Valorización energética de residuos de Pirita y Calcopirita

Valorización energética de residuos de Pirita y Calcopirita
Descripción del problema
Dentro de la industria de la minería, la calcopirita () es un mineral con un importante contenido de cobre. El tratamiento de obtención de concentrado de cobre tiene como residuo la pirita (), el cual es muy utilizado para la producción de ácido sulfúrico (). Se busca obtener una valorización energética tantode la pirita como los residuos del tratamiento de esta, que permita generar un valor social o ambiental.
Del tratamiento de la pirita, se puede obtener desechos como cenizas con alto contenido de hierro, se puede obtener calor debido al tostado del mineral y metales no férricos como arsénico (metales pesados)
En el mercado mundial del ácido sulfúrico, la pirita corresponde a un 7% de laproducción total [1]. Por otro lado el 1.8% de la producción mundial del cobre deriva del tratamiento de la calcopirita [2].
La pirita es un residuo sólido industrial, que se obtiene de la producción del concentrado del cobre, al interactuar con el aire (presencia de ) se oxida y se liberan metales pesados que son altamente contaminantes tóxicos y peligrosos [3][ 4].
Las cenizas son residuos sólidosindustriales, que se obtienen del tostado de la pirita, se puede catalogar como inerte. Sin embargo cuando el contenido de metales pesados es alto, se puede catalogar como residuos sólidos tóxicos y peligrosos [5].
Las cenizas se usan como reemplazo de quema de combustibles. Los límites máximos de metales (peso metales/peso pirita) que se pueden utilizar en los hornos como combustible son [6]:
As+ P < 0.06
Cu < 0.04
Zn < 0.15
Los metales no férricos son residuos sólidos industriales tóxicos y peligrosos.




Diagrama del tratamiento de Pirita para la producción de ácido sulfúrico [6]














Ceniza residual aporta con fierro (1-8% del clinker)
Composición:
Óxido de hierro III: 28-35%
Plomo: 2-5%
Zinc: 3-6%
Otros metales como Cadmio, Cobre, Arsénico,Selenio y Telurio: < 0,2%



Balance de masa y energía en un horno con alimentación de pirita
http://books.google.cl/books?id=ZngDtuqhx5sC&pg=PA416&lpg=PA416&dq=ceniza+residual+pirita&source=bl&ots=W5vCLLQQUv&sig=DCBIUXX0Bf-d8m0PL1mVZ0aePQE&hl=es&sa=X&ei=37OLUfekLMKsjAKBq4DQDQ&ved=0CDYQ6AEwAQ#v=onepage&q=pirita%20&f=false
Proceso de fabricación de cemento:
1. Obtención y preparación de MP
2.Homogeneización y molienda del crudo
3. Pre-calentador de ciclones
4. Fabricación de clinker-horno
5. Fabricación de clinker – enfriador
6. Molienda de clinker
7. Expedición
http://ieca.es/reportajeT.asp?id_rep=6
Composición pirita:http://books.google.cl/books?id=XZC8wMd6ZDkC&pg=PA103&lpg=PA103&dq=ceniza+residual+pirita&source=bl&ots=ULnDK9VQzE&sig=0fD8ZQGVpV5vNQuX3RfA3fCVEVM&hl=es&sa=X&ei=37OLUfekLMKsjAKBq4DQDQ&ved=0CDkQ6AEwAg#v=onepage&q=%20pirita&f=false
Composición de clinker

http://www.autocemento.com/poduso.htm
Arena sílice – óxido de silicio.

Alternativas de solución
Alternativa 1:
Utilización de ceniza de pirita como materia prima para la producción de clinker en la industria del cemento y reducción de combustible fósiles empleados.
La ceniza de pirita seutiliza como materia prima alternativa para fabricar clinker (producto intermedio de la producción de cemento), la cual tiene características químicas favorables para reemplazar las materias primas tradicionales como son la arcilla y la caliza.
El poder calorífico de la ceniza permite reemplazar los combustibles fósiles, generando un ahorro energético de toneladas equivalentes de petróleo. Sinembargo se debe tener en cuenta las limitaciones de metales que pueden estar presentes en ella.
En España, en la industria cementera, se utilizan materias primas alternativas en los procesos de producción del cemento, como por ejemplo cenizas de pirita, estériles de minería, yeso artificial o reciclado, escorias negras siderúrgicas para crudos, cenizas para crudo, entre otras. Una de las ventajas...