Tostación oxidante de Cu2S en presencia de CaO eliminando la producción de SO2.

Abstract

Se estudió la tostación oxidante de Cu2S puro y tostación oxidante de concentrado de Cu2S en presencia de CaO, con el objetivo de obtener óxido de cobre sin emisión de SO2. Para esto, se utilizaron mezclas en razones molares Cu2S:CaO y CC:CaO de 1:1, 1:2 y 1:3 para estudiar el efecto de la proporción de CaO, de la temperatura y el porcentaje de O2. Se obtuvieron curvas termogravimétricas del proceso de tostación, para encontrar la fracción reaccionada de O2 con las mezclas. Se utilizó el método de difracción de rayos X (DRX), para encontrar las fases presentes tanto en los reactivos como en las calcinas. Se evidenció que el efecto de la temperatura en la velocidad de reacción entre los 500 y 650 °C, fue significativamente mayor, que a temperaturas entre 650 y 875 °C. Los análisis por DRX de las calcinas completamente reaccionadas, indicaron que a 650 y 700 °C las fases presentes fueron CuO, Cu2O y CaSO4. A 550 y 600 °C las fases fueron CuO, Cu2O, CaSO4 y CuO*CuSO4O. Mientras que, a 500 °C se encontró, además, las fases CuO*CuSO4 y CuSO4. Basado en los DRX y curvas termogravimétricas, se determinó que la reacción global a temperaturas entre 650 y 875 °C fue: Cu2S + Ca0 +2,5 02(g)= 2Cu0 +CaS04 Los resultados indicaron que la concentración de CaO en la mezcla no fue un factor incidente en la velocidad de la reacción global. Sin embargo, a mayor concentración de CaO fue posible obtener mayor fracción reaccionada de O2. Calcinas reaccionadas con distintos porcentajes de O2 indicaron que, a mayor cantidad de O2 en el gas, mayor es la velocidad de la reacción global. Por DRX se estableció que con 1% O2, la oxidación de Cu2S ocurrió primero formando Cu2O, según la reacción: Cu2S + Ca0 + 202(g)= Cu20 + CaS04 Y luego, el Cu2O se oxidó a CuO según la reacción: Cu20+0,5 02(g)= 2Cu0 Usando el modelo cinético 1−(1−X)13=kt el análisis determinó que entre los 500 y 650 °C la energía de activación fue 29,41 kJ/mol. Para las temperaturas más altas, entre 650 y 875 °C, la energía de activación fue 5,40 kJ/mol.

The oxidative roasting of pure Cu2S and the oxidative roasting of Cu2S concentrate (CC) in the presence of CaO were studied with the aim of obtaining copper oxide without SO2 emission. For this purpose, mixtures with molar ratios of Cu2S:CaO and CC:CaO at 1:1, 1:2, and 1:3 were used to investigate the effect of the CaO proportion, temperature, and O2 percentage. Thermogravimetric curves of the roasting process were obtained to determine the reacted fraction of O2 in the mixtures. The X-ray diffraction (XRD) method was used to identify the phases present in the reactants and the calcines. It was evident that the influence of temperature on the reaction rate was significantly higher at 500 and 650 °C compared to temperatures between 650 and 875 °C. XRD analyses of fully reacted calcines indicated that at 650 and 700 °C the phases present were CuO, Cu2O, and CaSO4. At 550 and 600 °C the phases were CuO, Cu2O, CaSO4 and CuO*CuSO4O. Additionally at 500 °C, phases CuO*CuSO4 and CuSO4 were also present. Based on the XRD and thermogravimetric curves, it was determined that the overall reaction at temperatures between 650 and 875 °C was: Cu2S + Ca0 +2,5 02(g)= 2Cu0 +Cas04 It was observed that the concentration of CaO in the mixture was not a determining factor on the overall reaction rate. However, a higher concentration of CaO allowed for a greater fraction of O2 to react. Calcines reacted with different percentages of O2 indicated that, with a higher amount of O2 in the gas, the overall reaction rate increased. XRD analysis established that with 1% O2, the oxidation of Cu2S proceeded initially by oxidizing to Cu2O, according to the reaction: Cu2S + Ca0 + 202(g)= Cu20 + CaS04 And then, Cu2O was oxidized to CuO, according to the reaction: Cu20+0,5 02(g)= 2Cu0 Using the kinetic model 1−(1−X)13=kt, the analysis showed that between 500 and 650 °C, the activation energy was 29,4 kJ/mol. At higher temperatures, between 650 and 875 °C, the activation energy was 5,40 kJ/mol.