cercano al de la sper5cie en la 1e la rapidezde reacci#n sea ma&or! La 4elocidad de reacci#n intr6nseca por nidadde área es ma&or para la redcci#n de ZnO 1e para la reacci#n de

Wodoard" Sin embar/o! si se tiliza n e,ceso de co1e! el área totalde la sper5cie del co1e pede $acerse mc$as 4eces ma&or 1e la dela sper5cie del ZnO! por lo 1e la mezcla /aseosa resltante pedelle/ar a tener na relaci#n CO0C( cercana al 4alor del e1ilibrio concarbono" En la práctica se desea n bao contenido de CO0 en el /as desalida lo cal se lo/ra tilizando entre el doble o el triple de la cantidad

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este1iometria de carbono & la má,ima temperatra posible! es decir!alta 4elocidad de proceso"

REOXIDACION Y CONDENSACIÓN

A$ora se tratará lo 1e scede en la mezcla /aseosa Zn\CO\CO0

cando se enfr6a a partir de la temperatra de reacci#n" Si seestableciera el e1ilibrio completo para todas las temperatras! lasreacciones ZnO K CO Zn-/. J CO0 -;. & C J CO0 K 0C( -0. sein4ertir6an drante el enfriamiento para dar esencialmente ZnO J C! esdecir! se re/resaria al inicio" Afortnadamente! la rapidez de la reacci#n-0. $acia la iz1ierda es m& pe1eBa & la cantidad de $oll6n 1e seforma al enfriar el /as salmente es pe1eBa" La rapidez de la reacci#n-;. $acia la iz1ierda es mc$o más alta &! a menos de 1e se tomenprecaciones especiales! la ma&or parte del CO0 en el /as de reacci#nreaccionará drante el enfriamiento con na cantidad e1i4alente de4apor de zinc" Entonces! si el /as $biera contenido alrededor de +(

de Zn & +( de CO & ; de CO0! n 0 de este zinc se reo,idar6adrante el enfriamiento" Si! por medio de n e," Ceso de carbono! & natemperatra ele4ada! se redera la concentraci#n de CO0 $asta (";!s#lo se reo,idar6a ("0 del zinc" Si bien la cantidad del ZnO 1e seforma es pe1eBa! 7sta pede tener n efecto ad4erso sobre el procesopesto 1e act2a como si feran n2cleos para la condensaci#n! del4apor de zinc" Las /otas 1e se formen estarán cbiertas con na capadel/ada de #,ido de zinc lo 1e e4itará 1e se coa/len" en cal1ierproceso de zinc! se formará siem

Procesos Extractivas I

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