Relaciones de fases y distribución de plomo durante el tratamiento de mata de cobre compleja rica en impurezas mediante carburación

Abstract

La presente tesis fue desarrollada en el marco del proyecto FONDECYT Regular 1120341 denominado Relaciones de fase y distribución de arsénico, antimonio y plomo durante el tratamiento de materiales complejos de cobre ricos en impurezas mediante el uso de arrabio y en particular corresponde al estudio que describe el comportamiento del plomo como impureza en el tratamiento para scraps y matas complejas de cobre siguiendo un procedimiento experimental a alta temperatura, enfriamiento de muestras en agua, y análisis posterior empleando técnicas de espectrometría de combustión infrarroja (CIS), espectrometría de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) y gravimetría. Se realizaron 25 experimentos a una temperatura de 1473 K (1200 °C) en un horno eléctrico obteniendo así la base termodinámica que permitió establecer las relaciones de fase y la distribución del plomo como impureza en el sistema Cu-Fe-S-Pb saturado en carbón. Se trabajó en dos zonas de estudio, la Zona I donde coexisten fases de mata y Fe-rica y en la Zona II donde coexisten mata, Fe-rica y Cu-rica. Para cada uno de los experimentos iniciales se trabajó con 150 gramos y se evaluaron cuatro niveles de plomo 3, 6, 9 y 12 % en masa respecto a la masa total considerando un tiempo de equilibrio 21.6 ks. Las muestras obtenidas de experimentos fueron cortadas, secadas, y posteriormente se tomaron sub-muestras representativas de cada fase que fueron analizadas por diversos métodos para determinar sus composiciones. Los resultados experimentales constituyen una robusta base de datos termodinámica que en conjunto con información existente y complementaria, permitieron la determinación de parámetros fundamentales tales como el coeficiente de actividad, el coeficiente de distribución y el parámetro de interacción del plomo en las diferentes fases generadas; en el equilibrio termodinámico del sistema Cu-Fe-S-Pb-C a 1473 K. El coeficiente de actividad del plomo para la fase Cu-rica para la Zona II es: ln⁡〖〖<γ〗_Pb>=-3.05-10.73*N_Pb 〗 A partir de los parámetros termodinámicos encontrados, se generaron modelos matemáticos-metalúrgicos predictivos del comportamiento del plomo como impureza para el tratamiento propuesto de scraps y matas complejas de cobre ricas en dicha impureza mediante el uso de arrabio. Los resultados de este trabajo solventan que, empleando el tratamiento propuesto, es factible disminuir el nivel de plomo casi en un 50% desde matas complejas de cobre, distribuyendo la impureza a, la fase de Fe-rica para un descarte más seguro y un pequeño volumen de la fase de Cu-rica que debiese ser tratada en un proceso posterior para recuperar el cobre.