Informe 2 Refinación de plomo

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE

Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas

Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas

Ingeniería Civil Metalúrgica

INFORME DE LABORATORIO N°2:

Refinación de plomo

Camila Alejandra Tapia Tapia

camila.tapia03@alumnos.ucn.cl

Cristóbal Nicolás Arochas Bribbo

cristobal.arochas@alumnos.ucn.cl

Cristóbal Ignacio Álvarez Ramos

cristobal.alvarez@alumnos.ucn.cl

Ricardo Andrés Saavedra Villarroel

ricardo.saavedra@alumnos.ucn.cl

Antofagasta, Chile

2023

Tabla de contenidos

Índice de tablas

Índice de figuras

Resumen

La refinación del plomo es un proceso utilizado para purificar el plomo y eliminar las impurezas presentes en él. Durante la refinación, se eliminan impurezas como cobre, arsénico, antimonio, estaño, bismuto, oro y plata, para obtener un plomo de mayor pureza. El objetivo final es obtener ánodos de plomo de alta calidad que puedan utilizarse en diversas aplicaciones industriales.

En el presente informe de laboratorio se analizaron los cambios observados en la experiencia del plomo impuro luego de su refinación. Se realizaron tres etapas de escorificación eliminando la escoria generada en la superficie del plomo hasta obtener un ánodo de plomo lo más puro posible. De los procesos utilizados para la refinación del plomo el que más se ajusta a lo realizado en la experiencia es el Proceso Harris, ya que este proceso consiste en la adición de sales de sodio de forma de NaNO3 y NaOH al igual que en la experiencia.

La realización de la experiencia de refinación de plomo permitió obtener una masa de ánodo de plomo de 1691,89 g y una porción de escoria (compuesta por distintas sales de las impurezas presentes en la alimentación) y plomo arrastrado mecánicamente al arrastrar con una cuchara en la superficie del baño fundido de 291,88 g. Lo anterior es a partir de una alimentación de plomo impuro de 1999,86 g. La ausencia de una caracterización química del plomo impuro previo a la refinación hubiese sido de mucha ayuda para tener un análisis más completo en los resultados.

1. Introducción

El plomo es un metal que es posible encontrarlo naturalmente a nivel de la corteza terrestre y que fue ampliamente utilizado en los inicios de la historia de la humanidad con múltiples aplicaciones dada a sus propiedades de suavidad, maleabilidad y facilidad para fundir (Bocanegra y León, 2012). Está presente en forma de minerales sulfurados como la galena (PbS) donde las menas comúnmente tienen una ley de 4% a 5% de plomo (Castillo, 2014).

Típicamente el proceso productivo pirometalúrgico del plomo consta de las etapas de oxidación (sinterización y tostación), reducción, despumación y refinación, donde la materia prima inicial a suministrar es por medio de concentrados de plomo en forma de sulfuro de plomo y que atravesaron procesos previos de triturado y flotación. Respecto a la etapa de refinación, el producto obtenido en las etapas previas contiene generalmente entre 96-99% de plomo y contiene una serie de impurezas como Fe, Cu, Zn, Sn, Sb, As, Bi, Au y Ag, donde la refinación de plomo tiene por objeto la recuperación de estos elementos (Bocanegra y León, 2012).

La alimentación de la etapa de refinación aún cuenta con pequeñas cantidades de metales básicos como As, Sb, Sn, Bi y Cu los cuales son eliminados en esta. Se cuenta con una primera etapa de espumado que implica la segregación de impurezas al mantener el plomo fundido a una temperatura baja para que las impurezas disueltas a temperatura elevada se separen y eleven a la superficie del baño fundido al disminuir su solubilidad. La temperatura se reduce hasta 350 °C (apenas por arriba del punto de fusión del plomo) y algunas de las impurezas pasan a formar Cu2O; SnO2; Sb2O3 y As2O3 en la superficie, se les rastrilla y se extraen, acción que además es facilitada por aplicación de agitación mecánica o aire. (Castillo, 2014). La segunda etapa se denomina como decoperizado cuyo objetivo es remover el contenido de As, Sb y Sn restante que aún están presentes en el plomo luego de la operación anterior, elevando la temperatura entre 600-650 °C, oxidando así el plomo y el estaño junto con la mayor parte de cobre y arsénico presentes, para formar una espuma de antimonio. El producto formado por el conjunto de las operaciones anteriores se somete a la etapa de moldeo en tornamentos horizontales donde se obtiene finalmente ánodos de plomo (Castillo, 2014).

Según Ballester (2000), el proceso de refinación del plomo es un paso inherente para la eliminación de diversas impurezas tales como cobre, bismuto, también antimonio, arsénico, estaño (proceso Harris), oro y plata (proceso Parkes). Por medio de estos tratamientos de afino se logra bajar el contenido de los metales mencionados a niveles aceptables.

La eliminación de cobre en el proceso de refinación consiste en mantener el plomo a su temperatura de fusión (330°C) para que, al enfriarse, se produzcan natas llamadas “dross” donde se depositan las impurezas (cobre) disueltas en el plomo donde se separan y se elevan a la superficie al disminuir su solubilidad debido a la temperatura.

El proceso Harris oxida el Sb, As y Sn mediante el contacto del plomo en su punto de fusión con una mezcla de sales fundidas oxidantes formadas por NaCl, NaOH y NaNO3 con el propósito de ablandar el metal químicamente y que sea maleable ya que tales impurezas hacen el plomo duro y frágil. Estas sales reaccionan con las impurezas debido a que tienen una mayor tendencia a oxidarse respecto al plomo.

Por otro lado, el proceso Parkes se utiliza para extraer el contenido de plata y oro presentes, generando un contacto entre plomo y zinc, ambos en estado líquido logrando el paso de los metales al zinc en exceso, donde al enfriarse y llegar cerca del punto de solidificación del plomo se produce la cristalización de una aleación plata-zinc y oro-zinc que flotan en el baño fundido, los cuales se separan de la costa que se forma en la superficie.

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