Pirometalurgia

La pirometalurgia es una rama de la metalurgia extractiva . Consiste en el tratamiento térmico de minerales, menas metalúrgicas y concentrados para producir transformaciones físicas y químicas en los materiales que permitan la recuperación de metales valiosos. ^{[ 1 ]} El tratamiento pirometalúrgico puede producir productos comercializables, como metales puros, compuestos intermedios o aleaciones , adecuados como materia prima para su posterior procesamiento. Ejemplos de elementos extraídos mediante procesos pirometalúrgicos incluyen los óxidos de elementos menos reactivos como el hierro , el cobre , el zinc , el cromo , el estaño y el manganeso . ^{[ 2 ]}

Los procesos pirometalúrgicos generalmente se agrupan en una o más de las siguientes categorías: ^{[ 3 ]}

• calcinación,
• asado,
• fundición,
• refinando.

La mayoría de los procesos pirometalúrgicos requieren un aporte de energía para mantener la temperatura a la que se llevan a cabo. Esta energía suele proporcionarse mediante combustión o calor eléctrico. Cuando la materia prima contiene suficiente material para mantener la temperatura del proceso únicamente mediante una reacción exotérmica (es decir, sin la adición de combustible ni calor eléctrico), se dice que el proceso es "autógeno". El procesamiento de algunos minerales sulfurados aprovecha la exotermicidad de su combustión.

La calcinación es la descomposición térmica de un material. Algunos ejemplos incluyen la descomposición de hidratos como el hidróxido férrico en óxido férrico y vapor de agua, la descomposición del carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono, así como la del carbonato de hierro en óxido de hierro.

CaCO₃ → CaO _{+ CO₂}

Los procesos de calcinación se llevan a cabo en diversos tipos de hornos, entre los que se incluyen hornos de cuba , hornos rotatorios y reactores de lecho fluidizado .

El tostado consiste en reacciones térmicas gas-sólido, que pueden incluir oxidación, reducción, cloración, sulfatación y pirohidrólisis.

El ejemplo más común de tostación es la oxidación de minerales de sulfuro metálico. El sulfuro metálico se calienta en presencia de aire a una temperatura que permite que el oxígeno del aire reaccione con el sulfuro para formar dióxido de azufre gaseoso y óxido metálico sólido. El producto sólido de la tostación se suele llamar " calcinado ". En la tostación oxidante, si la temperatura y las condiciones del gas son tales que la alimentación de sulfuro se oxida completamente, el proceso se conoce como " tostación muerta ". A veces, como en el caso del pretratamiento de la alimentación de hornos de fundición reverberantes o eléctricos, el proceso de tostación se realiza con una cantidad de oxígeno inferior a la necesaria para oxidar completamente la alimentación. En este caso, el proceso se denomina " tostación parcial " porque el azufre se elimina solo parcialmente. Finalmente, si la temperatura y las condiciones del gas se controlan de manera que los sulfuros en la alimentación reaccionen para formar sulfatos metálicos en lugar de óxidos metálicos, el proceso se conoce como " tostación de sulfatación ". En ocasiones, se pueden mantener las condiciones de temperatura y de gas de tal manera que una alimentación mixta de sulfuros (por ejemplo, una alimentación que contenga sulfuro de cobre y sulfuro de hierro) reaccione de forma que un metal forme un sulfato y el otro un óxido; este proceso se conoce como " tostación selectiva " o " sulfatación selectiva ".

La fundición implica reacciones térmicas en las que al menos un producto se encuentra en fase fundida. Los óxidos metálicos se pueden fundir calentándolos con coque o carbón vegetal (formas de carbono ), un agente reductor que libera el oxígeno en forma de dióxido de carbono , dejando un mineral refinado. La preocupación por la producción de dióxido de carbono es reciente, tras la identificación del efecto invernadero intensificado .

Los minerales carbonatados también se funden con carbón vegetal, pero a veces es necesario calcinarlos previamente. Puede ser necesario añadir otros materiales como fundente , que facilitan la fusión de los minerales de óxido y la formación de escoria , ya que el fundente reacciona con impurezas como los compuestos de silicio . La fundición suele realizarse a una temperatura superior al punto de fusión del metal, pero los procesos varían considerablemente según el mineral y otros factores.

El refinado consiste en la eliminación de impurezas de los materiales mediante un proceso térmico. Este proceso abarca una amplia gama de métodos que involucran diferentes tipos de hornos u otras instalaciones.

El término " refinación " también puede referirse a ciertos procesos electrolíticos . Por consiguiente, algunos tipos de refinación pirometalúrgica se denominan " refinación por fuego ".

• Alto horno
• Fundición instantánea
• Horno Isasmelt
• Horno de reverbero

• Patente estadounidense 5616168 Procesamiento hidrometalúrgico de corrientes de impurezas generadas durante la pirometalurgia del cobre.