Thermal analysis and kinetics of the chalcopyrite-pyrite concentrate oxidation process

Análisis térmico y cinético del proceso de oxidación del concentrado de calcopirita-pirita

El artículo presenta los resultados de la investigación experimental de la oxidación de concentrado de calcopirita-pirita en el aire. La caracterización de la muestra inicial y de los productos de oxidación se realizó por métodos ICP-AES, XRD, EDXRF. Se construyeron diagramas de estabilidad de fase para el sistema Cu-Fe-S-O a 25, 450, 650 y 900 °C. Se calculó la composición de equilibrio de la carga para el proceso de oxidación óptimo. Se utilizó el análisis DTA-TG para monitorizar el proceso de oxidación. Se determinaron los parámetros cinéticos en condiciones no isotérmicas, basándose en los métodos de Kissinger y Ozawa.Los valores de las energías de activación mostraron que todas las etapas del proceso de oxidación se producen en el campo cinético.

INTRODUCCIÓN

Aunque se han realizado muchas investigaciones en el campo del sistema Cu-Fe-S-O [1-5], y la calcopirita, como el mineral sulfurado de cobre más utilizado en la producción pirometalúrgica de cobre, ha sido estudiada teórica y experimentalmente por varios autores [6-14], todavía existe una falta de conocimiento sobre las características térmicas y el comportamiento cinético de los concentrados polimetálicos de cobre de baja ley.

Con el fin de comprender mejor las características termodinámicas, los parámetros cinéticos y los mecanismos de reacción durante la oxidación, el concentrado polimetálico de calcopirita-pirita y sus productos de oxidación se sometieron a un análisis comparativo basado en los datos obtenidos a partir de análisis químicos, PSD, DRX, EDXRF y mediciones DTA/TG a determinadas temperaturas. Se calculó el diagrama de composición de equilibrio del concentrado investigado en función de la temperatura del gas a una relación molar gas vs. carga de 20:1.

Se determinaron los parámetros cinéticos y las energías de activación para las etapas características del proceso de oxidación en condiciones no isotérmicas, basándose en los métodos de Kissinger y Ozawa.

EXPERIMENTAL

Para la investigación se utilizó concentrado de calcopirita-pirita procedente de la mina de Bor (Serbia), con la composición química indicada en la Tabla 1. El análisis químico se realizó mediante ICP-AE. Los análisis químicos se realizaron mediante ICP-AES, AAS y electrogravimetría. La DRX se realizó en un difractómetro de rayos X "Phillips" PW 1710, con un monocromador de grafito curvado y un contador de escintilariones en muestras de polvo policristalino.