Opciones para el manejo y comercialización de escorias

Opciones para el manejo y
comercialización de escorias de cobre
Pedro Reyes, Gerente General División Chagres, Angloamerican Chile
Armando Valenzuela, Director AL Prospecta Consultores, Chile
Mario Sánchez, Prof. Depto. Ingeniería Metalúrgica, Universidad de Concepción, Chile
AGENDA
• 1.- Introducción
• 2.- Origen y caracterización de las
escorias
• 3.- Generacion de escorias, tratamiento
y valorización
• 4.- Estudio de casos internacionales:
Canadá, India, Japón, Alemania, otros
• 5.- Comentarios finales
Principios…
Introducción
• PARADIGMA = los Residuos Mineros son Desechos.
• ¿…y si consideramos estos desechos como RECURSOS?
• Estos “NUEVOS RECURSOS” tienen varias ventajas:
Se encuentran en SUPERFICIE (bajos costos “mineros”).
Los VOLUMENES DISPUESTOS SON CONOCIDOS y por lo
general caracterizados (bajos costos “geológicos”).
La RECUPERACION, RECICLAJE Y REUTILIZACIÓN de sus
componentes tiene un EFECTO POSITIVO (transporte,
disposición, impacto ambiental).
Introducción
La minería del cobre es la actividad más importante en Chile.
Aporta un porcentaje considerable del producto interno bruto. Sin
embargo el impacto ambiental que ha producido ha sido una
preocupación permanente del Estado y de las Empresas.
Del total de mineral extraído en una mina, sólo el ~1% corresponde
al metal, el resto es descartado como desechos:
Residuos Sólidos
Tasa de generación (ton/ton Cu)
Escoria de fundición
~2
Relave de flotación
~ 100
Ripios de lixiviación
~ 200
Estéril de mina
~ 400
Introducción
Efluentes en Procesos Mineros-Metalúrgicos
MINERÍA SUBTERRÁNEA
MINERÍA RAJO ABIERTO
FAENAS MINERAS
MINERAL
ESTERILES
LASTRE
MINERAL DE BAJA LEY
AGUA DE MINAS
REDUCCIÓN DE TAMAÑO
TRITURACIÓN
MOLIENDA
MINERAL
LIBERADO
PROCESOS DE CONCENTRACIÓN
SEPARACIÓN GRAVITACIONAL
SEPARACIÓN MAGNÉTICA
FLOTACIÓN
CONCENTRADO
PROCESAMIENTO
DE
MINERALES
TRANQUES DE RELAVES
LODOS
REACTIVOS
AGUAS DE DESECHOS
EXTRACCIÓN
DE METAL
GASES DE FUNDICIÓN
POLVOS
RESIDUOS DE LIXIVIACIÓN
AGUAS DE DESECHOS
EFLUENTES
HÚMEDO
ESPESAMIENTO
FILTRADO
SECADO
CONCENTRADO
SECO
PROCESOS PIRO, HIDRO,
ELECTROMETALÚRGICOS
METAL
Circuito de la Cuna a la Tumba para Metales y Residuos Generados en el proceso
Introducción
Situación histórica => acumulación de Escorias
Origen y caracterización de las escorias
CHUQUICAMATA (CODELCO)
POTRERILLOS (CODELCO)
ALTONORTE
(XSTRATA)
PAIPOTE
(ENAMI)
VENTANAS
(CODELCO)
¿POR QUÉ
LAS
ESCORIAS?
CHAGRES (ANGLOAMERICAN)
CALETONES (CODELCO)
7 Fundiciones: 4 de
CODELCO, 1 de ENAMI, 2
Privadas
Producción anual: 1.8 millones
ton cobre blister + aprox 4
millones ton de escorias
Acumulado: Cerca de 40
millones de toneladas de
escorias
Fundiciones de Concentrados enChile
Origen y caracterización de las escorias
Composición media de una escoria de descarte en Chile:
30-40 % hierro,
35-40% silice,
~ 10 % alumina oxido de calcio
~ 1 % cobre
~ 0.3 % molibdeno
Cantidades importantes de zinc y metales preciosos (Au, Ag)
…los metales (materiales) que otorgan mayor valor a la escoria, en orden
descendente, son el Molibdeno, el Cobre, el Hierro, la Sílice…
Generacion de escorias, tratamiento y valorización
Fuentes de generación de escorias:
1. Etapa de Fusión
2% - 10% Cu
2. Etapa de conversión
-
Soplado de Fe
5% - 15% Cu
-
Soplado de Cu
25% - 55% Cu
3. Etapa de refino
> 50% Cu
Alternativas de Procesamiento:
1. Tratamiento Pirometalúrgico
2. Flotación de Escorias
Fundamentalmente
recuperar cobre
NO SE PONE ATENCION A OTROS COMPONENTES !!!
Q(+)
Q(-)
FUSION
Necesidad de Calor
CONVERSION
Generación de Calor
Concentrado+Fundentes+Q=Mata+Escoria+Gas
Horno Electrico
Q
FeS+3/2O2=FeO+SO2+
Cu2S+O2=2Cu+SO2+Q
Convertidor Peirce Smith
Horno de Reverbero
Convertidor Peirce Smith
Flash Outokumpu
Convertidor Peirce Smith
TB Isasmelt
Convertidor Peirce Smith
Bath El Teniente
Convertidor Peirce Smith
Q(-)
Q(+)
80 % Cu
~25% Cu
CONCENTRADO
FeS + Cu2S
Mata
>95 % Cu
Cu2S
Metal Blanco COBRE BLISTER
Generacion de escorias, tratamiento y valorización
Generacion de escorias, tratamiento y valorización
Generacion de escorias y propuestas de tratamiento
Estudio de casos internacionales
Estudio de casos internacionales
Typically it is composed of Ferro silicate material and metal oxides, formed when
the molten slag is quenched in cold water. This cooling process fractures the
slag into coarse, angular particles making it an ideal choice in many abrasive
applications.
Copper slag is a fast cutting, high quality, yet economical choice for shipyards and
contractors. More than 20 years of history stand behind this type of abrasive
grain. This copper slag was shown to be the best abrasive not only in cutting
speed, but also in cost per sq. ft.
It is also environmentally friendly, approved to be recycled into the manufacture of
Portland cement.
Estudio de casos internacionales
Typical Chemical Analysis (%):
Iron Oxide Fe203 - 57.0
Silicon Dioxide (total) SiO2 - 29.5
Aluminum Oxide AL203 - 5.0
Zinc - 3.5
Calcium Oxide CaO - 2.5
Magnesium Oxide MgO - 1.0
Copper Cu - 1.0
Typical Physical Properties:
Grain Shape Angular
Bulk Density (loose) 117 lbs./ft.3
Moh Hardness -7
Specific Gravity -3.8
Typical Gradation:
COARSE: marine growth, cement buildup, heavy corrosion and concrete
exposed aggregate blasting
FINE: Selective coating removal, steelwork, tanks, pipes, brickwork and
concrete
EXTRA FINE: Wet blasting, motor bodywork, selective coating removal, timber
cleaning
Estudio de casos internacionales
1000t
Production of Slag in Japan
45000
40000
35000
30000
25000
EF-production
LD-production
20000
BF-production
15000
10000
5000
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Estudio de casos internacionales
Slag Utilization
Uses of Slag in Japan(2007)
Total production
Total Uses
40939000 t
41868000 t
Road
Soil improvement
Civil works
Cement
Uses of BF Slag in Japan (2007)
Fertilizer
Road
Others
Soil improbement
Land fill
Civil works
Cement
Concrete
Aggregate
Estudio de casos internacionales
Iron silicate stone – AURUBIS
Estudio de casos internacionales
>During the melting of copper concentrates an iron silicate melt is achieved by the
addition of sand and is made into two basic products: iron silicate stone and granules.
>These products are processed and sold by the subsidiary PEUTE BAUSTOFF GMBH.
>In a crushing and screening plant the iron silicate stone is processed to construction
materials, primarily for hydraulic construction purposes.
>Hydraulic construction stone made of iron silicate stone is used for securing river
embankments and for levees in ports, rivers and as coastal protection.
>Due to its high weight compared with other stone it offers considerable advantages.
Estudio de casos internacionales
Iron-silicate stone
> When cooled down slowly in large cast iron pots, a high-grade crystalline
stone is produced with edge lengths of up to 1,000 mm.
> About 95 % of this consists of the mineral olivine and is comparable with
magmatic rock, such as basalt.
> Iron-silicate stone is a high-grade, extremely dense and hard mineral
construction material with special technological properties such as: High apparent
density, High strength, Optimal surface roughness, Full volume
stability, Very low water absorption, Very good frost resistance, High
resistance to weather
Iron-silicate granulate
An amorphous granulate is produced after sudden
cooling in a water jet, comparable with washed sand
0-4 mm.
Estudio de casos internacionales
Where are iron-silicate products used?
These products play an important role in modern hydraulic construction work.
> They secure embankments and the beds of rivers, canals and harbour basins
against current and wave impact.
They protect harbour moles and break the waves rushing to the coast.
> Iron-silicate products are also used in track construction, horticulture and
landscaping as well as in urban development and as a cement additive.
Advantages of iron-silicate stone are:
Consistent quality
Availability throughout the year
High weathering and long-term resistance
Fulfils all requirements of application regulations
Conservation of natural resources
Estudio de casos internacionales
Iron-silicate products in embankment
construction
Clear advantages result in slope construction
> Smaller layers are possible which also result in
considerable savings in soil excavation work.
> The use of smaller stones has significant
advantages as regards interlocking, stability and
adaptation to the existing bank protection.
> Basically, when using iron-silicate stone, the design engineer can arrange
the structure with smaller types of stone and lower structure thickness.
Estudio de casos internacionales
Iron-silicate stone as an extra load and as harbour
bottom protection
> Increasingly larger vessels and current action
repeatedly cause erosion on the bottoms of
harbours, canals, sluice areas and rivers that can
be remedied or even avoided by the use of ironsilicate stone.
> A hydraulic construction stone mixture for these
applications is produced by optimal mixing of
individual fractions of iron-silicate stone.
Estudio de casos internacionales
Iron-silicate stone in road construction
> Stone particles made of iron-silicate can
be used as an anti-freeze layer and ballast
as well as pavement beds in road
construction.
Special advantages:
Very good load-carrying capacity
Very good resistance to frost
Good water permeability
Estudio de casos internacionales
Further areas of application for iron-silicate products
Urban development
> Iron-silicate stone offers interesting design possibilities for urban construction
objects as well as in horticulture and landscaping..
> Iron-silicate granulate is ideally suitable for drainages and in landfill
construction due to its material-specific properties.
Estudio de casos internacionales
EXAMPLES OF UTILIZATION
Iron-silicate stone was used in the Mühlenberger Loch in
Hamburg-Finkenwerder for bank protection, slopes and
securing the harbour bottom along the new about 7 km long
flood control system.
Iron-silicate hydraulic construction stone has been
successfully used in the Kiel Canal for the canal extension. The
bank protection has to withstand very high stress on account of
the shipping traffic.
The deeper waterways in Hamburg’s Harbour have made it
necessary to secure the river beds over the Elbe Tunnel.
This was performed with iron-silicate stone 80 cm thick layer
with bordering sheet pile walls on both sides of the lowering
tunnel.
Comentarios finales
Slags – Desafios ambientales del futuro
•
•
•
Grandes Montañas de escorias en distintas partes del mundo
Metales y materiales que pueden recuperarse y valorizarse
¿Es utópico pensar en una práctica ”Zero Slag” ?
Cada metro cúbico de escoria ferro
silicatada utilizada, significa “no
usar” aproximadamente 1.4 m3 de
roca, lo que resulta en una gran
contribución a no alterar la
naturaleza circundante y por ende
a hacer más sustentable nuestros
recursos naturales.
“¿Quo vadis?”
Comentarios finales
En relación a los Metales y materiales presentes en las escorias
(Mo, Fe, SiO2, etc.) : ¿Usarlos o no?
~ Estabilización o Extracción
En relación a las acciones de las Empresas: ¿Fines Económicos o Ecológicos?
~ Situación del Mercado Mundial de los Metales
En relación a la situación de cada país: ¿Posible o imposible el “zero waste”?
~ Regulaciones y normativas
Fin
?