Procesos de obtencion de materiales


Intituto tecnologico de Queretaro
Procesos de Obtención de Materiales (tostación, lixiviación, calcinación).
Mineralogía y Obtención de Materiales








Grupo 8M- Ing. Materiales




Calcinación:
Proceso que consiste en calentar un mineral (Carbonato o hidróxido), para conseguir su descomposición en el óxido correspondiente.
Los carbonatos metálicos se tratan mediantecalcinación, calentándolos hasta una Temperatura por debajo del punto de fusión del metal, en el proceso se desprende Dióxido de carbono, y queda un óxido metálico.
Durante la calcinación se eliminan, agua, dióxido de carbono (CO2) y otros gases, los cuales se encuentran enlazados químicamente en la forma de, por ejemplo, hidratos y carbonatos.
La calcinación al igual que el secado son procesosendotérmicos, por lo cual debe suministrarse calor a una temperatura relativamente elevada, dependiendo de la mena que se esté procesando.
Después de efectuada la calcinación se obtienen generalmente óxidos metálicos y la mena se encuentra lista para su posterior reducción.
En los hornos de calcinación se distinguen tres zonas:
a) Zona de precalentamiento: en ésta zona la carga sólida seprecalienta a contracorriente con los gases calientes del horno.
b) Zona de reacción: en ésta zona tiene lugar la descomposición de los hidratos o carbonatos.
c) Zona de enfriamiento: en ésta zona los productos de calcinación se enfrían con aire a contra corriente.

Aplicaciones: 
Descomposición carbonatos:
MCO3+ calor = MO + CO2
Descomposición de los sulfatos:
MSO4+ calor = MO + SO3Descomposición de los hidróxidos:
M (OH)2+ calor = MO + H2O
Descomposición de sulfuros:
MS2+ calor = MeS + 0.5 S2

Ciclo de calcinación/carbonatación

Esta combinación de procesos se basa en la absorción química, usando como sorbente a la caliza. Definiendo separadamente, la carbonatación es una reacción exotérmica donde los reactivos CO2 y CaO reaccionan para producir CaCO3. La energía que se desprendede esta reacción es de 430 kcal/kg CaCO3. La calcinación en cambio es el proceso inverso, pues produce la desorción del CO2 y CaO mediante la descomposición de la caliza en presencia de calor.







Distribución de temperaturas en el horno de calcinación

Temperaturas de calcinación de sulfatos en aire




Tostacion:

El proceso consisten calentar la mena concentrada en unacorriente de aire, con lo cual se transforman los sulfuros en óxidos y se eliminan elementos como (S, As, Sb, Se...), fácilmente oxidables y volátiles.

Temperatura y Cinética de Tostación.

La eficiencia de la tostación, depende de la cinética de tostación, la cual es una función de la temperatura, velocidad de calentamiento, tamaño de partícula y composición de la atmósfera del horno (presiónparcial de los gases oxidantes). [1]La cinética de tostación de los sulfuros y sulfoarseniuros, se incrementa con la disminución del tamaño de partícula, por lo los hornos deben tratar los minerales en un cierto rango de tamaño de partícula asegure su reacción completa. Los tamaños usuales de trabajo de 80
 Son de 75 a 150 μm. También se trata con
Concentrados gruesos (0.25 a 1 mm), en este casola remolienda del material calcinado es necesaria previo a la lixiviación.

Tostación de Sulfuros.
 
La reacción de tostación de minerales sulfurados, arsenicales y otros, puede ser analizada mediante los diagramas de estabilidad de Evans o Kellogg, donde se puede determinar bajo condiciones de atmósfera oxidante o con bajo contenido de SO2, la pirita, marcasita y pirrotina hijo oxidadas amagnetita y luego a la hematina.
3FeS2(s) + 8O2(g) = Fe3O4(s) + 6SO2(g)
3FeS(s) + 5O2(g) = Fe3O4(s) + 3SO2(g)
4 Fe3O4 (s) + O2(g) = 6Fe2O3(s)
Bajo condiciones reductoras o en atmósferas ricas en azufre SO2 la pirita se descompone en pirrotina y azufre mediante un proceso de termodesulfuración.
FeS2(s) = FeS(s) + S(g)
Tasa de calentamiento de algunos sulfuros.








LIXIVIACIÓN...