Estudio del mecanismo de reacción de tostación de la calcopirita en distintas atmósferas.

This study investigates the reaction mechanism of chalcopyrite under roasting conditions in both oxidizing and inert atmospheres, using two mineral concentrate fractions: a coarse fraction (74–100 µm) and a fine fraction (38–53 µm), each exhibiting distinct mineralogical and chemical compositions. Through controlled roasting and leaching experiments, complemented by X-ray Diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (XRF), Nitrogen physisorption analysis, and Scanning Electron Microscopy (SEM), the influence of temperature, atmosphere, and particle size on the transformation of copper species was evaluated. The results demonstrate that a temperature of 600°C and an oxidizing atmosphere maximize the conversion of chalcopyrite to copper sulfates and oxides, allowing for recoveries of nearly 80% Cu. Kinetic analysis revealed a shift in the controlling mechanism, from a regime dominated by surface chemical reactions in the early stages of roasting to one dominated by O2 diffusion through the ash layer over extended periods. It was identified that the fine fraction, richer in chalcopyrite and copper, favors the formation of soluble species, while the coarse fraction, with higher levels of pyrite, limits metal conversion and recovery. In conclusion, the selectivity of products formed during roasting is determined not only by operating conditions but also by the initial concentrate composition, temperature, and atmosphere. These findings contribute to the optimization of metallurgical roasting processes, enabling more efficient utilization of mineral resources.

El presente trabajo analiza el mecanismo de reacción de la calcopirita bajo condiciones de tostación en atmósferas oxidante e inerte, utilizando dos fracciones granulométricas de concentrado mineral: una gruesa (74–100 µm) y otra fina (38–53 µm), ambas con composiciones mineralógicas y químicas diferenciadas. A través de ensayos controlados de tostación y lixiviación, junto con caracterizaciones mediante DRX, FRX, Fisisorción de Nitrógeno y MEB, se evaluó la influencia de variables como temperatura, atmósfera y tamaño de partícula en la transformación de las especies de cobre. Los resultados demuestran que la temperatura de 600 °C y la atmósfera oxidante maximizan la conversión de calcopirita a sulfatos y óxidos de cobre, permitiendo recuperaciones cercanas al 80 % de Cu. El análisis cinético reveló un cambio en el mecanismo controlante: partiendo desde un control dominado por la reacción química superficial en etapas iniciales de tostación, hacia un régimen dominado por la difusión de O2 a través de la capa de ceniza en tiempos prolongados. Se identificó que la fracción fina, más rica en calcopirita y cobre, favorece la formación de especies solubles, mientras que la fracción gruesa, con mayor pirita, limita la conversión y recuperación metálica. En conclusión, la selectividad de los productos formados durante la tostación está determinada tanto por las condiciones operativas como por la composición inicial del concentrado, la temperatura y la atmósfera. Estos hallazgos contribuyen a optimizar procesos metalúrgicos de tostación, permitiendo un mayor aprovechamiento de recursos minerales.