MXPA02006652A - Metodo para la produccion de cobre vesicular en un reactor de suspension. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para la produccion de cobre vesicular en forma pirometalurgica en un reactor de suspension directamente a partir de concentrado sulfuroso. De acuerdo con el metodo el concentrado de sulfuro de cobre se alimenta dentro de un reactor de suspension, dentro del cual se alimenta mata de cobre enfriada y molida finamente, con el objeto de enlazar el calor liberado y que procede el concentrado.

Description

MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE COBRE VESICULAR EN UN REACTOR DE SUSPENSIÓN Campo de la Invención Esta invención se refiere a un método para la producción de cobre vesicula en forma pirometalúrgica en un reactor de suspensión directamente a partir de s concentrado sulfuroso. De acuerdo con el método se alimenta un concentrado d sulfuro de cobre dentro de un reactor de suspensión, dentro del cual también s alimenta mata de cobre finamente dividida y enfriada con el objeto de enlazar el calo liberado procedente del concentrado.

Antecedentes de la Invención Un método muy conocido de la técnica anterior consiste en la producción d cobre en bruto o cobre vesicular a partir de concentrado sulfuroso en varias etapas, mediante el cual el concentrado es fundido en un reactor de suspensión, tal como u horno de fundición uitrarápida, con aire o aire enriquecido con oxígeno, lo cua resulta en una mata rica en cobre (50 - 75 % de Cu) y escoria. Este tipo de métod se describe en la patente de los E.U.A. No. 2,506,557. La mata de cobre formada e un horno de fundición uitrarápida se convierte, por ejemplo en un convertidor tip Pierce-Smith o en un convertidor ultrarápido, en cobre vesicular y se refin posteriormente en un horno de ánodo. La producción de cobre vesicular a partir de concentrado sulfuros directamente en una sola etapa de proceso en un reactor de suspensión e económicamente viable dentro de ciertas condiciones límite. Los más grande problemas involucrados en la producción directa del cobre vesicular incluyen l formación de escoria, la gran cantidad de escoria formada y la gran cantidad de calo liberado en la quema del concentrado. La gran cantidad de escoria requiere de un gran unidad de fundición en área de superficie, lo cual afecta los costos de inversión del proceso.

Además de la cantidad de escoria, un problema que surge en la producción directa del cobre es la gran cantidad de calor formado en la quema de lo concentrados sulfurosos, debido a lo cual debe ser bajo el enriquecimiento d oxígeno cuando se queman concentrados normales (contenido de cobre de 20 31% de Cu), aún por debajo del 50% de oxígeno, mediante lo cual el calentamient del nitrógeno en el aire de proceso equilibra el ahorro de calor. Esto sin embargo, resulta en una gran cantidad de gas de proceso, el cual a su vez implica un volumen de horno más grande y sobre todo unidades de tratamiento de gas demasiad grandes (hervidor, precipitador eléctrico, línea de gas, unidades de lavado de plant de ácido, etc.). Con el propósito de hacer que estas unidades relacionadas con e manejo del gas sean de un tamaño más económico, la intención deberá ser la d obtener un alto enriquecimiento de oxígeno en el reactor de suspensión (sobre e 50% de O2 en el gas de proceso). Si el Contenido de cobre del concentrado es suficientemente alto, típicamente de cuando menos 37% de Cu, como por ejemplo en la fundición Olympic Dam, en Australia, en donde el contenido de cobre del concentrado supera el 50%, es posible producir cobre vesicular directamente en una etapa, puesto que el valor térmico del concentrado es normalmente más bajo mientras más alto es el contenido de cobre del concentrado. En efecto, a un alto contenido de cobre la proporción de minerales de sulfuro de fierro es baja. Cuando se utiliza el concentrado previamente descrito puede usarse un enriquecimiento suficientemente alto de oxígeno y, como resultado, las cantidades de gas permanecerán siendo moderadas. El concentrado con un bajo contenido de cobre también puede ser adecuado para la producción directa de cobre vesicular, si tiene una composición ventajosa. Por ejemplo, en la fundición Glogow, en Polonia, el cobre vesicular se produce a partir de concentrado en una etapa, puesto que el contenido de fierro y la cantidad resultante de escoria no es significativamente alto. La producción de cobre en una etapa, con concentrados normales, causa la formación de escoria de todo el fierro otras gangas. Este tipo de método se describe en la patente de los E.U.A. No. 4,030,915.

Compendio de la Invención Ahora se ha desarrollado un nuevo método para producir cobre vesicular en un reactor de suspensión, método en el que se alimenta mata de cobre finamente molida y enfriada dentro de un reactor de suspensión con un concentrado con el fin de enlazar el calor liberado por el concentrado que contiene sulfuro de cobre y para reducir relativamente la cantidad de escoria. La mata de cobre se produce en una unidad separada, enfriada por ejemplo mediante el granulado y posteriormente moliéndola finamente. Por el término reducción relativa en la cantidad de escoria se quiere decir que se genera una cantidad más pequeña de escoria con relación a la cantidad de cobre vesicular producido, que lo que es posible mediante el método convencional. Por medio de este método es posible utilizar un alto enriquecimiento de oxígeno en la producción directa de cobre vesicular, y manejar unidades de tratamiento de gas más pequeñas que lo que era posible antes. Además, la capacidad total de la fundición puede aumentarse de manera importante sin adición a la cantidad total de la alimentación del reactor de suspensión. Las características esenciales de la invención serán más claras a partir de las reivindicaciones anexas.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 muestra un diagrama del principio de un arreglo de la invención, en donde se utilizan una unidad de fundición de suspensión y un horno eléctrico, y La Figura 2 muestra otro diagrama, en donde se emplean dos unidades de fundición en suspensión, una planta de concentración de escoria y un horno eléctrico.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención El concepto básico que se encuentra detrás del presente método es que en lugar del método convencional, en donde el calor adicional se enlaza al nitrógeno que se encuentra en el gas, en este método el calor se enlaza a mata enfriada.

Mediante la adición de mata enfriada al concentrado, el enriquecimiento de oxígeno puede elevarse conforme la proporción de mata crece tanto con concentrado de cobre pobre como con concentrado de cobre rico. Si es muy grande la proporción de mata finamente molida y enfriada en la alimentación, puede elevarse el enriquecimiento de oxígeno de manera importante aún con concentrados pobres y la producción directa de cobre vesicular es hecha de manera económicamente viable. Otro beneficio del método en la presente invención consiste en que la cantidad relativa de escoria generada en el reactor de suspensión disminuye conforme la proporción de mata aumenta en la alimentación, mediante lo cual las pérdidas de cobre en escoria disminuyen y la cantidad de cobre circulada vía limpieza de escoria también disminuye. La escoria de silicato de fierro o la escoria de ferrita de calcio puede utilizarse en un horno vesicular dependiendo de la composición del concentrado. Si tanto la mata como la producción de cobre vesicular tienen lugar en la misma fundición de manera que el procesamiento de escoria pueda manejarse conjuntamente, es ventajoso que ambos reactores utilicen el mismo tipo de escoria. Sí la concentración de escoria es parte del procesamiento de la escoria entonces es ventajoso que la escoria sea escoria de silicato de fierro. La mata alimentada dentro del horno vesicular puede ser mata producida en cualquier tipo de horno de fundición conocido. Puede diseñarse una sola unidad de fundición en suspensión directamente como una fundición vesicular dependiendo del contenido de cobre y la composición de los concentrados disponibles y de la cantidad y composición de la mata disponible. Las escorias son tratadas posteriormente en un proceso de limpieza de una sola etapa o, preferiblemente, de dos etapas. El método de limpieza de dos etapas incluye ya sea dos hornos eléctricos o un horno eléctrico y una planta de concentración de escoria. Si las escorias son tratadas en una planta de concentración de escoria, el concentrado de escoria puede alimentarse de regreso dentro del reactor de suspensión. El cobre vesicular va a refinación normal en un horno de ánodo. Si están disponibles dos unidades de fundición, cuando menos una de las cuales es un horno de fundición en suspensión, los concentrados de cobre normales se manejan en la unidad de producción de mata. La mata producida es granulada y alimentada, finamente molida, dentro de la unidad de fundición vesicular conjuntamente con el concentrado, mediante lo cual el concentrado del horno vesicular es más rico que el normal (contenido de Cu sobre el 31%). La escoria procedente de un horno de producción de mata se trata de acuerdo con la técnica anterior, por ejemplo en una planta de concentración de escoria, y la escoria del horno vesicular se trata ventajosamente primero en un horno eléctrico, desde donde la escoria pasa a la planta de concentración de escoria. En este caso también, el tratamiento de la escoria del horno vesicular puede ser de una sola etapa. De acuerdo con la Figura 1 , el concentrado de sulfuro de cobre se alimenta con un fundente y mata de cobre dentro de la unidad de fundición de suspensión, la cual en este caso es un horno de fundición uitrarápida (FSF). Se marca en el diagrama, en aras de la sencillez, que se alimenta oxígeno al horno, pero es más frecuente que sea aire enriquecido con oxígeno. Como se estableció anteriormente, es ventajoso que el enriquecimiento de oxígeno sea superior al 50%. El cobre vesicular formado en un horno de fundición uitrarápida es transportado a un horno de ánodo y se refina allí en la forma normal y se vacía en ánodos. La escoria formada a partir del horno de fundición uitrarápida se trata en un horno eléctrico, cuando la escoria es ya sea de ferrita de calcio o escoria de silicato de fierro. El cobre vesicular generado en el horno eléctrico es llevado directamente al horno de ánodo y la pequeña cantidad de escoria generada en el horno de escoria se lleva al horno eléctrico. La Figura 2 muestra un diagrama de acuerdo con la segunda alternativa de la presente invención, en donde existen dos unidades de fundición, uno un horno vesicular y el otro en donde se produce la mata de cobre que va a ser alimentada dentro del horno vesicular. Con el propósito de formar mata de cobre, se alimenta el concentrado de sulfuro de cobre y fundente tal como arena conteniendo silicato, de acuerdo con la técnica anterior, dentro del pozo de reacción del reactor de fundición primario del proceso con oxígeno o aire enriquecido con oxígeno. En este caso el reactor es un horno de fundición uitrarápida, pero podría ser cualquier otro reactor para la formación de mata. El concentrado que va a ser alimentado dentro del horno ventajosamente es un concentrado normal o pobre, con un contenido del cobre de alrededor de 20 - 30 % de Cu. La mata de cobre se forma en el fondo de la sección inferior del horno de fundición uitrarápida, el horno inferior, y en la parte superior de aquella escoria de fayalita, la cual contiene alguna cantidad de cobre. El concentrado de cobre, que es un concentrado de sulfuro, se lleva al reactor de suspensión (FSF) de producción de cobre vesicular, pero su contenido de cobre es preferiblemente más alto (contenido de Cu superior a 31%) que el del concentrado alimentado dentro del horno de fundición que produce mata. Así, los contenidos de azufre y fierro del concentrado alimentado dentro del horno vesicular son más bajos que el concentrado más pobre y de esta forma el valor térmico del concentrado también es más bajo que el del concentrado alimentado dentro del horno de producción de mata. La mata de cobre formada en el horno productor de mata se granula, se muele y alimenta con el concentrado de cobre, fundente que contiene silicato y oxígeno o aire enriquecido con oxígeno dentro del reactor vesicular, el cual también es ventajosamente un horno de fundición uitrarápida. Obviamente no toda la mata requiere proceder del horno productor de mata, algo de la mata puede ser producida en algún otro sitio. El cobre vesicular se produce en el horno vesicular, listo para ser alimentado dentro del horno de ánodo en donde el cobre en bruto se alimenta en estado fundido. El cobre que va a ser refinado en el horno de ánodo se vacía en ánodos de cobre. La escoria formada en el horno de fundición productor de mata se enfría lentamente y se muele. La escoria se concentra mediante flotación en una planta concentradora de escoria y el concentrado de escoria que se genera es llevado de regreso al mismo horno de fundición productor de mata. Puesto que el contenido de cobre en el concentrado generado es frecuentemente claramente alto, puede también transportarse al horno vesicular. El desperdició procedente de la concentración de la escoria es escoria de desecho, con un contenido de Cu de alrededor de 0.30 - 0.5%, preferiblemente 0.3 - 0.35 %. La escoria formada en el reactor vesicular (FSF) se lleva ventajosamente al horno eléctrico (EF) en estado fundido, por ejemplo a lo largo de canales. En el horno eléctrico la escoria se reduce con coque y el cobre vesicular producido en el horno se transfiere directamente al horno de ánodo. La escoria generada en el horno de ánodo también es llevada al mismo horno eléctrico. La escoria del horno eléctrico se enfría lentamente como la escoria procedente del horno de fundición de suspensión que produce mata y se lleva al concentrador de escoria para tratamiento conjuntamente con la escoria procedente del horno de fundición productor de mata.

Ejemplo 1 Se produjo cobre vesicular en un horno de fundición de suspensión como se muestra en la Figura 1. La alimentación del horno de fundición uitrarápida es de 83.7 t/h, y se componía de concentrado 36.1 t/h, concentrado de escoria 2.2 t/h, fundente 4.4 t/h, mata 35.4 t/h y polvo de humero 5.6 t/h. La composición del concentrado es la siguiente Cu 43.00 % Fe 14.00 % S 26.00 % SiO2 05.00 % El contenido de S¡02 del fundente alimentado al horno es de 90% El análisis de la mata de cobre es el siguiente: Cu 70.00 % Fe 07.96 % S 21.34 % La cantidad de oxígeno alimentado dentro del horno es de 13,400 Nm3/h y la cantidad de aire es de 4,140 Nm3/h, el grado de enriquecimiento del oxígeno es de 74.6%. Se produjeron 35.6 t/h de cobre vesicular en el horno de fundición uitrarápida y su contenido de cobre es de 99.41 %. La cantidad de escoria de fayalita es de 29.2 t/h y su composición es la siguiente: Cu 20 %, Fe 28.7 %, S 0.1 % y SiO2 21 %. La cantidad de gas que sale del horno es de 29,100 Nm3/h, la temperatura es de 1 ,320 °C y su análisis es el siguiente SO2 42.3% y O2 2.1 %. El gas es dirigido a un hervidor de calor de desecho, desde donde el polvo de humero obtenido se recicla de regreso al horno de fundición uitrarápida. La escoria procedente del horno de fundición uitrarápida y procedente del horno de ánodo se trata conjuntamente en el horno eléctrico, mediante lo cual la cantidad de escoria procedente del FSF es de 701 t/h, el contenido de cobre es de 20% y la cantidad de escoria procedente del horno de ánodo es de 4.5 t/h y el contenido de Cu es de 60%. El coque alimentado es de 30 t h. La cantidad de cobre vesicular producido en el horno eléctrico es de 121 t/h y el contenido de cobre es de 99.35%. El cobre vesicular es llevado al horno de ánodo para refinación con el cobre vesicular procedente del horno de fundición uitrarápida. La cantidad de escoria es de 557 t/h y el contenido de Cu es de 4%. Puesto que su contenido de Cu es tan alto, la escoria es transportada para procesamiento adicional a la planta de concentración de escoria. Como resultado de la concentración por flotación el concentrado de escoria tiene un contenido de Cu de 38.4% y la escoria de desecho un contenido de Cu de 0.38%.

Ejemplo 2 Este ejemplo describe la solución mostrada en la Figura 2. Las cantidades de material de la alimentación y de la producción son calculadas por 1 ,000 kg de concentrado alimentado dentro del horno de fundición primario. El horno de fundición primario en este caso es un horno de fundición uitrarápida. Se alimentaron 1 ,000 kg de concentrado dentro de un horno de fundición primario, compuesto como sigue: Cu 31.00 % Fe 25.00 % S 31.00 % La cantidad de fundente, arena, alimentado al horno es de 88 kg, concentrado de escoria 70 kg y precipitados circulados 22 kg. El total de alimentación al horno es, de esta manera, 1 ,180 kg, ya que la circulación de polvo no es tomada en cuenta aquí. Se alimentaron 172 Nm3/h de aire y 157 Nm3/h de oxígeno dentro del pozo de reacción del horno, de manera que el enriquecimiento de oxígeno era de 57%. La cantidad de mata generada en el horno de fundición es de 464 kg y su composición es de Cu 70%, Fe 7.0% y S 21.2% y la temperatura de 1 ,280 °C. La cantidad de escoria es de 568 kg, y su composición Cu 2.6%, Fe 42%, S 0.7% y Si02 27% y la temperatura de 1 ,320 °C. La mata formada en el horno de fundición primario se granula, se muele y la mata molida se alimenta al horno de fundición de suspensión con el fin de enlazar el calor generado en el horno. Con el propósito de formar cobre vesicular, el concentrado se alimenta dentro del horno, con la siguiente composición Cu 38%, Fe 29% y S 26%, todo en una cantidad de 214 kg. El fundente, el cual otra vez es arena, se alimenta en una cantidad de 44 kg. De esta manera, el total alimentado es de 710 kg, cuando la merma durante la molienda se toma en cuenta. Se alimentan 50 Nm3 de aire y 111 Nm3, de oxígeno dentro del horno vesicular, de manera que el enriquecimiento de oxígeno es de 72%. La cantidad de cobre en bruto formado en el horno de fundición en suspensión, es este caso un homo de fundición uitrarápida, es de 362 kg y su contenido de Cu es de 98.8% y el contenido de S es de 0.6%, con una temperatura de 1,280 °C. La cantidad de formación de escoria en el horno de fundición uitrarápida es de 239 kg y su composición es de Cu 20%, Fe 31.2%, S 0.1% y Si02 21% y una temperatura de 1 ,300 °C. La escoria procedente del horno vesicular es dirigida al horno eléctrico en la misma forma que la escoria procedente del horno de ánodo, en donde la cantidad de escoria es solo de 3 kg y el contenido de Cu de 60%. Se agregan 10 kg de coque, se forman 44 kg de cobre vesicular en el horno eléctrico, con un contenido de Cu de 96%. La cantidad de escoria en el horno eléctrico es de 188 kg y su composición es la siguiente Cu 4%, Fe 27.3%, S 4.8% y SiO2 17.6%. La escoria procedente tanto del horno de fundición primario como del horno eléctrico se enfría lentamente y se dirige hacia el concentrador de escoria para su procesamiento. Después de la concentración por flotación, el contenido del concentrado de escoria es de Cu 29.3%, Fe 27.3%, S 4.8% y Si02 17.6%. El análisis de la escoria de desecho es el siguiente: Cu 0.3%, Fe 43% y S¡O227.9%.

Claims (13)

1. I I
2. Novedad de la Invención 1. Un método para producir cobre vesicular en un reactor de suspensión directamente a partir de concentrado de cobre sulfuroso, mediante el cual el concentrado, fundente y aire enriquecido con oxígeno se alimentan dentro del reactor, caracterizado en que se alimenta mata de cobre enfriada y finamente molida, dentro del reactor de suspensión conjuntamente con el concentrado a fin de enlazar el calor liberado procedente del concentrado y para disminuir la cantidad de escoria relativamente, mediante lo cual el grado de enriquecimiento con oxígeno del aire alimentado al reactor es de cuando menos 50% de 02. 2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el contenido de cobre del concentrado alimentado al reactor de suspensión es de cuando menos 31%.
3. 3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado en que el reactor de suspensión es un horno de fundición uitrarápida.
4. 4. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado en que la escoria procedente del reactor de suspensión que produce el cobre vesicular se procesa en dos etapas.
5. 5. Un método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado en que la escoria procedente del reactor de suspensión que produce el cobre vesicular se procesa en un horno eléctrico (EF) y la escoria procedente del horno eléctrico se procesa en una planta concentradora de escoria.
6. 6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado en que la escoria procedente del horno eléctrico se enfría lentamente y se procesa en una planta concentradora de escoria, desde donde el concentrado de escoria se transporta al reactor de suspensión, y en que la escoria es escoria de desecho, con un contenido de cobre de 0.3 - 0.5 %.
7. 7. Un método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado en que la escoria procedente del reactor de suspensión que produce el cobre vesicular se procesa en dos hornos eléctricos.
8. 8. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado en que la mata de cobre que va a ser alimentada dentro del reactor de suspensión se forma en una reactor de producción de mata, y en que el contenido de cobre del concentrado alimentado a este último es de 20 - 31 %.
9. 9. Un método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado en que la escoria procedente del reactor de producción de mata se enfría lentamente y se procesa en una planta concentradora de escoria, desde donde el concentrado de escoria obtenido se transporta al reactor productor de mata, y en que la escoria es escoria de desecho, con un contenido de cobre de 0.3 - 0.5 %.
10. 10. Un método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado en que la escoria procedente del reactor de producción de mata se enfría lentamente y se procesa en una planta concentradora de escoria, desde donde el concentrado de escoria obtenido se transporta al reactor de suspensión productor de cobre vesicular, y en que la escoria es escoria de desecho, con un contenido de cobre de 0.3 - 0.5 %.
11. 11. Un método de conformidad con alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que la escoria procedente del reactor de suspensión de producción de cobre vesicular se procesa primeramente en un horno eléctrico y la escoria obtenida de allí se enfría lentamente y se transporta a la planta concentradora de escoria conjuntamente con la escoria procedente del reactor productor de mata para su procesamiento conjunto.
12. 12. Un método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado en que el reactor de producción de mata es un horno de fundición de suspensión.
13. 13. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado en que el horno de fundición de suspensión que produce mata es un horno de fundición uitrarápida.