Efecto del enfriamiento controlado de escorias industriales de cobre en la distribución de molibdeno y plata

Abstract

Las fundiciones de cobre generaron cerca de 40 millones de toneladas de escoria el 2020 y entre ellas, las principales de fusión son del tipo fayalita, las cuales se tratan convencionalmente a alta temperatura en condiciones reductoras, para producir una mata precipitada que es enviada a conversión, y una escoria reducida que se descarta, pero que aún presenta contenido de cobre y de otros elementos menores y valiosos, como el molibdeno (Mo) y la plata (Ag). Los hornos de limpieza de escorias, eléctricos y de hidrocarburos, presentan un alto costo en energía eléctrica, y significativa emisión de gases de combustión, respectivamente. Por lo tanto, se ha ido implementando un tratamiento alternativo que permite, además, mejorar la recuperación de cobre a través del enfriamiento, molienda y flotación, generando un concentrado que se envía a fusión, y un relave que se dispone en tranque. En este tratamiento, la velocidad de enfriamiento afecta, la sedimentación y coalescencia de las especies de cobre atrapadas, así también como la nucleación y cristalización de la escoria remanente. En el presente trabajo, escorias industriales de fusión de cobre se doparon con Mo (0.3, 1.4 y 2.4% en peso) y Ag (10, 100 y 200 ppm), y se fundieron a 1300 oC durante 8 horas, bajo presión parcial de oxígeno (pO2) de 10^-9 y 10^-8 atm, acorde a condiciones Flash Outokumpu (FO) y Convertidor Teniente (CT), respectivamente. Luego, se enfriaron a diferentes velocidades hasta temperatura ambiente y se analizaron por, SEM-EDS y XRD para investigar la textura y cristalinidad, y por XRF e ICP-MS para determinar la composición elemental, clarificando la recuperación de Cu, y la distribución de Mo y Ag entre la mata y la escoria remanente (L(Mo)^(e/m), L(Ag)^(e/m)). Para escoria dopadas con Ag en el rango de 10 a 200 ppm, L(Ag)^(e/m) resultó entre 0.39 y 0.03 para la CT, y entre 1.8 y 0.03 para la FO. La plata se distribuyó rápidamente a las especies de cobre atrapadas debido a la fuerte afinidad química entre ellas, y precipitaron a una mata de cobre. L(Ag)^(e/m) fue menor para enfriamientos lentos donde prevalecen la coalescencia y la sedimentación. En el caso de Mo, considerando dopaje de 0.3 a 2.4% en peso, L(Mo)^(e/m) resultó entre 118 y 1340 para CT, y entre 297 y 6187 para FO. El Mo se oxido rápidamente a Mo+2 reduciendo la magnetita, reemplazando su Fe+2 y formando espineles de Fe/Mo. En condiciones CT, se presentó como Mo+2 y Mo+4, formando menos espineles, pero aumentando los iones en la matriz fundida. L(Mo)^(e/m) fue mayor para el enfriamiento rápido usando escoria CT y casi invariante para los otros casos. Un enfriamiento súper lento aumentaría la recuperación de valiosos desde escorias de fusión, donde la mayor parte del Cu y la Ag, se distribuyen a la mata, dejando una escoria remanente con textura porfídica y altamente cristalizada que permitiría una molienda de menor costo. El Mo se podría liberar fácilmente para recuperarlo por arrastre de partículas finas, junto al Cu residual, en el concentrado durante la flotación.