Pirometalurgia

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Procesos de extracción 
pirometalúrgicos
Dra. Dolores Gut iérrez Cacciabue
Industr ias- Ing. Industr ia l
Industr ias 2021
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Mena
Reducción de Tamaño
Clasificación por Tamaños
Concentración (diferencia de propiedad física)
Gravitacional (p.e.), Magnética (K), Electrostática (C), 
Flotación por espuma (Es), Sorting (color)
Extracción (Hidro-Piro-Electrometalúrgica)
Gruesos
Refinación 
Cola
(ganga)
Ganga residual
Insolubles
Escoria
Barros
Impurezas
Mena liberada
Concentrado
Producto útil
Producto
= Mineral + ganga
Mineral + ganga
Material extraído de mina
Sin especificaciones
Metal, refinado
Con especificaciones
Pasos para el 
aprovechamiento
de minerales:
1) Localización del 
yacimiento 
(prospección)
2) Exploración
3) Explotación
4) Tratamiento 
(Beneficio de 
Minerales)
2
¿Repasamos lo visto?
Equipos
Beneficio de Minerales
 Métodos químicos
 Aprovechan RQ para modificar especies del mineral y/o las de ganga para
separarlas.
 Obtener especie química útil y eliminar la ganga (escoria/ residuo
insoluble).
3
EXTRACCIÓN
METALURGIA EXTRACTIVA
https://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgia
Parte de la metalurgia que estudia los métodos químicos necesarios 
para tratar una mena mineral o un material para obtener un metal más 
o menos puro. Tres áreas:
1. Hidrometalurgia:
solubilización de metales
en soluciones acuosas
2. Electrometalurgia: aplicación de
E° eléctrica a soluciones acuosas para
obtener metales puros.
3. Pirometalurgia: fundición de metales 
a altas temperaturas.
https://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgia
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Método de extracción Tipo de reacción Equipos
Pirometalurgia Ocurren a T elevadas Hornos
Hidrometalurgia Solvente solubiliza el 
mineral y deja 
inalterada la ganga
Tanque agitado, 
pila, tanque 
percolación.
Electrometalurgia Reacciones producidas 
por el paso de una 
corriente eléctrica
Celda electrolítica
Siderurgia: técnica del tratamiento del mineral de Fe para obtener diferentes
tipos de éste o de sus aleaciones.
5
El proceso de 
transformación del 
mineral de Fe comienza 
desde su extracción en 
las minas. 
El Fe se encuentra presente en la naturaleza en forma de 
óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros.
ENZO CORTE
Llamada
Dependiendo de esto elegimos la mejor manera de separacion de la ganga
• Proceso mucho más rápido, pero muy contaminante para el ambiente
(emiten anhídrido sulfuroso y carbónico, mucho ruido; poca selectividad y
eficiencia de las reacciones químicas y elevado gasto energético)
PIROMETALURGIA
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• Obtención y refinación de metales utilizando calor (fundición)
• Técnica tradicional de extracción de metales (método más antiguo utilizado)
• Extraer metal del mineral, eliminar ganga (silicatos) y purificar los metales
• Rangos de temperatura: 950 y 1000 °C (o más)
• Metales como Fe, Ni, Sn, Cu, Au, Ag se obtienen desde su mineral o
concentrado por medio de la pirometalurgia
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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• Proceso autógeno: la reacción exotérmica del material de 
partida es suficiente para mantener la temperatura del 
proceso (es decir, sin adición de combustible o de 
electricidad).
PIROMETALURGIA
¿Cómo se mantienen las
altas T? Aporte de
energía
Reacción exotérmica de alguna
variedad de carbón (coque), o la
energía eléctrica.
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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9
PIROMETALURGIA
• Velocidades de reacción rápidas
• Producción elevada
• Grandes instalaciones
Ventajas
• Poca selectividad y eficiencia de las 
RQ
• Consumo E° elevado
• Necesario repetir etapas (rendimiento)
• Contaminación ambiental por gases 
(SO2 y CO2) y ruidos
Desventajas
http://pirometarevista.blogspot.com/
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
Llamada
Muchas veces ocurren reacciones que no son deseadas
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
Llamada
Rendimiento bajo, se consume mucha energia
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
Llamada
Por las impurezas que quedan
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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Separación de minerales o purificación de 
metales mediante a temperaturas elevadas se 
realiza en “HORNOS”
Extracción del útil empleando calor a través de 
transformaciones químicas.
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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Procesos pirometalúrgicos
Involucran reacciones químicas entre
Sólido-Gas (S-G)
Calcinación, tostación
Líquido-Líquido (L-L) 
Fusión  Metal-Escoria
Mata y Escoria 
Líquido-Gas (L-G)
Refinación metal fundido (volatilización)
Equipos  convertidores
1
2
3
ENZO CORTE
Cuadro de texto
En un mismo horno pueden suceder los 3 fenomenos, o tal vez no, depende del horno 
Refino
1
2
3
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Principales operaciones pirometalúrgicas
Extracción
1
2
3
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Extracción S-G: Calcinación
Se obtiene el óxido del metal
CaCO3 (caliza) CaO+CO2 (a 800 °C)
2 Fe(OH)3 (s)  Fe2O3 (s) + 3 H2O (g)
ZnCO3 (s)  ZnO ( s) + CO2 (g)
2 Al(OH)  Al2O3+3H2O
Calentamiento de minerales formados por hidróxidos, a altas T (500 -
900 °C), con el fin de descomponerlo eliminando en H2O o CO2 (gas) 
(sin fundirlos) 
Primera etapa para extraer metales de
sus minerales (1 componente sólido +
uno gaseoso).
Equipo suministrar E° suficiente
para provocar descomposición
térmica del sólido que contiene el útil.
No existe reacción con la
atmósfera del equipo (no hay
modificación química).
A estas T de descomposición de
carbonatos o de óxidos hidratados se
generan especies volátiles.
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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Temperaturas de calcinación de sulfatos 
Disociación del carbonato necesita gran cantidad de calor 
reacción altamente endotérmica.
Cantidad de calor varía de acuerdo a la naturaleza del carbonato
Calcinación: se libera el metal y aumenta la Ley
Producto calcinado más poroso por lo que reaccionará más
Si la mena tiene algún componente no deseado como S o As, se
elimina en forma gaseosa (purgas).
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IMPORTANTE
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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1. Oxidante: SM+O2MO+SO2 (sulfuro metálico pasa a óxido metálico)
Menas sulfuradas provenientes de flotación por espuma. Muy exotérmicas.
2. Reductora: MO+CO y/o H2 (gas de síntesis)M
++CO2 o M
++H2O
Óxido pasa a metal
3. Sulfatante: SCu2+SO2+3O22CuSO4
Sulfuro metálico evoluciona a sulfato metálico (obtención de sulfato de Zn)
4. Magnetizante: Fe2O3 (hematita, leve)+2H22Fe3O4 (magnetita, fuerte)+H2O
Aumento de magnetismo de algún elemento que tiene magnetismo leve
5. Clorurante: transforma menas metálicas en cloruros (HCl, Cl2). También hay en la
atmósfera gases reductores CO, u oxidantes O2
TiO2+Cl2+CCl4Ti+CO2 (gas)
Cl4Ti+2Mg2Cl2Mg+Ti (aleaciones de alta resistencia mecánica)
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S-G: Tostación
Sólido reacciona con atmósfera del horno (O2, H2, CO).
Ocurre modificación química (no funde)
ENZO CORTE
Llamada
Necesito un gas en el horno
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Otros Ejemplos
Calcinación: CO3M + ф → OM + CO2
ó: M(OH)2 + ф → OM + H2O
ó: Sust.nH2O + ф → Sust.anh. + n H2O
T. reductora: OM + CO (ó H2) → M + CO2 (ó H2O)
T. oxidante: SM + O2 (aire) → OM + SO2 + ф
T. magnetizante: Fe2O3 + CO → Fe3O4 + CO2
T. clorurante: OM + Cl2 + C → Cl2M + CO
T.sulfatante: SM+2O2(aire)→SO4M ↔ OM+SO2-3
Fundición: la mena mineral se calienta y reduce (agente reductor:
Coke, carbón mineral) para obtener un metal puro, y separarlo de la
ganga y otros posibles elementos.
Extracción L-L: fusión
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Separar metal de ganga (fundir metal)
Ganga no se funde  fundente
Carbono (C o CO) elimina el O2 de la mena de los óxidos (o el S, carbonato,
etc. en los demás minerales), dejando el metal en su forma elemental.
C se oxida en dos etapas, primero produciéndose CO y después CO2
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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Es necesario fundir el metal pero….viene con ganga (silicatos,SiO2).
M (s)M (l) Ø (altas T)
SiO2 (s)SiO2 (s) Ø NO SE FUNDE
Agregado de FUNDENTE (baja el punto de fusión ganga)
Distintos fundentes dependiendo de la ganga (Caliza o dolomita) para
eliminarla. Se obtiene un producto de bajo punto de fusión (PF, fusible)
y baja viscosidad (fluido que escurra).
Extracción L-L: fusión
SiO2+OCaSiO3Ca (l)
(bajo PF y baja viscosidad)
Ganga + Fundente = Escoria
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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Extracción L-L: fusión
A través del IB determino cómo es la escoria: básica>1, neutra=1, ácida<1)
2 fases: fase reducida o METÁLICA- fase oxidada o ESCORIA
Escoria
Metal
ESCORIA: líquido mezcla de óxidos fundidos (no se reducen) 
de bajo PF y baja viscosidad
Técnicas de tratamiento y recuperación de la escoria
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
Llamada
Para conocer la composicion de la escoria
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Equipos en donde se realizan operaciones 
pirometalúrgicas  HORNOS
S-L: horno rotativo, de lecho fluidizado, soleras múltiples, de cuba 
(para cal), hornos p/aglomeración: cocción de pellets, sinterización
(Bandas Dwight Lloid)
L-L (fusión): horno de cuba (alto horno), de reverbero p/vidrio o 
p/acero (Martin Siemens), horno eléctrico de arco (Heroult). 
L-G: convertidores (Cu, Fe, acero). Eliminación de impurezas 
metálicas por escorificación (oxidación con O2 o aire)
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Actividad
• A cada grupo se le asignará una consigna que tendrán que
realizar
• Deberán armar una presentación de no más de 5 min por
grupo con la información solicitada
• Armar luego un informe que no supere las 2 carillas
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1. ¿Qué es el diagrama de Ellingham, ¿para qué se usa? Explicar con un ejemplo
cómo se lo interpreta (Aguilera, Ruiz, Saldias, Tapia Rodrigo)
2. Altos hornos (hornos de cuba). Partes constitutivas, Funcionamiento ¿en qué
casos se usan? Explicar con un ejemplo (obtención de Fe). Definir palabras nuevas
que aparezcan (Tintilay, Correa, Serrano, Goldringer)
3. Hornos de reverbero (¿Siemens-Martin?) Partes constitutivas. Funcionamiento,
Explocar con un ejemplo y en qué casos se usan. Definir palabras nuevas que
aparezcan (Rodríguez, Corte, Balverdi, Mechaca)
4. Hornos rotativos, ¿para qué se usan? Describir las partes del horno. Indicar
principio de funcionamiento con un ejemplo. Definir palabras nuevas que
aparezcan (Leguizamón, Pereyra, Saracho)
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5. Hornos convertidores (Bessmer y Thomas), para qué se usan, principio de
funcionamiento? Partes constitutivas del horno. Ejemplo. Definir palabras nuevas
que aparezcan (Yacún, Mariscal, Iglesias, Tapia Matías)
6. Hornos eléctricos, para qué se usan? Funcionamiento. Ejemplo. Definir palabras
nuevas que aparezcan (Aguierre, Fernández Pizzaro, Ponce, Carmen)
7. Hornos de lechos fluidizados qué son, principio de funcionamiento, partes
constitutivas. Usos. Dar algún ejemplo. Definir palabras nuevas que aparezcan
(Chavarría, Retambay, Rojas)
8. Hornos de crisol y de crisol abierto. Descripción. Principios de funcionamiento.
Partes constitutivas. Usos. Definición de términos nuevos que aparezcan
(Tognolini, Velez, Barrios, Fin)
9. Índice de basicidad. Definición e investigar usos. Cuba, López, Sumbaño
Avendaño