Fundente

1. Pirometalurgia II
Cuál esla leyde Cu en el Eje?
 La leyobtenidaenCobre varíade 60 a 76 % dependiendodel contenidopresentesen
la carga de alimentaciónal horno,yde los equiposinvolucrados.Ladensidadvaría
entre 4,8 a 5,6 dependiendodel contenidode cobre.
¿ Por qué debe agregarse en la carga un fundente?
 Se agrega sílice (cuarzo) con el objetode captar el hierrocontenidoenlosminerales
sulfuradosfundidosyconcentrarlosenlaparte más livianade lamezclafundida
(baño).
¿ Cómo se forma la escoria?
 Por lamezclafundidade losmineralesde gangamásel fundente agregado.
 Las reaccionesque se verificanparalaformaciónde Eje y escoria,puedenresumirse
entres etapas.
a) Debidoa laalta temperaturareinante enel hornoel sulfurodoble de Cobre yHierrose
desdobla.
2 CuFeS2-------Cu2S + FeS + S
b) El óxidoférricoesreducidoaóxidoferrosoporel sulfurode hierro.
3 Fe2SO3 + FeS ---- 7 FeO + SO2
c) El óxidoferroso(wustita) combinadoconlasílice formala escoria.
FeO + SiO2 ---- FeOSiO2
Diagramas de estabilidadde Kellogg – Bassú

2. 151050-5-10-15-20
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
Cu-O -S Phase Stability Diagram at 1250.000 C
File: C:HSC4CuOS1250.ips log pS2(g)
log pO2(g)
Cu
CuO
Cu2O
CuO*CuSO4
CuS
Cu2S
CuSO4
Cu2SO4
25155-5-15-25
10
5
0
-5
-10
-15
Fe-O -S Phase Stability Diagram at 1250.000 C
File: C:HSC4FeOS1250.ips log pS2(g)
log pO2(g)
Fe
FeO
Fe2O3
Fe3O4
FeS
FeS2
FeSO4
Fe2(SO4)3

3.  Escorias
 Parámetros de control químicode escorias
 Escorias pirometalurgiadel cobre
1.- fayalíticas
2.- Calcio Ferriticas
3.- Olivinas
4.- escorias refinación
 Escorias de alto horno
 Escorias de acerías
Escorias
• En el campo de la pirometalurgiaesampliamente aceptado que la calidaddel
producto está determinadapor la fisioquímicade laescoria a utilizary que la
factibilidadtécnica del procesopasa por el tipo de recubrimientorefractariodel
reactor.
• Las escoriasson un subproducto de la fundiciónde la mena para purificarlos
metales.Se puedenconsiderar como una mezcla de óxidosmetálicos;sin embargo,
puedencontenersulfurosde metal y átomos de metal enforma de elemento.
Durante la fundición,cuando la mena está expuestaa altas temperaturas,sus
impurezasse separan del metal fundidoy se puedenretirar.
Parámetros de control químicode escorias
1. Acidezy basicidad
2. Viscosidad
3. Densidad
4. Conductividadtermica
5. Conductividadelectrica
6. Difusividad
Tensiónsuperficial

4. 1. Acidez y basicidad
Las escoriasliquidasson ionicas.Estan formadas por cationes Ca+2 ,
Fe+2
,Fe+3
, Mg+2
y aniones
O2-, SiO4
4-
Las escoriasse clasificanen:
Acidas : largos complejosanionicosy de alta viscosidad
Basicas: Estructura simple yrelativamente fluidas
Neutras
De acuerdo principalmente al contenidode sílice ylos constituyentes
presentesenellas,
2. Viscosidad
La viscosidadde las escoriases funciónde la temperaturay de la
composición.La variación de la viscosidadcon la temperatura obedece
a una expresióndel tipode arrhenius
En el caso de escoriasfayaliticas, la influenciade la temperaturaes mayor para altas
concentracionesde sílice,despolimerizacionde losaniones.
Una escoria fayaliticaalta ensílice tiene mayor viscosidadque una escoria enla cual la sílice
ha sido diluidacon óxidosmetálicos,tales como FeO,Fe2O3, NaO, CaO
. Densidad
La densidadde las escorias ferrosilicatadas,decrece con el aumento del contenidode silice
La densidadde una escoriafayalitica esde 2,7 g/cm3 a 1200°C
% oxidos basicos
I=
% oxidos ácidos



5. Composición(%peso) Densidad
FeO CaO SiO2 Fe3O4 g/cm3
61,8 0,1 34,1 1,8 3,52
55,9 4,4 35,8 2,5 3,35
50,8 7,4 35,4 3,7 3,31
44,1 12,8 36,5 3,7 3,25
38,8 17,4 38,9 2,7 3,05
33,7 20,7 40,9 2,2 3,02
FormaciónMagnetitaEscorias
Es sabido que la formaciónde magnetita durante losprocesos pirometalúrgicosocasiona
una serie de problemaspara la operación,en particular, durante las etapas de fusióny
conversión(pisosfalsos,capas intermedias,pérdidasconsiderablesde cobre enlas escorias,
etc.),por lotanto, se podría considerar entoncesque la formación de magnetitaes una de
las propiedadesquímicasmás importantes enlas escorias.
Pérdidas de Cobre en Escorias
El problema de la pérdida de cobre en las escorias es considerado quizás el principal de
los problemas clásicos de las fundiciones de cobre.
Para cuantificar de alguna manera el concepto de pérdida de cobre se habla en algunos
textos de “factor de pérdida” (Santander, 1979), que se define basándose en el simple
equilibrio de distribución, expresado porcentualmente, es decir:
Factor de Pérdida = ((%Cu en la escoria) / (%Cu en el eje)) x 100
Debido a su incidencia económica, el problema de la pérdida de cobre en las escorias ha
sido de interés para varios investigadores por mucho tiempo. En la actualidad, se puede
concluir que existen básicamente dos causas que originan el problema, ellas
 Escorias fayalíticas

6.  Las escoriasfayaliticas,utilizanSiO2 como fundente.Éstas se caracterizan por ser
fluidas,son bastante acidass, locual contribuye a una buenaeliminaciónde
impurezastales como Pb, perono así con el As y Sb, Actualmente se utilizan
principalmente en:
 Convertidorteniente
 Horno flash
 Pierce Smith
Contenidode Sílice
El contenido de sílice es importante en la formación de la magnetita, ya que depende de
éste, poder producir un cierto porcentaje de escoria fayalítica y así regular en gran parte
la formación de magnetita, pues ésta se produce entre otras formas por la
sobreoxidación del FeO.
un consumo adecuado de sílice permite tener una cantidad aceptable de magnetita. Se
puede ver que un exceso de sílice en el reactor provoca serios problemas en la escoria
resultante, aumentando la viscosidad de ésta y produciendo un aumento en los costos
de operación. Por el contrario, poca cantidad de sílice da como resultado una escoria
con alto porcentaje de magnetita, lo cual trae como consecuencia todo lo ya
mencionado, es decir, alta viscosidad, escorias espesas de difícil sangrado, generadora
de piso falso, etc.
 Escorias CalcioFerriticas
Las escorias calcio ferríticas, utilizan CaO como fundente. Éstas se caracterizan por
presentar altos contenidos de Cu2O y son bastante básicas, lo cual contribuye a una
buena eliminación de impurezastales como As y Sb, pero son demasiada nocivas al
refractario reaccionando con ellos, puesto que presentan altos porcentajes de óxido de
cobre.
El uso de CaO como fundente lleva a formar escorias calcio ferríticas, las cuales son
fluidas en un rango de temperaturas entre 1250 a 1300 ºC. Las reacciones que avalan lo
anterior son:
Fe3O4 Sólido +CaO = CaFe2O4 +FeO
2FeO Sólido + ½ O2 gas +CaO = CaFe2O4
En este proceso ocurre una importante disolución de Cu2O en la escoria, lo cual
contribuye a disminuir la viscosidad de la escoria.
Pero tiene un gran poder corrosivo contra los ladrillosde cromo magnesita.