Contribution to the study of copper losses in slags from the copper pyrometallurgy

Abstract

En esta tesis se desarrolló una metodología de medición y evaluación de pérdidas de cobre en escorias provenientes de la fusion de concentrados sulfidicos y de la limpieza pirometalurgica de escorias para la produccion primaria de cobre. La metodologia propuesta combina el muestreo de la scoria fundida en el sitio seguido de una caracterizacion mineraloquimica de las muestras, con la modelacion termodinamica de la scoria liquida, bajo condiciones tipicas de operacion y composicion qumica promedio de la scoria. Para su aplicacion selecciono escorias de dos de las tecnologias mas comunmente usadas en las fundiciones chilenas: el horno de fusion en baño llamado convertidor Teniente (TC) y el horno electrico de limpieza de escorias (EF). El studio fue realizado en la fundicion Hernan Videla Lira, tambien llamada Paipote, una fundicion maquila operada por la compania estatal ENAMI, la cual cuenta con una capacidad de producccion de 100 kton de cobre anodico por año. La introduccion describe el proceso productivo de la fundicion Paipote y se presenta el planteamiento del problema de investigacion y objetivos de la tesis. El captulo 1 contiene la revision de la literature de los ultimos 35 anos en torno a las perdidas de cobre en las escorias de produccion de cobre. El capitulo 2 describe la metodologia para el studio de las perdidas de cobre en escorias industrials, la cual comprende una revision de las operaciones del circuito de fusion en convertidor Teniente y limpieza de escorias en horno electric en la fundicion Paipote, realizacion de campanas de muestreo de scoria y metal en el sitio, calculos de equilibrios termodunamicos para la scoria fundida y de solidificacion de scoria, caracterizacion mineraloquimica y cuantificacion de fases con cobre en las muestras de scoria solidificadas (con tasas de enfriamiento lento y moderado); y pruebas a escala de laboratorio de limpieza pirometalurgica de escorias. Los resultados de este studio fueron publicados en dos articulos en la revista “Canadian Metallurgycal Quarterly (CMQ)” en 2011 y un articulo en la revista “Journal of Metals (JOM)”, y son presentados en los capitulos 3, 4 y 5. Las conclusions finales y recomendaciones son descritas en el capitulo 6. Las referencias bibliograficas son presentadas al final del documento. El studio permitio definer la ventana operacional para la escoria liquida en la fusion y limpieza pirometalurgica de la fundicion Paipote. Se estimo la fraccion de magnetite solida contenida en la escoria, la cual es incluida en la medida del contenido de magnetita de la balanza SatmaganTM. Se cuantifico la proporcion de perdidas de cobre en forma de mata atrapada y quimicamente soluble en las escorias de los hornos TC y EF. Con base en la comparacion de las medidas de solubilidad de cobre y azufre en las muestras de planta con los valores de solubilidad calculados, se realizo un diagnostico de la operacion de los hornos respecto de la condicion optimca de equilibrio termodinamico. Finalmente se propuso condiciones de operacion optimas para el horno electrico limpieza, soportadas en el analisis de los resultados de pruebas de laboratorio de re-fusion y equilibracion.