Tostado (metalurgia) - Roasting (metallurgy)

Mineral de oro tostado de Cripple Creek, Colorado . El tostado ha eliminado el telurio de la calaverita original , dejando tras de sí ampollas vesiculares de oro nativo.

El tostado es un proceso de calentamiento de un mineral de sulfuro a una temperatura alta en presencia de aire. Es un paso en el procesamiento de ciertos minerales . Más específicamente, el tostado es a menudo un proceso metalúrgico que involucra reacciones gas-sólido a temperaturas elevadas con el objetivo de purificar los componentes metálicos. A menudo, antes del tostado, el mineral ya se ha purificado parcialmente, por ejemplo, mediante flotación por espuma . El concentrado se mezcla con otros materiales para facilitar el proceso. La tecnología es útil pero también es una fuente importante de contaminación del aire .

El tostado consiste en reacciones térmicas gas-sólido, que pueden incluir oxidación, reducción, cloración, sulfatación y pirohidrólisis. En el tostado, el mineral o el concentrado de mineral se trata con aire muy caliente. Este proceso se aplica generalmente a los minerales sulfurados . Durante el tostado, el sulfuro se convierte en óxido y el azufre se libera como dióxido de azufre , un gas. Para los minerales Cu 2 S ( calcocita ) y ZnS ( esfalerita ), las ecuaciones balanceadas para el tostado son:

2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2
2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2

El producto gaseoso de la tostación con sulfuro, el dióxido de azufre (SO 2 ) se utiliza a menudo para producir ácido sulfúrico . Muchos minerales de sulfuro contienen otros componentes como el arsénico que se liberan al medio ambiente.

Hasta principios del siglo XX, el tostado se iniciaba quemando madera sobre el mineral. Esto elevaría la temperatura del mineral hasta el punto en que su contenido de azufre se convertiría en su fuente de combustible y el proceso de tostado podría continuar sin fuentes de combustible externas. El tostado temprano con sulfuro se practicaba de esta manera en tostadores de "hogar abierto", que se agitaban manualmente (una práctica llamada "rabbling") usando herramientas similares a rastrillos para exponer el mineral sin tostar al oxígeno a medida que avanzaba la reacción.

Este proceso liberó grandes cantidades de compuestos ácidos, metálicos y otros compuestos tóxicos. Los resultados de esto incluyen áreas que incluso después de 60 a 80 años todavía están en gran parte sin vida, a menudo corresponden exactamente al área del lecho de asado, algunas de las cuales tienen cientos de metros de ancho por kilómetros de largo. El tostado es un proceso exotérmico.

Operaciones de tostado

Un horno de reverberación para tostar minerales de estaño

A continuación se describen diferentes formas de tostado:

Tostado oxidante

El tostado oxidante, el proceso de tostado más comúnmente practicado, implica calentar el mineral en exceso de aire u oxígeno, para quemar o reemplazar el elemento de impureza, generalmente azufre, parcial o completamente por oxígeno. Para el tostado de sulfuros, la reacción general puede estar dada por:

2 M S (s) + 3O 2 (g) -> 2MO (s) + 2SO 2 (g)

Tostar el mineral de sulfuro, hasta que se elimine casi por completo el azufre del mineral, da como resultado un tueste muerto .

Tostado volatilizante

El tostado por volatilización implica una oxidación cuidadosa a temperaturas elevadas de los minerales, para eliminar elementos de impurezas en forma de sus óxidos volátiles. Ejemplos de tales óxidos volátiles incluyen As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , ZnO y óxidos de azufre. Es necesario un control cuidadoso del contenido de oxígeno en el tostador, ya que la oxidación excesiva forma óxidos no volátiles. En tostado, es necesario controlar el contenido de oxígeno.

Tostado clorado

El tostado clorado transforma ciertos compuestos metálicos en cloruros, mediante oxidación o reducción. Algunos metales como el uranio , titanio , berilio y algunas tierras raras se procesan en forma de cloruro . Ciertas formas de tostado clorado pueden estar representadas por las reacciones generales:

2 NaCl + MS + 2O 2 -> Na 2 SO 4 + MCl,
4NaCl + 2MO + S 2 + 3O 2 -> 2Na 2 SO 4 + 2MCl 2

La primera reacción representa la cloración de un mineral de sulfuro que implica una reacción exotérmica. La segunda reacción que involucra un mineral de óxido se facilita mediante la adición de azufre elemental. Los minerales de carbonato reaccionan de manera similar al mineral de óxido, después de descomponerse en su forma de óxido a alta temperatura.

Tostado sulfatado

El tostado sulfatado oxida ciertos minerales de sulfuro a sulfatos en un suministro controlado de aire para permitir la lixiviación del sulfato para su posterior procesamiento.

Tostado magnético

El tostado magnético implica el tostado controlado del mineral para convertirlo en una forma magnética, lo que permite una fácil separación y procesamiento en los pasos posteriores. Por ejemplo, reducción controlada de hematita (Fe 2 O 3 no magnética ) a magnetita (Fe 3 O 4 magnética ).

Tostado de reducción

El tostado por reducción reduce parcialmente un mineral de óxido antes del proceso de fundición real.

Tostado de sinterización

El tostado de sinterización implica calentar los minerales finos a altas temperaturas, donde se produce la oxidación y aglomeración simultáneas de los minerales. Por ejemplo, los minerales de sulfuro de plomo se someten a tostación por sinterización en un proceso continuo después de la flotación por espuma para convertir los minerales finos en aglomerados trabajables para operaciones de fundición posteriores.

Referencias