Plomo en la tecnología

- El plomo, es un metal poco abundante en la corteza terrestre.   Hay algunos  yacimientos  de  plomo,     muchos  ya  agotados,  donde  el mineral a nivel superficial ha sufrido la acción del medio ambiente, ahí aparecen minerales oxidados, del tipo anglesita, u otros en los que  la  acción  del  medio  transformó  los  sulfuros  de  plomo…  en carbonatos.

- Los depósitos de plomo son en un 75% mixtos cinc-plomo, en un 20% predominantemente plomo y el resto asociados a  minerales de cobre y otros

- Existe una asociación natural de la plata con los minerales de plomo, tanto es así que el 70% de la plata se recupera en el procesado de plomo.    El  oro  también  está  asociado  a  los  minerales  de  plomo, aunque en cantidades muy inferiores, obteniéndose también cobre y antimonio como subproductos.

Los principales minerales de plomo son los siguientes:

Mineral                   Fórmula                 %Pb

Galena                      PbS                     86.6

Jamesonita              Pb4FeSb6S14        ~ 40

Boulangerita           Pb5Sb4S11            ~ 58

Anglesita                 PbSO4                     68,3

Cerusita                   PbCO3                    77,5

Piromorfita             Pb5(PO4)3Cl              76

Vanadinita              Pb5(VO4)3Cl

Wulfenita               PbMnO4                   56

Crocoita                  PbCrO4

Fosgenita                Pb2(CO3)Cl2

Fusión de las menas de plomo

- El plomo se ha obtenido tradicionalmente por vía pirometalúrgica….

- Los   primeros   procesos   industriales….   práctica   artesanal…   denominado proceso de forjas, también llamado proceso escocés, en el que por un calentamiento en un ambiente oxidante reaccionaba la galena con el óxido o el sulfato…. Dando Pb y SO2

- El proceso está abandonado por su toxicidad y por la dependencia manual

- El paso industrial de mayor importancia fue la reducción del sínter en horno de Cuba…. Dicho sínter está constituido por el mineral (galena) tostado más fundentes……

Proceso de sinterización

- El proceso de sinterización… preparación del mineral para ser tratado en Horno de Cuba

- La tostación de concentrado fino de galena.. Elimina SO2 y deja un óxido poroso.

Desplatado: proceso Parkes

- En el proceso de desplatado se pone en contacto plomo, conteniendo plata y oro, con cinc fundido,  el plomo se satura en cinc, con aproximadamente 0,6% de este metal, y se produce un paso de los metales preciosos al cinc en exceso.

-Si se enfría, se produce la cristalización de una aleación plata-cinc que flotan sobre el baño metálico.   Estos cristales se pueden separar   y tratar para recuperar los metales preciosos.

Fusión en horno de Cuba

- En este horno, se lleva a cabo el proceso de reducción del sínter con coque.. A alta temperatura… con el objetivo de obtener plomo metálico

- La carga del horno, está formada por sínter, coque carbón y otros minerales oxidados susceptibles de ser cargados en el horno de Cuba: minerales, residuos, etc.

- En el horno se pueden distinguir las siguiente zonas:

*Zona superior o de secado (hasta 200-300°C)

*Zona de reducción indirecta (llega hasta900°C), el material sin fundir reaccionaen contracorriente con el gas reductor(mayoritariamente CO)

-En la parte baja de esta zona se inicia la fusión del plomo

-
Zona de fusión, donde se forma la escoria a partir de los fundentes y de los componentes de la ganga, y en la que se alcanza una temperatura de 1.200°C

- En una zona de fusión y reducción, los silicatos de plomo formados se reducen con carbón sólido

- El cobre se une al azufre para formar la mata, en ausencia de S se disuelve en el Pb, lo mismo ocurre con los metales nobles… se incorporan al bullón o lo hacen a la mata

- El Sb se reduce junto con el Pb y forma una de sus impurezas

- El As puede volatilizarse y oxidarse, pero si hay Fe, Cu y Ni puede formar una fase fundida denomina Speiss

-
Zona de reducción directa, en contacto con la anterior, bajo toberas

- Zona de combustión o de toberas, en ésta, se quema el coque a CO2, con gran desprendimiento de calor… Equilibrio de Boudouard  entre  el  mismo  CO2   y  el coque producíéndose CO, reductor principal de los óxidos metálicos.

Productos del horno de Cuba:

•   Plomo impuro (bullón) •   Escoria    ferrífera    (ferrocálcica)    y cinquífera •   Mata, que se forma si hay sufiente azufre en el metal. •   Speiss, que se forma si hay excesso de arsénico y metales tales como el Fe, Ni, Co •   Polvos,  en  los  que  se  acumula  el cadmio    si    está    presente.         Se recuperan en un filtro de mangas •   Gas pobre

Recuperación de cinc en las escorias

- La recuperación cinc de las escorias granuladas, se cargan en un horno rotatorio con otros productos residuales como los polvos de acería.     Se mezclan con carbón de tamaño fino (horno Waelz, sobre 1.000°C)

Obteniéndose--Polvo de óxido de cinc y óxido de plomo, de los que se recupera hasta el 95%

- También pueden tratarse las escorias fundidas en un horno de Cuba o eléctrico en el que se insufla o carbón pulverizado o   combustible líquido….. Los hidrocarburos y el carbón …  reducen los óxidos de cinc y de  plomo de las escorias (Este proceso se conoce como volatilización de escorias Slag fuming)

- Para mejorar la recuperación de plomo retenido en las escorias, se incluye una etapa adicional para su tratamiento en horno eléctrico… permite trabajar a temperaturas  más altas….

Fusión directa de menas de sulfuro

- Los inconvenientes del método tradicional… de snterización-reducción.. Surge los procesos de fusión instantánea… al estilo de los usados en el cobre

Fusión instantánea:

  Proceso outokumpu -  Kivcet – Kaldo – Boliden –

Fusión a través de una escoria

QSL - Isasmelt

Proceso Kivcet

- Funciona dividido en dos partes por un tabique refrigerado… en la zona del quemador, oxidante-reductora, se carga concentrado, residuos de plomo, fundentes y coque… funde a 1400°C

- Aquí se produce plomo y escoria cargada de óxido de este metal, oxidándose el azufre a SO2

- …luego pasan a la zona reductora… en la que trabaja como si estuviera en un horno eléctrico a 1.350°C… se carga carbón sobre la escoria…

Proceso Kaldo de Boliden

- Similar a un convertidor de soplado superior… funde concentrados de plomo con lanza de oxígeno.. Producíéndose plomo metal y una escoria con óxido de plomo

Afino del metal

- El afino del plomo bruto o bullón… es un paso necesario.. Debido a que el metal se obtiene con diversas impurezas como Cu, Fe, Zn, Sn, As, Sb, Bi, además de metales preciosos

- El contenido de estos metales depende de la mena y el proceso

- Cu, As, Sb, Bi.. A veces Sn y Ag pueden alcanzar el 2% y los otros metales… normalmente no supera el 0,5%

- Por lo tanto.. El tratamiento por afino, permite disminuir el contenido de los metales anteriormente mencionados hasta niveles aceptables.

- El afino del metal se realiza por procedimientos pirometalúrgicos y rara vez (menos del 10% del Pb total obtenido) se efectúa por afino electrolítico. El cual es casi exclusivo de las menas altas en Bi Ya que el proceso convencional es caro y complejo(proceso Betts)

Procesos pirometalúrgicos:

Descuprado - Proceso Harris - Proceso Parkes (desplatado) - Descincado del plomo - Desbimutado del plomo

Ablandamiento químico

Proceso Harris

- Este proceso produce la oxidación del  estaño, arsénico  y antimonio.. …. En contacto el metal con una mezcla de sales fundidas oxidantes.

- Cuando el plomo se pone en contacto con la sal fundida, se forman estanato, arseniato y antimoniato sódicos… aunque se produce Na2PbO3,   éste inmediatamente reacciona con el Sn, As y Sb para dar las sales….    Esto se debe a que las impurezas tienen más tendencia a oxidarse que el plomo.

M… As o Sb

El estaño, de forma similar, da lugar a esta reacción

El plomo: