Avance II Caracterización de Escorias de Fundición de Cobre

8/16/2019 Avance II Caracterización de Escorias de Fundición de Cobre

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+a región ,C. (mostrarla #or$e no saldr/ en la imagen de la ##t) determina

el rango de com#osición dentro del c$al las escorias son com#letamente

lí$idas a las tem#erat$ras normales de f$sión es decir' a 0211C% Esta ona

de escorias lí$idas est/ limitada #or c$atro regiones de sat$ración de fases

sólidas' de las c$ales la sat$ración con 4ierro sólido (C) ! sat$ración con FeO

(C.)' no se observan en los 4ornos de f$sión conversión' debido al ba5o

#otencial de o6ígeno $e no se logra conseg$ir ! al contenido de sílice de las

escorias ind$striales% +a línea , $e re#resenta la sat$ración con sílice es de

gran im#ortancia' #$esto $e la se#aración ó#tima entre mata ! escoria se

obtiene ba5o condiciones cercanas a la sat$ración% En la Fig$ra 0 se m$estra

$e el contenido de sílice en la escoria re$erido #ara la sat$ración varía entre

37-819 SiO2' esto es v/lido #ara los an/lisis normaliados en este diagrama%

Otro as#ecto de gran im#ortancia es la línea de sat$ración con magnetita

sólida (,.)% +a #osición del límite indica $e la magnetita sólida ser/ $na fasede e$ilibrio c$ando la #resión de o6ígeno de los gases del 4orno es ma!or a

01-: atm (#$nto C) o 01-; atm a la sat$ración con sílice (#$nto .)% (0)

, #artir del diagrama FeO-Fe2O3-SiO2 #resentado anteriormente' se #$ede

obtener el #se$doternario FeO-SiO2-Fe3O8%


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+a característica #rinci#al de este diagrama es $e es $n sistema condensado

$e de#ende de la #resión #arcial de o6igeno con la c$al est/n en e$ilibrio las

fases condensadas' lo $e oc$rre debido a la #resencia de la c$#la redo6

Feerro o incl$so en ?$stita% (2)

+os #$ntos $e se se@alan como P0' E0 ! P2' E2 corres#onden a diferentes

#$ntos #erit"cticos ! e$t"cticos del diagrama% Estos Altimos se alcanan a

0071 ! 0081 BCD% (2)

SegAn la #resencia de concentraciones signi>cativas de otros ó6idos como CaO

! ,l2O3' #$eden considerarse sistemas ternarios sim#li>cados distintos' como

son el ternario FeO-CaO-SiO2 o el ternario FeO-,l2O3-SiO2% (2)


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+a introd$cción de ó6idos como Cao' GgO' ,l2O3 #rod$ce $na dismin$ción de

la tem#erat$ra li$id$s de la escoria ba5o sat$ración de SiO2 en el cam#o de

fase #rimario de la tridimita% Sin embargo' c$ando no #osee sat$ración de sílice

(raón0'2) los ó6idos b/sicos o alcalinos (CaO' H2O' Ia2O) #$eden favorecer

la formación de fases es#inel' !a $e tienen ma!or a>nidad #or la sílice en

com#aración con el FeO% (3)

El efecto de los ó6idos menores en el li$id$s de la escoria #$ede ser ben">co

o desfavorable de#endiendo del #otencial de o6idación% En $n rango intermedio

de #O2 (01-;- 01-J BatmD)' #e$e@as adiciones de CaO' GgO ! ,l2O3 des#laan

el límite de sat$ración de la tridimita 4acia raones de Fe=SiO2 m/s ba5as

mientras am#lían el cam#o de sat$ración del es#inel% En condiciones

red$ctoras (01-:-01-00 BatmD) adiciones de CaO en el rango de 1-0J9 en #eso

dismin$!en el li$id$s del Olivino% Este efecto se il$stra a contin$ación* (3)

igura #& Efecto del Al2O# = 0aO en las tem'eraturas l>uidus del sistema eO!e2O#!"iO2!0aO!Al2O# con razón e/"iO2171 (en O?@O


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El a$mento del #O2 a$menta la tem#erat$ra li$id$s de la escoria% +o anterior

se #$ede demostrar con la >g$ra $e se #resenta a contin$ación' $e il$stra

como en el sistema FeO-Fe2O3-SiO2-CaO' la región li$ida de 0311 BCD

dismin$!e con el a$mento del #otencial de o6idación% (3)

igura $& Efecto del 'O2 en la región li>uida de la escoria 0aO eO!e2O#!"iO2 a1#99C0(en O?@O


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estado lí$ido a sólido' #asando desde $na tem#erat$ra de a#ro6imadamente

0071 C a menos de 011 C res#ectivamente% Kna ve #rod$cida la

gran$lación' es se#arada el ag$a de la escoria' esta Altima siendo llevada

#osteriormente a cac4as de aco#io%

En este #roceso no se #rod$cen modi>caciones o reacciones $ímicas $e

alteren la com#osición de la escoria' sino $e oc$rren cambios mec/nicos !

físicos al cambiar de estado f$ndente a granos sólidos' formando $n material

c$!a estr$ct$ra estar/ constit$ida ma!or mente #or $na estr$ct$ra amorfa o

vítrea% Este ti#o de formación' #rovee a la escoria de cobre $na ma!or

#orosidad' a$mentando la absorción de ag$a ! con $na menor masa #or

$nidad de vol$men%

Escoria de botadero& Esta escoria' sim#lemente se obtienen #or #roceso deenfriamiento lento' directamente en el l$gar de aco#io de>nitivo' o en algAn

es#acio debidamente acondicionado' #ara l$ego ser llevado a dis#osición >nal%

+a escoria es vertida en estado lí$ido' la c$al se enfriar/ lentamente 4astaalcana la tem#erat$ra ambiente% Este ti#o de tratamiento' facilita la

cristaliación de la material' red$ciendo la #orosidad ! de alg$na forma

limitando la #osibilidad de reacción en #rocesos #osteriores% Se detectan

menor #orcenta5e de absorción de ag$a ! son m/s densas $e las granalladas%

Escoria e'andida& Obtenida #or enfriamiento r/#ido' es e6#andida #or laa#licación de $na cantidad controlada de ag$a' aire ! va#or% Esto #rod$ce $n

material ligero $e es trit$rado ! clasi>cado #or fracciones' #ara darle $n

ma!or valor tecnológico a las escorias%

,EE,E?0IA I?nalidad de #romover la

inmiscibilidad de la fase s$lf$rada ! la o6idada' dado $e en a$sencia de

"ste e6iste $na Anica fase lí$ida 4omog"nea%

+as escorias de f$sión son categoriadas de ac$erdo a la #redominancia de

los ó6idos #resentes en "stas' teniendo como factor comAn la e6istencia de

ó6idos de >erro% Es así como las escorias de f$sión comAnmente $tiliadas

en las f$ndiciones de cobre a nivel m$ndial son* la escoria calcio-ferrítica

(FeO-CaO)' la fa!alítica (FeO-SiO2) ! la olivina (FeO-CaO-SiO2)%


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+a escoria calcio!ferrtica est/ com#$esta esencialmente #or ó6ido ferroso(FeO) ! de calcio (CaO)' generando $na escoria b/sica $e #resenta $na

ba5a viscosidad% Este ti#o de escoria #osee como restricción $na acotada

ona lí$ida $e se enc$entra limitada #or $na ba5a #resencia de sílice%

+a escoria fa=altica est/ constit$ida #rinci#almente #or ó6ido ferroso(FeO) ! sílice (SiO2)' trat/ndose de $na escoria /cida de elevada viscosidad$e di>c$lta la sedimentación de gotas de mata a la fase s$lf$rada% Este

Altimo efecto se ve incrementado en caso de e6istir sat$ración con

magnetita en el sistema' lo $e se f$ndamenta en las condiciones

o#eracionales de tem#erat$ra ! de #resión #arcial de o6ígeno ba5o las

c$ales se desarrolla el #roceso%

+a escoria olivina basa s$ com#osición en ó6idos de silicio (SiO2)' >erro(FeO) ! calcio (CaO)' #resentando características intermedias entre la

escoria fa!alítica ! la calcio ferrítica' en c$anto a viscosidad%

igura Diagrama ternario 0aO! eO!"iO2 a 1#99J0

.ineraloga de fases en escoria solidiKcadas (2 min), #artir de $na #artida re#resentativa de escoria de cobre granallada

#roveniente de la f$ndición Caletones ' #erteneciente a la división El Leniente

de CO.E+CO' se #rocedió a molerla de $na manera re#rod$cible controlando el

tiem#o necesario #ara obtener $na >n$ra (>n$ra de 8%811 (cm2 =g))% Kna ve

determinado lo anterior' se #rocedió a realiar ensa!os #ara veri>car la

com#osición $ímica ! mineralógica de la escoria a $tiliar%


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Para la determinación de la com#osición $ímica de la escoria de cobre se

realió $n anLlisis de luorescencia de ,a=os a $na m$estra de escoria%Este ensa!o de Fl$orescencia de Ra!os M f$e realiado #or el +aboratorio de

Ra!os M del de#artamento de &ngeniería GetalArgica de la Kniversidad de

Santiago de C4ile' ! s$s res$ltados se m$estran en la tabla 0%

Labla 0%

Res$ltados ,n/lisis #or Fl$orescencia de Ra!os M%

.e la misma manera' se realió a la escoria de cobre $n an/lisis $ímico segAn

la norma IC4 08N OfJ: con el >n de detectar algAn com#onente en e6ceso% +os

res$ltados del an/lisis $ímico * Contenido de trió6ido de a$fre (SO3)

Contenido de ó6ido de magnesio (GgO)) realiado a las m$estras de escoria de

cobre' se m$estran en la tabla 2% (Labla M&)


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+a caracteriación mineralógica se obtiene mediante $n anLlisis deDifracción de ,a=os ' el c$al f$e realiado #or el +aboratorio deCristalografía del .e#artamento de Física de la Kniversidad de C4ile% En la

caracteriación #or difracción de ra!os M de la escoria' se encontraron

#rinci#almente las es#ecies mineralógicas fa!alita (Fe3Si18) ! magnetita (Fe318)'

tí#icas de $na escoria de cobre (Fig$ra 0)%

Objetivos estudio (1/2 min)• Caracteriar escorias con diferentes com#osiciones' las c$ales son

enfriadas a distintas velocidades de enfriamiento%

• Conocer los com#$estos de las escorias #or m"todos de microsco#ía

electrónica ! ó#tica%

• Establecer con las observaciones cómo remover los elementos

#er5$diciales de las escorias #ara #osteriores est$dios de las mismas%

0arta @antt (1 min)En la ##L


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:resu'uesto (1 min)En la ##L

,eferencias0% ,ojas6 Alejandro 0uadros7 Reducción de las perdidas de cobre en las

escorias del proceso Isamelt de la fundición de ILO de SPCC. 2101%

2% "antander6 :rof7 ?elson G7 Pirometalurgia del cobre. 0:N:%

3% Malencia6 ?ubia del 0armen 0ardona7 Contrib$ción al an/lisis>sico$imico de las #erdidas de cobre en escorias% Conce#ción * s%n%' 2100%

8% Arce6 ,odolfo Alejandro erros7 .esarrollo de $n #rograma codigoabierto #ara la f$sión de concentrado en el Convertidor Leniente% 2101%

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