Estudio conceptual de la recuperación de cátodos de zinc a partir de polvos de fundición

Abstract

ENAMI Paipote está buscando una forma de recuperar cátodos zinc desde los polvos que se producen en distintas zonas en su planta de fundición. Estos polvos presentan además una cantidad considerable de cobre (cuyo precio es aproximadamente el doble del zinc) y metales preciosos (plata y oro), lo que significa que la recuperación de zinc no puede implicar una pérdida en las leyes de estos tres metales. Por otra parte, también existe presencia de metales pesados como el arsénico, plomo y cadmio los que deben ser abatidos y dispuestos de forma segura según la legislación chilena actual. Esto hace que la solución y factibilidad económica para procesar dichos polvos y recuperar el zinc contenido en estos no sea trivial, por lo que será necesario definir diversos parámetros técnico-económicos para determinar el diseño final de tratamiento más viable. Los polvos que se desean tratar metalúrgicamente, tienen 5 procedencias diferentes, las cuales son un Convertidor de Pierce-Smith (CPS), Tolvines, un Convertidor Teniente (CT), Un horno eléctrico (Miljo He) y otro Convertidor Teniente (Miljo CT). Cada uno de estos polvos presentan diferencias de granulometrías, composición química, pH, densidades, etc. Además, la producción de estos polvos es altamente variable, así como su composición química. Experiencias previas muestran que para recuperar los metales presentes en granulometrías finas se debe utilizar el método de lixiviación agitada. Por otra parte, la depositación de cobre, zinc y cadmio en la electroobtención convencional se genera a potenciales eléctricos similares, por lo que para poder recuperar el zinc es necesario primero separar el cobre y el cadmio desde el PLS. En Sudáfrica se aplicó con éxito las celdas EMEW para recuperar el cobre presente en condiciones similares de zinc-cobre-cadmio, mientras que se ha demostrado que el cadmio puede ser precipitado mediante la adición de polvo de zinc. El trabajo realizado en esta memoria demuestra que es posible diseñar una planta para tratar los polvos, en la que se logre la recuperación selectiva de zinc y cobre, considerando la remoción de elementos como el cadmio (mediante adhesión de polvo de zinc), arsénico (mediante el modelo de PAAA de ECOMETALES) y plomo (mediante SX convencional). La planta con una capacidad de tratamiento anual de 12.600 t de polvos, permite recuperar un 85% de Cu y 95% del Zn, considerando un CAPEX de $8.558.796 USD y un OPEX de $8.106.266 USD/año, con un potencial beneficio económico de $12.281.023 de USD/año. Enami-Paipote is searching a way to recovery zinc cathodes from copper smelting dusts. These powders have a no minor concentration of copper and precious metal (gold and silver), this signify that the zinc recovery can’t involve a loss of grade of these three metals. For other hand, also exist heavy metals in these dusts, metals as arsenic and cadmium, these heavy metals must be despondent and dispose in a secure form according the Chilean legislation. These conditions do that the solution and economic feasibility for process these dusts and recovery the zinc not be trivial and must to be fix different technical-economic parameters for determinate the optimal design. The powders in treatment has five different precedencies, which are a Pierce-Smith convertor (CPS), Tolvines, a teniente converter (CT), an electric oven (Miljo He) and another Teniente converter (Miljo CT). Each one of these dust present different granulometry, chemistry compose, pH, density, etc. Also, the production of these dust isn’t constant. Previously experience shown that in small granulometry must to use hectic leach. For other hand, the depositation of copper, zinc and cadmium in electrowinning happen in the same electric potential. For this the PLS must be freed of cadmium, copper and plumb. In South Africa has apply with success Emew cells for recovery copper in similar conditions, for other hand has demonstrated that the cadmium could be cemented by the zinc dust addition. The work realized in this memory showed that is possible apply a treatment that allow recovery zinc and copper. Also, in this process the cadmium, arsenic and plumb are despondent. The process considers a CAPEX investment of $8.558.796 USD, an OPEX Cost of $8.106.266 USD/year and a potential economic profit of $12.281.023 USD/year.