Revista Metalúrgica UTO

Thermodynamic of the reduction smelting process of tin concentrates

Resumen Se presenta un análisis termodinámico de las reacciones más importantes en el proceso de fusión reductora de concentrados de estaño, mostrando la influencia que tiene el fierro en el proceso. La reducción de estaño está limitada por el equilibrio FeO - Fe y el desarrollo del proceso depende en gran medida de cómo desea el metalurgista hacerlo más efectivo. La primera opción es haciendo una reducción benigna en la primera etapa de fusión, de tal manera que el estaño obtenido esté prácticamente libre de fierro y posteriormente hacer una reducción más intensa de la escoria líquida, para recuperar más unidades de estaño, a expensas de obtener estaño con mayor contenido de fierro (cabeza dura). Sobre esta cabeza dura líquida se agregan concentrados frescos para nuevamente producir estaño casi limpio de fierro, aprovechando así al contenido de Fe de la cabeza dura como reductor de los óxidos de estaño que ingresan al horno, continuando así el ciclo de operaciones. Pero en la etapa de recuperación de estaño de la escoria de primera fusión el consumo de carbón es excesivo porque también hay que reducir fierro de la escoria para lograr mayor recuperación de estaño en la fase metal. La segunda opción es hacer una reducción benigna de estaño en la etapa de fusión, de tal manera que se produce estaño casi libre de fierro y escoria líquida con concentraciones apreciables de estaño, entre 4 y 8% Sn, que es sometida a volatilización de estaño para descartar escorias finales con concentraciones de estaño muy bajas, alrededor de 0.2% Sn y polvos de estaño de alta ley, libres de fierro que se peletizan fácilmente y regresan a fusión reductora junto con los concentrados frescos. Se discuten los sistemas Sn - Fe, Sn - Fe - C, Sn - Fe - escoria, y finalmente se hacen algunos comentarios con referencia a los hornos que se utilizan para la fusión reductora de estaño, concluyendo que en la actualidad el horno Ausmelt es el más indicado para esto, tomando en cuenta su capacidad específica de fusión por volumen de baño, en base al consumo de oxígeno como comburente. La volatilización de estaño puede ser sulfurante, añadiendo piritas a la escoria, o puede ser también neutra o medianamente oxidante, así volatiliza el Sn como SnO (g). La volatilización sulfurante es mucho más intensa y veloz que como SnO. Cuando se volatiliza como SnO, se debe incrementar también la temperatura de operación, para lograr escorias descartables.

Abstract A thermodynamic analysis of the most important reactions that occur in the reduction smelting process of tin concentrates is presented. It shows the influence of iron on the process. Tin reduction is limited by the equilibrium FeO -Fe and the process depends greatly on how the metallurgist proceeds to make it most effective. The first option is to perform a benign reduction of tin in the first smelting step, so the tin produced is practically free of iron, and then perform a more intense reduction of tin from liquid slag, to increase its recovery at the cost of obtaining metal with more content of iron (hard head). This liquid hard head, which remains inside the furnace, receives fresh tin concentrates to produce again clean tin, taking advantage of the iron content of the hard head as a reducing agent of fresh tin oxides in concentrates, and continuing the operations cycle. However, the consumption of carbon is excessive during the slag reduction stage because it also reduces iron in order to recover more tin units. The second option is to perform the same benign tin reduction in the stage of smelting, so the tin produced is practically free of iron, leaving from 4% to 8% Sn in slag. Then volatilize the tin from this liquid slag by either using sulfide or oxide fuming to discard a tin free slag with around 0.2% Sn. Then the SnO2 fumes free of iron can be easily pelletized and recycled to the smelting stage. The systems Sn - Fe, Sn - Fe - C and Sn - Fe - slag are discussed and finally some comments are made with reference to furnaces used for tin reduction smelting, concluding that nowadays the Ausmelt furnace is the most capable operating unit for that purpose, taking into account its specific smelting capacity, based on the consumption of oxygen to support combustion. Tin fuming can be sulfurizing, adding pyrites to the liquid slag or can be neutral or oxidizing, in this cases tin volatilizes as SnO(g). SnS fuming is much more intense and faster than SnO fuming. When fuming tin as oxide, temperature should be increases in order to attain discard slags.

Resumo Apresenta-se uma análise termodinâmica das reações mais importantes no processo de fusão redutora de concentrados de estanho, mostrando a influência do ferro no processo. A redução de estanho é limitada pelo equilíbrio FeO-Fe e o desenvolvimento do processo depende em grande parte de como o metalúrgico deseja fazer-lhe mais eficaz. A primeira opção é fazer uma reação benigna na primeira etapa de fusão, de modo que o estanho obtido esteja praticamente livre de ferro e, em seguida, fazer uma redução mais intensa da escória líquida para recuperar mais unidades de estanho, à custa da obtenção de estanho com maior conteúdo de ferro (cabeça dura). Na cabeça dura líquida são adicionados concentrados frescos para produzir novamente estanho quase limpo de ferro, aproveitando assim o conteúdo de ferro na cabeça dura como redutor dos óxidos de estanho que ingressa no forno, continuando assim o ciclo de operações. Mas na fase de recuperação de estanho da escória da primeira fusão, o consumo de carvão é excessivo, porque também tem que reduzir o ferro da escoria para uma maior recuperação de estanho na fase de metal. A segunda opção é fazer uma redução ligeira de estanho na etapa de fusão, de modo que é produzido estanho quase livre de ferro e escória líquida om concentrações apreciáveis de estanho, entre 4% e 8% de Sn, o qual é submetido a volatilização de estanho para descartar escórias finais com concentrações de estanho muito baixas, cerca de 0,2% Sn e pós estanho de alta lei que são facilmente peletizados e voltam para a fusão redutora juntamente com os concentrados frescos. Os sistemas Sn-Fe, Sn-Fe-C, Fe-Sn-escória são discutidos, e finalmente, alguns comentários são feitas com referência aos fornos utilizados para fusão redutora de estanho, concluindo-se que atualmente o forno Ausmelt é a melhor opção, tendo em conta a sua capacidade especifica de fusão por volume de banho, com base no consumo de oxigénio como comburente. A volatilização do estanho pode ser sulfurante, adicionando pirites à escória ou também pode ser neutra ou medianamente oxidante, assim volatiliza o estanho como SnO. A volatilização sulfurante é muito mais intensa e mais rápida do que como SnO. Quando volatiliza como SnO, também se deve aumentar a temperatura da operação para alcançar escórias descartáveis.

New flowchart for thermal tin refining

Resumen El nuevo flujograma de refinación térmica del estaño, está creado en base a un concepto de producción más limpia, al reducir la producción de residuos sólidos y subproductos difíciles de tratar; el ahorro en el uso de reactivos, la mejora en la eficiencia de los procesos de refinación y la incorporación del proceso de refinación electrotérmica de plomo y bismuto en presencia de antimonio, que es el proceso central en el nuevo flujograma que permitirá la eliminación del antimonio del circuito del estaño en la forma de un subproducto con valor.

Abstract The new flowchart of thermal refining of tin is created based on a concept of cleaner production, reducing solid waste and by-products which are difficult to treat, saving in the use of reagents, improving the efficiency of the refining process and incorporating the process of electro refining of lead and bismuth in the presence of antimony, which is the central process in the new flowchart. This will allow the elimination of the antimony from the circuit of tin in the form of a valued by-product.

Resumo O novo fluxograma de refinação térmica do estanho está criado com base num conceito de produção mais limpa, reduzindo os resíduos sólidos e os subprodutos difíceis de tratar, tendo poupança na utilização de reagentes, melhorando a eficiência do processo de refinação e incorporando o processo de refinação eletrotérmica de chumbo e bismuto na presença de antimónio, que é o processo central no novo fluxograma, o qual vai permitir a eliminação do antimónio do circuito de estanho na forma de um subproduto com valor.

Direct reduction of ZnS

Resumen Se realiza un estudio termodinámico para evaluar la posibilidad de producir zinc metálico por reducción directa de concentrados de ZnS, que tengan como impureza principal sulfuros de hierro. Se muestran los equilibrios en los sistemas Fe-S-O y Zn-Fe-S-O a la temperatura de 1,250 °C, y a partir de ellos, se presentan las condiciones termodinámicas bajo las cuales se puede desarrollar el proceso.

Abstract It's presented a thermodynamic study to assess the possibility of producing metallic zinc by direct reduction of concentrates of ZnS, whose main impurity are iron sulfides. The equilibriums in the Fe-S-O and Zn-Fe-S-O systems at the temperature of 1,250 °C are shown, and from these, the thermodynamic conditions under which the process can be developed are presented.

Realiza-se um estudo termodinâmico para avaliar a possibilidade de produção de zinco metálico por redução direta de concentrados de ZnS, que tenham como impureza principal sulfetos de ferro. São apresentados os equilíbrios nos sistemas Fe-S-O e Zn-Fe-S-O a temperatura de 1,250 ° C, e a partir destes, são apresentadas as condições termodinâmicas nas quais o processo pode ser desenvolvido.

Determination of the uncertainty of the results of mechanical traction tests and optical emission spectrometry tests applied to steel

Resumen En este trabajo se realiza la determinación de la incertidumbre de los resultados arrojados por los equipos del Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Carrera de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, concretamente de la maquina universal de ensayos Galdabini Quasar 600 para ensayos de tracción y el espectrómetro de emisión óptica GNR Solaris CDD Plus para ensayos de composición química. Las incertidumbres combinada (total) y expandida (intervalo), fueron determinadas analizando todas las posibles fuentes de incertidumbre detectables que intervienen en el proceso de medida de cada equipo.

Abstract This paper shows the uncertainty over the results given by the equipment in the Testing Laboratory of the Metallurgical and Science of Materials Engineering Department, specifically the universal testing machine Galdabini Quasar 600 for traction testing and optical emission spectrometer GNR Solaris CDD Plus used to test the chemical composition. The (total) combined uncertainties and expanded (interval) were determined by analyzing all the possible sources of uncertainty detectable that intervene in the measuring process in each equipment.

Resumo Neste trabalho a determinação da incerteza dos resultados obtidos pelas equipes Materials Testing Laboratory da Escola de Engenharia e Ciência dos Materiais Metalurgia, especificamente a máquina universal de ensaios GALDABINI Quasar 600 para ensaios de tração foram realizados eo GNR espectrômetro de emissão óptica Solaris CDD Plus para testar a composição química. O combinado (total) e incerteza expandida (intervalo) foram determinadas através da análise de todas as possíveis fontes de incerteza detectável envolvidos no processo de medição para cada equipe.

Cryptomelane lixiviation in acid solutions of ferrous sulfate

Resumen Se ha estudiado el efecto de la razón mineral/agua, temperatura, concentración de sulfato ferroso y concentración de ácido sulfúrico, sobre la extracción de manganeso, en un mineral proveniente del sector de Uyuni, Provincia Quijarro, del Departamento de Potosí. El mineral estudiado presentó un contenido de 37.16% de Mn y el análisis mineralógico, por difracción de rayos X, indicó que está compuesto principalmente por criptomelano (KMn8O16) y cuarzo (SiO2). El estudio realizado a nivel de laboratorio, indica que la solución de sulfato ferroso en medio ácido es un excelente agente lixiviante para este mineral. Para una concentración de sólidos de 100 gramos de mineral por kilogramo de agua, temperatura de 15 °C, tamaño de partícula del mineral de -48 +65 # Ty, concentración de sulfato ferroso 1.25 veces el estequiométrico, concentración de ácido sulfúrico 1.25 veces el estequiométrico, velocidad de agitación de 350 rpm y 2 horas de lixiviación, se consiguió una extracción de manganeso de 99.7%. Si se aumenta la temperatura de lixiviación a 45 °C y se disminuye el tamaño de grano a -65 # Ty sería posible disminuir el tiempo de lixiviación por lo menos a 1 hora. Temperaturas de lixiviación mayores a 45 °C perjudican el proceso, pues se origina un precipitado que arrastra manganeso disuelto y disminuye la extracción del mismo.

Abstract It has been studied the effect of the rate mineral/water, temperature, concentration of ferrous sulfate and sulfuric acid concentration on the extraction of manganese, a mineral from the Uyuni zone in the department of Potosi. The mineral studied contains 37.16% of Mn, and mineralogical analysis by X-ray diffraction indicated that consists mainly of cryptomelane (KMn8O16) and quartz (Si0(2)). The study in the laboratory indicates that the solution of ferrous sulfate in an acidic medium is an excellent lixiviating agent for this mineral. With a solid concentration of 100 grams of mineral per kilogram of water, temperature of 15 °C, size of particles of -48 +65 #Ty, ferrous sulfate concentration of 1.25 times the stoichiometric concentration, concentration of sulfuric acid of 1.25 times the stoichiometric, agitation speed of 350 rpm and 2 hours of lixiviation, an extraction of 99.7% manganese was achieved. If the temperature of lixiviation is increased to 45 °C, and the size of the grain is decreased to -65 Ty, it's possible to decrease the lixiviation time at least 1 hour. Lixiviation temperatures above 45°C are detrimental to the process, because it's created a precipitate which contains dissolved manganese and reduces its extraction.

Resumo Tem sido estudado o efeito da razão mineral / água, temperatura, concentração de sulfato ferroso e concentração de ácido sulfúrico na extração de manganês, um mineral do setor de Uyuni, província Quijarro, departamento de Potosi. O mineral estudado apresentou um conteúdo de 37,16% de Mn, e a análise mineralógica por difração de raios-X indicou que consiste principalmente de criptomelano (KMn8O16) e quartzo (Si0(2)). O estudo em laboratório indica que a solução de sulfato ferroso em meio ácido é um excelente agente de lixiviação para este mineral. Para uma concentração de sólidos de 100 gramas de mineral por quilograma de água, temperatura de 15 °C, tamanho de partícula de mineral de -48 +65 #Ty, concentração de sulfato ferroso 1.25 vezes a concentração estequiométrica, concentração de ácido sulfúrico de 1.25 vezes a taxa estequiométrica, velocidade de agitação de 350 rpm e 2 horas de lixiviação, foi alcançada uma extração de manganês de 99.7%. Se a temperatura de lixiviação é aumentada até 45 ° C e o grão e diminuído até -65 #Ty, seria possível diminuir o tempo de lixiviação em pelo menos 1 hora. Temperaturas de lixiviação acima de 45 °C são prejudiciais para o processo, pois se cria um precipitado que arrasta o manganês dissolvido e diminui a sua extração.