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| Parque de Minerales |
Los minerales, procedentes de las mas diversas partes del mundo, llegan a Cartagena por vía marítima, descargándose en el puerto de Escombreras y transportándose por camión a la fábrica, recepcionándose en el PARQUE DE MINERALES donde se clasifican en parvas.
En el mismo parque, se procede a la mezcla de minerales y alimentación a la siguiente fase de fabricación.
En esta fase se pretende someter el mineral a una tostación oxidante de modo que el contenido metálico de la mena pueda ser recuperado fácilmente. Para ello se utiliza un horno de fluidificación donde una corriente ascensional de aire mantiene en suspensión los sulfuros, verificándose la reacción:
Zn S (s) + 3/2 O2 (g) ® Zn O (s) + SOs (g)
reacción que es fuertemente exotérmica.
El Zn O(S) conocido como tostado o calcina obtenido en el rebose del horno es enviado mediante transporte neumático a la siguiente fase de producción: LIXIVIACIÓN.
Los gases de escape ricos en SO2 pasan a una caldera de recuperación de calor donde por una parte se produce un enfriamiento del gas y una pérdida de 1/3 del polvo que pueda llevar en suspensión, y por otra la generación de vapor de agua que es enviado a una turbina para la cogeneración de energía eléctrica.
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| Chimenea Sulfúrico |
Los gases que abandonan la caldera son sometidos a un proceso de depuración y lavado mediante ciclones, electrofiltros calientes y filtros húmedos para en la sección de conversión o contacto transformar el SO2 de un gas óptimamente limpio en SO3, en presencia de un catalizador, que en nuestro caso es pentóxido de vanadio.
Para evitar la formación de nieblas ácidas, problemáticas tanto para el medio ambiente como para los propios elementos de la instalación, previa a la conversión se realiza un secado del gas con ácido sulfúrico concentrado, en contracorriente con el gas.
El gas seco se somete a calentamiento para alcanzar la temperatura de ignición del catalizador y oxidarse según la ecuación:
SO2 + 1/2 O2 (g) ® SO3 (g) + CALOR
que se realiza en condiciones adiabáticas en presencia del pentóxido de vanadio
El calor liberado hace variar la conversión y composición del gas, por lo que para obtener una máxima conversión esta se hace en varias etapas enfriando el gas a la entrada de cada lecho de contacto.
El proceso utilizado es el de absorción doble o doble catálisis, patente de BAYER A.G. consiste en que al gas se le elimina el SO3 que contiene cuando la conversión ha sobrepasado el 88%, haciéndole pasar a contracorriente con ácido sulfúrico del 98% de concentración y formar ácido sulfúrico. (absorción intermedia). Aquí se obtiene el 90% de ácido sulfúrico. El 10% restante se obtiene en la absorción final por reacción exotérmica entre el SO3 del gas procedente de la última fase de contacto y el agua procedente de la que se ha obtenido del secado de este.
Los gases de escape a la salida de la torre de absorción final, llevan gotas de ácido y nieblas producidas sobre todo en la torre de absorción intermedia que son eliminados mediante filtración en un filtro de candelas y enviados a la chimenea donde la corriente gaseosa sale a la atmósfera totalmente limpia y con contenidos mínimos en SO2 y SO3, siempre muy por debajo de los límites más exigentes de la legislación medioambiental actual.
Durante la fase de lixiviación, la calcina es tratada mediante una solución diluida de ácido sulfúrico (180-190 g/l). Esta operación se realiza a una temperatura de aproximadamente 60°C y dura entre una y tres horas. En esta fase, queda todavía un porcentaje que varía entre 10 y 25% de zinc insoluble que va a ser recuperado gracias a una operación complementaria.
Los materiales que se alimentan a un filtro de banda son jarositas y agua.
Esquema general de un filtro de banda
La operación de un filtro de banda se puede dividir en las siguientes etapas.
Alimentación
La alimentación de la jarosita se realiza mediante bombeo en forma de pulpa a los distribuidores de fango. Esta pulpa consiste en jarosita formada en el proceso LAC y el licor que la acompaña. La concentración de sólidos, que viene influenciada por la salida de lodos del espesador del proceso LAC, es del orden de 350 g/l. Por su parte el licor que acompaña a la jarosita es el propio del proceso LAC, del orden de 180 g/l de Zn en forma de sulfato.
Filtración
En esta etapa se realiza la filtración del lodo de alimentación con el objeto de eliminar en lo máximo posible el licor que acompaña a la jarosita. La importancia de la filtración es capital, ya que de esta manera se elimina una gran cantidad de ZnSO4 que disminuiría notablemente el rendimiento de la etapa siguiente.
Lavado
La torta filtrada recibe mediante duchas de agua industrial un lavado con el fin de poner en disolución el ZnSO4 que será filtrado.
En esta etapa se sustituye el licor rico en zinc por agua limpia, por lo que la torta debe quedar limpia de zinc soluble. Es ésta la razón de la importancia de la etapa anterior, ya que si la torta no va lo suficientemente seca se estará mezclando el agua de lavado con el licor del proceso LAC, con el consiguiente enriquecimiento de Zn en el líquido de impregnación de la torta.
Secado
La torta una vez lavada y filtrada pasa por una etapa de secado con el fin de retirarle la mayor cantidad de agua, que siempre contiene alguna cantidad de zinc soluble.
Descarga
Finalmente la torta lavada y secada es descargada a tanque de repulpeo para su deposición en vertedero.
Después de la lixiviación,
algunos elementos externos están todavía presentes en la solución. Su eliminación
se realizará con la ayuda de polvo de zinc. La cantidad necesaria de polvo de
zinc depende del porcentaje de impurezas que contiene la solución. Esta purificación
dura entre una y ocho horas. Al final del proceso, se recuperan las partículas
de zinc por filtración.
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Baños de Electrolisis II |
Una vez purificada la solución, se vierte en depósitos de electrolisis (tanques de cemento revestidos de PVC), constituidos por ánodos de plomo y de cátodos de aluminio. Esta operación necesita entre 30 y 40°C y va a permitir al zinc depositarse en el cátodo de dónde se le despegará por pelaje (o stripping) cada 24, 48 o 72 horas, según el caso.
La producción por celda que contiene hasta 86 cátodos de 1,6 m², puede alcanzar 3 t/día.
El zinc obtenido es muy puro (99,995 %). Contiene menos de 50 ppm de impurezas, siendo el plomo la principal.
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Paquete Zinsamac |
La placa catódica procedente de electrolisis no es una forma comercial usual de venta de zinc, por ello es preciso fundirla para en una etapa posterior moldearla en lingotes de 25 Kg. de peso o en lingotones de 1000 ó 2000 Kg.
Esta fundición se realiza en hornos eléctricos de inducción donde el cátodo se introduce por la bóveda del horno, y en una atmósfera neutra, no oxidante, a una temperatura entre 470º y 540 ºC, donde se realiza el cambio de fase del zinc puro. Posteriormente mediante bomba de grafito accionada por aire comprimido , el zinc es extraído hacia la cinta sinfín de colada para realizar los lingotes de 25 Kg o bien hacía los grandes moldes de lingotones o jumbos.
Las falsas entradas de aire en los hornos puede provocar la formación de grasos u óxidos de zinc, que en forma de sólidos permanecen flotando sobre el zinc fundido. Para favorecer la separación de ambas fases se adiciona cloruro amónico.
Los humos del horno de fusión pasan por torres lavadoras con agua a contracorriente que elimina el ZnCl que pueda arrastrar antes de dejarlos salir a la atmósfera.
Adicionalmente, como la parte superior de lingotes y lingotones se oxida por el aire ambiente es necesario durante la colada realizar un desespumado.
Los óxidos, grasos y espumas producidos son tratados para su recuperación en forma de tochos de zinc que son refundidos en un horno basculante de inducción. El flujo de zinc se hace pasar por una fuerte corriente de aire, atomizado el zinc líquido, siendo recogido en unas cámaras de decantación. El polvo de zinc así producido es utilizado como agente cementante en la fase de purificación en Lixiviación.
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