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Metalurgia del antimonio

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
10/10 (1 opinión) |2340 alumnos|Fecha publicación: 22/10/2009
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Capítulo 9:

 Subproducto de la metalurgia del plomo

            La metalurgia del plomo en España se reduce a la recuperación de este metal (metalurgia secundaria del plomo) mediante el proceso que se describe a continuación:

plomo

            Pero en general, la fundición de los minerales de plomo puede llevarse a cabo por el método de precipitación (ya no se aplica), de reacción tostadora (para minerales puros y ricos) y de reducción tostadora (método que se utiliza actualmente) como también el horno de cilindro rotatorio.

cilindro

            En cuanto a la obtención del antimonio, la parte que nos interesa de esta metalurgia es la del refinado del plomo de obra impuro.

antimonio

·       Refino del plomo de obra

            Este plomo contiene impurezas como, cobre, estaño, arsénico, bismuto y antimonio, que influyen desfavorablemente sobre las propiedades mecánicas, la resistencia a los ataques químicos; además, metales nobles en cantidades que resultan remuneradores para su obtención.

            Los métodos de eliminación del antimonio son los siguientes:

            a) Oxidación selectiva sencilla: Al tener este metal mayor afinidad hacia el oxígeno que el plomo, puede separarse de él por oxidación, cediendo el plomo oxidado al mismo tiempo su oxígeno parcialmente al antimonio según la ecuación:

2 Sb + 3 PbO = Sb2O3 + 3 Pb

            El óxido antimonioso es oxidado por el aire dando óxido antimónico que se combina con el óxido plumboso dando antimoniato de plomo, el cual puede oxidar más al antimonio.

3 (2 PbO.Sb2O5) + 8 Sb = 6 Pb + 7 Sb2O3

            El óxido plumboso forma con arsénico, antimonio y estaño, arseniato de plomo líquido, antimoniato de plomo líquido y estannato de plomo sólido. Estos productos son llamados “costras de arsénico, antimonio o estaño”. Se forma litargio puro, lo cual significa el fin del proceso de oxidación.

            Este proceso parte de un plomo de obra procedente del horno de fusión y la operación es una fusión oxidante que se realiza en un horno de reverbero de solera fija de 1,5 a 2 m. de ancho por 4x6 m. de largo; revestido, solera, paredes y bóveda, con refractarios de cromo-magnesia y con cajas de agua en la zona de escorias.

            La operación se realiza en dos etapas de la siguiente manera:

1.                 Se alimenta el horno con plomo fundido, procedente del horno de fusión, por uno de sus extremos y se mueve hacia el otro extremo en donde existen dos piqueras, una a 30 cm del fondo y la otra a 36 cm, la segunda es para el sangrado de espumas y la primera para el sangrado del plomo. También se puede alimentar con lingotes de plomo, entonces la fusión se realiza lentamente por medio de quemadores situados en la bóveda de la zona de alimentación del horno, que además tienen por objeto mantener en el horno una temperatura entre 370 a 420 ºC, lo que se consigue con un consumo de gas-oíl de 40 a 55 l/h. El horno trabaja en atmosfera oxidante y el aire se introduce verticalmente por toberas de inyección de 25 mm. de diámetro, situadas en la bóveda del horno, su caudal y su presión dependen del contenido de impurezas del plomo de obra.

            En estas condiciones de trabajo, se obtiene una espuma que sobrenada sobre el fundido y formada por: óxido de plomo (80 al 90 %), sulfuro de cobre (4 %), óxido férrico (2 al 5 %) y otros óxidos metálicos, principalmente de cinc, arsénico y antimonio, que se sangran por la piquera correspondiente. La duración de esta operación es de dos o tres horas, quedando el plomo fundido con un contenido en cobre inferior a los 60 gr/t.

2.                 Si después de este primer desespumado, se eleva la temperatura del horno a 700-750 ºC, aumentando las condiciones oxidantes de la atmósfera del horno, el resto del arsénico, antimonio, así como el estaño, níquel, cobalto y plomo se oxidan, formando espuma que sobrenada sobre el baño. Para facilitar la oxidación, se agita el baño con chorros de aire a presión o bien de vapor, manteniendo estas condiciones hasta que el antimonio en el baño esté entre 0,02 a 0,5 %.

            Como las últimas trazas de antimonio son de difícil oxidación, se le añade al baño litargirio que las arrastre. La duración de esta oxidación depende de: la temperatura de trabajo, las impurezas, el tipo de atmósfera oxidante y de la agitación del baño, pero en general puede decirse que dura de 12 a 20 horas.

            Los productos obtenidos de esta depuración son: plomo de obra purificado, que contiene a los metales que se oxidan después que el plomo, y que de forma general tiene un análisis de: Cu = 0,004 %, Sb = 0,04 %, As = 0,003 % y Sn menor que 0,0001 %; y dos tipos de espumas, una rica en cobre (la primera) y otra rica en antimonio y arsénico (la segunda), con el 12-13 % de Sb, del 4-5 % As y del 70-74 % de Pb.

            Las espumas ricas en cobre se tratan, igual que las procedentes del tratamiento de descobreado y de las segundas se obtiene un speiss o un plomo antimonioso.

            Para la obtención de speiss, se llevan las espumas a un horno de reverbero de solera fija que trabaja de 900 a 1.000 ºC y al que se le adiciona, además de las espumas, carbonato sódico en proporción del 60 % del peso de las espumas, como reactivo escorificante, cok en proporción del 20 %, como agente reductor y litargirio al 20 % como agente diluyente. Obteniéndose  una mata con el 15 % de Cu, 3 % de Pb y 7 % de azufre que se vende a fundición de cobre; un speiss con todo el arsénico, antimonio, níquel y cobalto con Cu menor del 6 % y Pb del 8 al 10 %; y una escoria que está formada por silicatos dobles de sodio, hierro y plomo que se retorna al horno de fusión de plomo.

            Para la obtención de un plomo antimonioso, se llevan las espumas a un horno de reverbero rotativo para fusión, de 3 m. de largo, revestido con refractarios altos en cromo y al que se le adiciona un 5 % de carbonato sódico, un 7 % de antracita y un 6 % de escorias causticas obtenidas del refino del plomo antimonioso. La operación se realiza en dos etapas; en la primera se le adicionan todos los reactivos anteriores y solo el 2,5 % de antracita, obteniéndose una aleación de plomo antimonioso con solo el 2-3 % de Sb que se retorna al circuito de alimentación del proceso de depuración, a continuación se le adiciona al horno el 4,5 % restante de antracita que origina: un plomo antimonioso con el 25-30 % de Sb y que contiene al 85 % del antimonio del plomo de obra, y una escoria con el 2,6 % de Pb y 3-3,5 % de Sb, que se retorna al horno de fusión de plomo.

            Esta aleación se refina por fusión con adición de sosa caustica en proporción de dos veces el arsénico a eliminar, en una caldera con agitación mecánica de 80 Tn de capacidad, obteniéndose una escoria caustica que constituye parte de la carga del horno rotativo y un plomo antimonioso libre de arsénico.

            La calefacción tanto del horno rotativo como de la caldera es realizada por quemadores de gas o de combustible líquido, con un consumo global de 60-80 l/h, siendo la duración del revestimiento del horno rotativo de 100 días.

            Este procedimiento de depuración del plomo de obra en horno de reverbero, está en desuso y la mayor parte de las fundiciones de plomo actuales utilizan el procedimiento Harris después de un proceso de descobrizado, si el plomo de obra lo precisa.

Capítulo siguiente - Método de Harris
Capítulo anterior - Antimonio. precauciones

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