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September 2008

Metalurgia extractiva papra el futuro

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Extraer los metales de los minerales requiere un nmero de ope-raciones: algunas mecnicas, fsicas, y fisicoqumicas conocidos como BENEFICIO DE MINERALES y algunas qumicas co-nocidas como METALURGIA EXTRACTIVA (Figura 1). Los procesos qumicos se pueden dividir para la conveniencia como piro-, hidro-, y electrometalurgia. La PIROMETALURGIA es la tecnologa ms antigua, mientras que la HIDROMETALUR-GIA tiene unos cuatro siglos de viejo. Por otra parte la ELEC-TROMETALURGIA es la ms reciente y entr en existencia solamente despus de la invencin de los generadores elctricos de gran tamao a mediados del siglo XIX. Luego, no es ninguna maravilla que, en algunos casos, estas dos nuevas tecnologas estn desplazando a los ms viejos en forma gradual, debido a una mejora de la eficiencia y de la economa o porque cumplen con regulaciones ambientales. Aqu algunos ejemplos.

Produccin del zinc

Por siglos, el zinc metlico fue producido tostando la esfalerita para conseguir el xido del zinc, que luego era reducido a altas temperaturas para lograr el metal (Figura 2). Aunque se han hecho muchas modificaciones para mejorar esta tecnologa, esto fue solamente durante la Primera Guerra Mundial. Los conceptos hidro y electrometalrgicos que fueron aplicados para desarrollar un nuevo proceso que compiti con la vieja

Metalurgia extractiva para el futuro

Fathi Habashi - Department of Mining, Metallurgical, and Materials EngineeringLaval University, Quebec City, Canada - Fathi.Habashi@arul.ulaval.ca

Figura 1: Extraccin de metales de los minerales.

Figura 3: Obtencin de zinc de concentrados sulfurados piro-hidro y elec-trometalrgicamente.

Figura 2: Obtencin de zinc de concentrados sulfurados pirometalrgica-mente.

Figura 4: Produccin de zinc mejorada en 1970.

Tecnologas

tecnologa la desplaz finalmente en los aos 70 (Figura 3). Sin embargo, el nuevo proceso introdujo otros problemas que tienen que ser solucionados, por ejemplo el tratamiento de pro-ductos colaterales y la disposicin de los residuos (Figura 4). Finalmente, en los aos 80, fue inventado un nuevo proceso que lixivi directamente el concentrado del sulfuros de zinc y electroliz la solucin para conseguir el metal (Figura 5).

Produccin del almina

La bauxita es la materia prima principal para producir la almi-na necesaria para producir el metal. Primero fue sinterizado con carbonato de sodio a alta temperatura despus es lixiviado con agua para obtener una solucin de la cual se precipita el hidrxi-do de aluminio, filtrado, y calcinado para conseguir el Al2O3 puro (Figura 6). Hacia el final del siglo XIX se invent un nuevo proceso de la lixiviacin de presin que desplaz el proceso de la sinterizacin porque era ms econmico (Figura 7). El proceso se ha aplicado desde entonces sin cambios importantes excepto aquellos que han mejorado los aspectos de ingeniera.

Produccin del cobre

El cobre es un metal antiguo y fue producido por siglos me-diante la fusin del mineral para conseguir una mata que

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luego era tratada por un nmero determinado de mtodos trmicos hasta que el metal se liberaba en una forma pura. Al lado del extenso uso de combustible para el proceso, estaba la emisin del dixido de sulfuro y otros materiales txicos que oblig a los metalrgicos a buscar otras rutas. La mejora principal ocurri en los aos 40 cuando se introdujo la fusin instantnea que disminua el consumo de combustible, pero la produccin de SO2 todava era un problema. Este gas deba ser capturado, ser purificado y ser transformado cuidadosa-mente en el cido sulfrico para el cual debera existir un mercado prximo que debe estar disponible. Al principio del

siglo XXI se observ que la misma tecnologa utilizada para el tratamiento de concentrados sulfurados de zinc tambin po-dra ser aplicado a los concentrados sulfurados de cobre. De ah la lixiviacin a presin de la chalcopirita fue introducida por primera vez en la industria de cobre.

Lixiviacin de presin

Una planta de la lixiviacin de presin (Figura 8) esencial-mente se compone de una bomba de alta presin que fuerce continuamente la mezcla del concentrado o del mineral en una autoclave calentada en una temperatura de 150 - 200oC y operando a alta presin. La mezcla que sale de la autocla-ve se introduce en unos tanques donde ocurre la extensin repentina as lanzando el vapor de baja presin que se utili-za para precalentar la mezcla de la alimentacin y al mismo tiempo disminuir la presin para permitir la filtracin a la presin ambiente. En tal sistema la economa del calor es mxima. Una autoclave tpica se demuestra en la Figura 9.

Lecturas sugeridasF. Habashi, Metals from Ores. An Introduction to Extractive Metallurgy,

Mtallurgie Extractive Qubec, Sainte Foy, Qubec City, Canada 2003. Distributed by Laval University BookstoreF. Habashi, Readings in Historical Metallurgy, Volume 1. Changing

Technology in Extractive Metallurgy, Mtallurgie Extractive Qubec, Sainte Foy, Qubec City, Canada 2006. Distributed by Laval Univer-sity Bookstore.

Figura 8: Planta de lixiviacin a presin.

Figura 5: Hidrometalurgia del zinc de 1980s. Figura 6: Proceso trmico Le Chatellier para la produccin de almina.

Figura 7: Proceso hidrometalrgico Bayer para la obtencin de almina.

Figura 9: Autoclave tpica.

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