Efecto de minerales arcillosos contenidos en concentrados de cobre sobre el comportamiento de escorias y el desgaste de refractarios durante la etapa de fusión

Abstract

Los minerales arcillosos tales como la caolinita y montmorillonita, son silicatos de aluminio/magnesio hidratados, que generalmente están presentes en la ganga asociada a yacimientos sulfurados de cobre. Durante el procesamiento de minerales son arrastrados hacia el concentrado debido a su bajo tamaño y estructura planar. Posteriormente, forman parte de la escoria fundida en la operación unitaria de fusión, donde generan cambios importantes en las propiedades reológicas de la escoria. Un cambio en la viscosidad tiene implicancia directa sobre el atrapamiento mecánico de cobre en la escoria y en el desgaste de la mampostería refractaria del reactor de fusión. Con respecto a esta última, existe un sinfín de estudios relacionados a los mecanismos de corrosión, sin embargo, el efecto de la composición de la escoria sobre el desgaste del ladrillo refractario es un tema aún en desarrollo. En el presente estudio, el desgaste de ladrillo refractario en contacto con escorias fayalíticas con presencia de otras especies menores provenientes de ganga de minerales arcillosos, fue investigado. Se utilizaron escorias sintéticas tipo fayalita dopadas con 0, 2, 5 y 8% de caolinita y montmorillonita por separado. La escoria dopada fue finalmente cargada en un crisol fabricado a partir de material refractario y fundida en un horno eléctrico, en condiciones de equilibrio termodinámico acorde a aquel industrial, 1250 y 1300°C, presión parcial de oxígeno igual a 〖10〗^(-8) atm. Al cabo de 8 horas, se enfrió el crisol súbitamente por medio de queching y se caracterizó mediante microscopía óptica, XRD, XRF y EDS-SEM. De acuerdo a los resultados obtenidos, fue posible establecer que un aumento en la temperatura del sistema promueve la infiltración de la escoria libre de minerales arcillosos cercano a un 80%. Trabajando a 1300°C, la escoria dopada con caolinita infiltra cerca de un 20% más que aquella dopada con montmorillonita. Esta última en cambio, resulta ser un promotor de la disolución superficial del ladrillo refractario, mientras que la presencia de caolinita en escorias fayalitica retrasa, hasta en un 9.5%, la disolución del refractario a 1300°C. A una menor temperatura, ocurre el efecto contrario y la disolución aumenta a causa de la presencia de caolinita en un 15%, con 2% de dopaje. Por otro lado, la presencia de caolinita y/o montmorillonita, entregan al fundido óxidos que disminuyen la zona líquida de escoria. Mayor contenido de magnetita se registró en aquellas escorias dopadas con montomorillonita pues presentaron mayor contenido final de óxidos disueltos en su estructura. El estudio representa una primera aproximación al desarrollo de un modelo geometalúrgico predictivo del desgaste de ladrillos refractarios, durante la fusión de concentrados sulfurados de cobre con presencia de ganga arcillosa rica en caolinita y montmorillonita a escala laboratorio.