Estudio termodinámico y cinético del proceso de conversión en la metalurgia extractiva del cobre

Resumen

El trabajo de investigación presentado pretende dar el acceso para obtener el título de doctor por la Universidad de Huelva, con mención especial industrial por la colaboración con la empresa Atlantic Copper S.L.U. La finalidad de este trabajo de investigación ha sido la elaboración de un modelo computacional basado principalmente en el estudio termodinámico del proceso completo de conversión para un horno tipo Peirce-Smith y el de aportar nuevos conocimientos sobre los procesos cinéticos de los materiales que intervienen en el proceso pirometalúrgico de conversión del cobre. Este trabajo se divide en dos grandes líneas: Una primera línea dedicada a los estudios termodinámicos y una segunda línea dedicada a los estudios cinéticos de los materiales intervinientes en el proceso de conversión. La primera línea de investigación se encuentra descrita en el capítulo IV bajo el título “Descripción de modelo computacional, basado en termodinámica, para el proceso de conversión de cobre en un convertidor Peirce-Smith (Modelo CPS)”. En este capítulo se detalla minuciosamente los procesos físico-químicos, la ingeniería y la descripción de los materiales que intervienen en el proceso de conversión del cobre. Además, se describe el algoritmo utilizado para la elaboración del modelo computacional termodinámico desarrollado para el convertidor Peirce Smith. Este modelo pretende predecir el comportamiento de un convertidor Peirce-Smith utilizando datos composicionales y operacionales reales para predecir las cantidades y composiciones de todas las fases formadas durante el proceso de conversión de cobre. Para ello se ha aplicado el modelo CPS a casos reales para obtener resultados comparables con datos empíricos y así demostrar su fiabilidad. También se ha utilizado para demostrar su utilidad en la ingeniería de proceso de conversión de cobre a partir de su uso para el estudio de situaciones anómalas del proceso. La segunda línea de investigación se describe en los capítulos V, VI y VII bajo los títulos “Estudio cinético de los principales minerales componentes de los concentrados de cobre”, “Estudio cinético de generación del metal blanco y modelado de la termogravimetría para determinación de fases químicas” y “Estudio cinético de generación de blíster de cobre y modelado de la termogravimetría para determinación de fases químicas”. En estos capítulos se detalla los estudios cinéticos realizados a los principales materiales, ejes del proceso pirometalúrgico, como son los minerales calcopirita y pirita (Como formadores de la materia prima del proceso pirometalúrgico del cobre), la mata de cobre a partir de la cual se formará el metal blanco, y el metal blanco que da lugar a blíster. Los principales estudios experimentales realizados en esta línea de investigación han sido realizados mediante la técnica de termogravimetría utilizando los equipos de la Universidad de Huelva y los de la Universidad de Concepción (Chile) gracias a la colaboración y la estancia académica realizada en esta Universidad.