Escorias pirometalúrgicas
Residuos con valor

Entre el 80 y el 90 % de los recursos cupríferos nacionales se encuentran en la forma de sulfuros de cobre, por ello gran parte del metal producido en el país se obtiene a través de procesos pirometalúrgicos. De ello dan cuenta las 7 fundiciones de cobre que existen en la actualidad en Chile, que exhibe una de las mayores densidades de este tipo de industrias en el mundo en relación a su superficie y población.

Todas estas fundiciones registran importantes niveles de producción, que llevan asociados la generación de un gran volumen de desechos, residuos y subproductos, siendo las escorias de fundición uno de los más importantes.

Por cada tonelada de cobre obtenido, se generan 2,2 toneladas de escorias pirometalúrgicas. Se estima que cada año se producen 4,5 millones de toneladas de estos residuos y que el volumen histórico acumulado bordea los 50 millones.

El manejo de estas escorias supone costos significativos para las empresas –mano de obra, transporte, movimiento de maquinaria pesada- a la vez que representan un problema ambiental por los impactos que pueden ocasionar.

Considerando estas dos variables, investigadores del departamento de Ingeniería Metalúrgica y de la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) se encuentran trabajando en un proyecto Fondef que se propone dar valor a las escorias, generando subproductos, de interés comercial, mediante tecnologías de separación y/o concentración.

El proyecto -que partió el año pasado- es dirigido por el académico de Ingeniería Metalúrgica, Mario Sánchez, quien tiene a su haber varios años de trabajo en el área de la producción limpia aplicada a la industria minera, y cuenta con la participación de los investigadores Fernando Parada, Roberto Parra y Sergio Castro (de la misma unidad), Fernando Márquez (Ingeniería Química) y Rory Jara y Juan Carlos Carrasco (UDT). [subir]

Caracterización

Las primeras etapas de la investigación estuvieron orientadas a recopilar información, en el ámbito local e internacional, relativas al
procesamiento de este tipo de residuos y su caracterización química y mineralógica.

Las escorias, en el plano nacional, han sido utilizadas como rellenos de caminos (estabilización de asfaltos) y en la fabricación de lanas minerales (para aislación), ladrillos refractarios y materiales abrasivos para limpieza de superficies de acero. También han sido procesadas para recuperar compuestos de cobre por tres vías: reducción con carbón, horno eléctrico y flotación.

En el ámbito internacional, el desecho ha sido utilizado como aditivo en la fabricación de cemento y concreto (Canadá, Australia y Europa), mientras que países como Rusia, Zambia, Turquía, Holanda, Austria, y Japón han llevado a cabo experiencias para extraer compuestos ferrosos y no ferrosos reutilizables (cobre, cobalto, níquel, metales preciosos).

De acuerdo a los estudios de caracterización, entre los compuestos de las escorias es posible encontrar cobre (1%), fierro (40%), sílice (30%), molibdeno (0,3–0,4%), oro (0,05 g/ton) y plata (0,2 g/ton).

Son productos que pueden ser aprovechados de diversas formas: el cobre puede ser reutilizado en fundición; el fierro, en concentrados, sirve para la fabricación de acero; la sílice tiene aplicaciones en materiales cerámicos y lanas minerales y el molibdeno, en aceros de corte y filamentos; y en lubricantes sólidos y pigmentos, en la forma de sulfuros.

El proyecto incluye la realización de pruebas en laboratorio –ya terminadas- de conminución (chancado y molienda) de las escorias, separación, disolución y análisis químico de los compuestos, para luego escalar, a nivel piloto, los ensayos exitosos.

Tras la conminución en las primeras pruebas, como explica Mario Sánchez, se trabajó en la concentración gravimétrica, en mesa vibratoria y espiral Humphreys, para separar los compuestos de acuerdo a su peso; una etapa que no arrojó buenos resultados.

También se realizaron pruebas con tratamientos pirometalúrgicos, de reducción de las escorias con carbón, para producir una aleación de fierro, cobre y molibdeno; muy alto en cobre (1,7%) para su uso
directo en acero (que tolera niveles de hasta 1,2). De esta aleación, lo más valioso es el molibdeno que se puede recuperar.

Las mejores respuestas se encontraron en los ensayos de concentración magnética, de las que resultaron dos concentrados, uno rico en cobre y otro, en molibdeno.

Ambos concentrados, por separado, fueron sometidos a tratamientos pirometalúrgicos (tostación), primero, e hidrometalúrgicos (lixiviación), después, para separar el cobre y el molibdeno.

A la luz de estos resultados, la investigación, en su nivel piloto, se ha centrado en el último proceso, que permite recuperar cobre y molibdeno, los compuestos de mayor valor en las escorias.

En una planta piloto, que se instalará en la UDT, se escalará el proceso de concentración magnética y recuperación hidrometalúrgica del cobre y molibdeno. Estos trabajos, según adelantó el investigador, se iniciarán en menos de dos meses. [subir]