Kinetics of roasting of copper and iron sulfides with soda in a vibratory boiling layer

Cinética de la tostación de sulfuros de cobre y hierro con sosa en una capa de ebullición vibratoria

Se ha estudiado la cinética de la tostación de sulfuros de hierro y cobre en una capa pulsante y se han determinado los parámetros cinéticos de los procesos. La determinación del orden de las reacciones de tostación y de la energía de activación en el sistema MeS - Na₂CO₃ - O₂ se basa en el método diferencial. Utilizando las dependencias del grado de conversión de los sulfuros de cobre y de hierro en el reactor de la capa pulsante vibratoria a una frecuencia de pulsación de 50 Hz y una amplitud de pulsación de 0,1 - 0,5 mm, se obtuvieron los valores de la energía de activación aparente en los intervalos de temperatura de 500 - 550 - 600 °C para FeS 1,60 - 1,64 y para Cu2S 1,44 - 2,41 J*mol. (CO₂).

INTRODUCCIÓN

El procesamiento pirometalúrgico e hidrometalúrgico de concentrados de sulfuro, que contienen metales pesados no ferrosos Cu, Zn, Pb, así como hierro y componentes de ganga en forma de óxidos de sílice, calcio y magnesio, está asociado con el uso de operaciones de tostación oxidativa o sulfatante en el esquema tecnológico.

En la pirometalurgia, la tostación es una operación preparatoria antes de la fusión del metal mate o bruto y es necesaria para la eliminación parcial o suficientemente completa del exceso de sulfuros de azufre en gases que deben procesarse para producir ácido sulfúrico. En la hidrometalurgia, la tostación oxidativa con eliminación de azufre en gases favorece la formación parcial de sulfatos metálicos solubles en agua y compensa la pérdida de ácido sulfúrico en la producción.

Al tostar sulfuros con ceniza de sosa en una atmósfera oxidante, el azufre se convierte en sulfato sódico, la sílice forma parcialmente silicato sódico y los metales pesados no férreos forman óxidos. A temperaturas superiores a 700 - 750 °C, se forma una masa fundida alcalina que corroe el revestimiento del horno o de la unidad de fusión. Experimentos anteriores demostraron la posibilidad de una desulfuración bastante completa de los sulfuros de cobre, plomo y zinc a temperaturas de 600 - 700 °C. Para tostar una carga que contiene sosa, son aceptables los hornos tubulares y las calderas de lecho fluidizado que mezclan la carga y, en consecuencia, permiten que el oxígeno fluya hacia la zona de reacción. Sin embargo, estos procesos tienen desventajas asociadas con el consumo de energía para la rotación de los hornos tubulares, con la eliminación de polvo, la necesidad de un control estricto de los parámetros de funcionamiento durante la tostación en un lecho fluidizado.

El uso generalizado de vibradores electromagnéticos ha mejorado significativamente los procesos tecnológicos de transporte de materiales a granel, briquetado de cargas. En el campo de la obtención de materiales compuestos a partir de polvos mediante termosíntesis en una capa vibratoria, se publicaron los trabajos de V. G. Lyulko y otros [4-5]. Los autores de estos trabajos señalaron que la fluidización vibratoria proporciona un aumento múltiple del volumen de la capa y de su estructura altamente porosa, reduce la viscosidad y elimina el cribado de las partículas.