Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA
CURSO:METALURGIA 2
ING. VICTOR ALVAREZ TOHALINO
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CAPITULO I
PIROMETALURGIA
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INTRODUCCION
• Aproximadamente el 90% del cobre primario mundial se extrae desde minerales sulfurados.
• De la misma manera en el país los principales metales como Cu, Pb, Zn provienen en un 90 % de minerales tipo sulfuro.
• Las especies sulfuradas, a diferencia de los óxidos, son difícilmente procesados por métodos hidrometalúrgicos.
• En su gran mayoría los minerales sulfurados son tratados por técnicas pirometalúrgicas a partir de sus concentrados.
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Distribución de Minerales en la Corteza
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Tratamiento de los Diferentes Tipos de Minerales
MINA LIXIVIACION EXTR. POR SOLVENTE ELECTROREFINACIONCATODOS
Trat. de Oxidos
5.000 TPA
CHANCADO
MOLIENDA
FLOTACION
COLAS
Trat. de súlfuros
FUSIÓN Y CONVERSION REFINACION Y MOLDEO
CONC. DE Mo
ANODOS
RAF
BLISTER
CONC. DE Cu AGUA
CONC. DE Cu SECO
FLOT. SELECTIVA
CONC.DE Cu Y DE Mo
350.000 TPA
FILTRADO Y SECADO
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Tratamiento de los Diferentes Tipos de Minerales
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PROCESOS PIROMETALURGICOS
• El proceso de los minerales sulfurados por la vía pirometalúrgica puede consistir de las siguientes etapas:
– Secado del concentrado– Tostación parcial del concentrado– Fusión para separar fases– Conversión de la fase sulfurada– Refinación térmica de la fase metálica
• La configuración adoptada en el proceso depende de las características del mineral y del tipo y características del metal a obtener.
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Etapas de un Proceso Pirometalúrgico
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PROCESOS PIROMETALURGICOS
Secado:• Eliminación del agua contenida en el concentrado.• Antes incluido en el proceso de concentración.• Hoy tiene importancia con los nuevos procesos
flash y de producción continua de cobre blíster.• Debido a las extremas exigencias en la humedad
del concentrado.
Tostación:• Etapa opcional que ha perdido importancia.• Forma de aumentar la capacidad en la fusión.• Reactor lecho fluidizado para casos específicos.
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PROCESOS PIROMETALURGICOS
Fusión:
• Separación de fases a alta temperatura. Una fase sulfurada rica en el metal y otra fase oxidada exenta o pobre de metal.
• Aumenta la concentración del metal a recuperar.
Conversión:
• Oxidación del baño fundido para eliminar azufre y hierro presentes en la fase sufurada.
• obtener un cobre final relativamente puro.
Pirorefinación o refinación térmica:• Ajusta el contenido de impurezas presentes.
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PROCESOS CLASICOS DE PIROMETALURGIA
TOSTACION
FUSION
CONVERSION
PIRORREFINACION
Q (+) Q (-)
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PROCESOS PIROMETALURGICOS
• La secuencia clásica es una sucesión alternada de etapas endotérmicas y exotérmicas.
• Las más relevantes por sus dimensiones son fusión y conversión.
• También en forma secuencial hay un aumento paulatino de la temperatura del sistema fundido.
• El precio de los combustibles incentiva la aparición de nuevos procesos que tienden a agrupar fusión y conversión en una sola etapa.
• La conjunción de procesos permite utilizar el calor generado por las reacciones de oxidación para fundir el concentrado sólido.
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PROCESOS PIROMETALURGICOS
• Además la posibilidad de producir en forma continua efluentes gaseosos más concentrados.
• Esto permite neutralizar con mayor facilidad los gases tóxicos y disminuir la contaminación.
• La clásica combinación fusión – conversión que ocurría en reactores separados con baja eficiencia energética, se ha ido transformando a procesos continuos e integrados.
• En los últimos años el horno de reverbero ha sido reemplazado por equipos de fusión en baño y flash como: Noranda, Mitsubishi, Outokumpu, CMT, INCO, Comtop y otros.
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Nuevos Procesos Pirometalúrgicos
SECADO
FUSION-CONVERSION(1ra Etapa)
CONVERSION (2da Etapa)
PIRORREFINACION
Q (+) Q (-)
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PROCESOS PIROMETALURGICOS
• Los procesos pirometalúrgicos se caracterizan por tener constantes de equilibrio muy altas.
• La cinética de reacción en los sistemas fundidos es muy rápida.
• Por lo tanto los procesos a alta temperatura necesitan muy poco tiempo de residencia en el reactor.
• Ello asegura la producción rápida y eficiente de grandes volúmenes.
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SECADO DE CONCENTRADOS
• En casos específicos, el grado de humedad del concentrado a tratar es un parámetro importante.
• Para la alimentación a los procesos de fusión flash, el concentrado es transportado suspendido en aire enriquecido o en oxígeno.
• Los procesos Outokumpu e INCO consideran una etapa de secado de concentrado en un secador rotatorio previo a su tratamiento.
• En particular Outokumpu y el Convertidor Teniente necesitan contenidos de humedad inferiores al 0,2%.
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TOSTACION DE CONCENTRADOS
• Proceso preliminar que tiene por objetivo facilitar el tratamiento posterior de los minerales.
• La finalidad es modificar su composición química y eliminar algunos componentes volátiles.
• El concentrado se calienta en presencia de reactivos a temperatura inferior a la de su fusión.
• Reacciones sólido-gas ocurren a temperaturas entre 500 y 800ºC, dependiendo de los productos.
• Según los reactivos, la tostación se clasifica en:- Oxidante - Clorurante
- Reductora
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Horno Secador Rotatorio
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Horno Secador Rotatorio
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Secador de Lecho Fluidizado
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TOSTACION OXIDANTE
• Al calentar gradualmente el concentrado en presencia de oxígeno atmosférico, se observan las siguientes etapas:
– Secado, hasta alcanzar 120°C. Eliminación del agua mecánicamente contenida en el concentrado.
– Calcinación, al seguir incrementando la temperatura hasta 400°C. Eliminación de ciertos compuestos químicamente combinados.
– Tostación propiamente dicha, al seguir elevando la temperatura. Se produce el ataque del oxígeno del aire a los sulfuros metálicos con la formación de óxidos y/o sulfatos correspondientes y SO2.
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TOSTACION OXIDANTE
• Oxidación parcial de los sulfuros del concentrado con oxígeno del aire, para la eliminación parcial del azufre como SO2.
• La reacción química general de la tostación es:
Donde:– M = Metal divalente (Cu2+, Zn2+)– S = Azufre, o arsénico (As) o antimonio (Sb)
• También se puede llevar a los sulfuros a sulfatos:
2SOMO21.5OMS
2SOMSOSOMO
SO2O5.02SO
43
3
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TOSTACION OXIDANTE
• La tostación de la mayoría de sulfuros ocurre sin necesidad de un aporte exterior de energía.
• Las altas entalpías de reacción de los sulfuros y su porcentaje en al concentrado permiten autoabastecer energéticamente el proceso.
• Reacciones de tostación de calcosita (Cu2S) ya covelita (CuS) son las siguientes:
• La reacción de tostación de la galena es:
Kcal 94,79ΔH ; SOCuO1.5OCuS
Kcal ,7192ΔH ; 2SOOCuO5.1SCu
22
2222
Kcal 99,29- H ; SOPbO1.5OPbS 22
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Temperaturas de Ignición de Sulfuros
Sulfuros Temperatura (°C)Tamaño (mm.)
1 1-2 2 ó mas
PiritaPirrotitaFesEstibinaMolibdenitaCinabrioChalcosita ArgentitaBlenda Galena
325450
-290240338430605647554
405525535
-------
472590
-340508420679875710847
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TOSTACION OXIDANTE
• La reacción de tostación para la blenda es:
• En atmósfera altamente oxidante se consigue eliminar todo el azufre de la pirita (FeS2), sulfuro que es ganga común en concentrados, para transformarlo en Fe2O3.
• La reacción general del proceso es:
• Para la reacción de la pirita, ΔH° = -808,32 Kcal.• De acuerdo a ello, la oxidación de un Kg. de pirita
producirá 1680 Kcal.
23222 8SOO2Fe11O4FeS
Kcal 106,19- H ; SOZnO1.5OZnS 22
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HORNOS DE TOSTACION
• Los hornos más comunes son los de hogares múltiples, como Wedge y Mac Dougall.
• Difieren entre si tan solo en detalles mecánicos.• En dichos hornos, los factores que influyen en la
tostación son:– Velocidad de agitación del mineral con los rastrillos.– Profundidad del lecho del mineral.– Tipo de carga.– Número de hogares.– Número y tipo de agujeros de colada.– Temperatura final alcanzada.– Flujo de aire que penetra en el horno.
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Horno de Tostación Wedge y Perfil Térmico
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Horno de Tostación de Lecho Fluido
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Tostación con Reactor Lecho Fluidizado
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FUNDICIÓN
• Se adiciona calor y fundentes al concentrado.• La finalidad es llevar al concentrado al estado
líquido bajo ciertas condiciones físicas y químicas.• El sistema fundido se separa en dos fases liquidas:
– Metal crudo, formado por el metal valioso.– Escoria, constituida por las sustancias estériles.
• Los metales líquidos a altas temperaturas en su mayoría son solubles entre sí.
• Como consecuencia el metal crudo producido en fundición contiene gran variedad de impurezas metálicas en solución.
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FUNDICIÓN
• El metal crudo de fundición debe ser sometido posteriormente a una purificación y refinación.
• En la fundición de concentrados de cobre, se obtienen dos fases características:– Mata de cobre, mezcla de Cu2S y FeS.
– Escoria, material estéril.
• La viscosidad de los metales líquidos es similar a la del agua. Ej.: hierro líquido 0,04 poises.
• La tensión superficial de los metales líquidos es mucho más alta que la del agua; poseen tensiones mayores a 1000 dinas/cm.
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ESCORIAS
• La escoria esta constituida por una gran variedad de productos residuales cuya naturaleza química no está bien explicada.
• La mayoría son silicatos y óxidos solubilizados.• Forman soluciones complejas en fase única.• La función primaria de la escoria es recolectar la
mayor cantidad de sustancias estériles.• La escoria se forma usando la ganga del mineral,
la cual se mezcla con fundentes apropiados.• Deben producirse a costo mínimo y en el menor
volumen posible.
![Page 33: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/33.jpg)
PROPIEDADES DE LAS ESCORIAS
• Fusibilidad:– Las sustancias presentes en la ganga, individualmente
tienen altos puntos de fusión. Los Ptos de fusión de SiO2 y del CaO son 1723 y 2570°C, respectivamente.
– Si se mezclan se llega a alcanzar una temperatura de fusión mínima de 1436°C (63% SiO2 – 37% CaO).
– A pesar de ello no es posible su fusión en forma económica, por el excesivo consumo de combustible y el rápido deterioro de los refractarios del horno.
– Por ello se debe llevar el proceso a la temperatura mínima para provocar la fusión de cada metal.
![Page 34: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/34.jpg)
Diagrama de fases SiO2-CaO
![Page 35: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/35.jpg)
PROPIEDADES DE LAS ESCORIAS
• Peso específico:– Puesto que las escorias deben separarse en una fase
distinta a la de los metales valiosos deben tener pesos específicos convenientes.
– Esto posibilita una rápida separación cuando se encuentren mezclados.
• Viscosidad y fluidez:– La alta viscosidad de la escoria demora la separación
de las fases fundidas.– Los glóbulos metálicos que encierra y que arrastra
mecánicamente retrasan la separación de las fases.– Por ello se pierden porcentajes apreciables de los
metales valiosos.
![Page 36: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/36.jpg)
COMPOSICION DE LAS ESCORIAS
• No existe teoría satisfactoria para explicar la constitución de las escorias.
• Son consideradas como soluciones de óxidos a alta temperatura, por ello los análisis químicos se dan como porcentajes de óxidos.
• Componentes químicos comunes de las escorias son: SiO2, FeO, Al2O3, CaO, MgO, etc
• Para cálculos estequiométricos con escorias se refiere sus componentes como óxidos.
• Los cálculos se basan en teorías químicas y datos empíricos, suficientes para fines prácticos.
![Page 37: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/37.jpg)
COMPOSICION DE LAS ESCORIAS
• Acidez y basicidad son propiedades de las escorias con amplias aplicaciones en fundición.
• Sin embargo en las escorias no hay H+ ni OH-.• Los óxidos se clasifican en:
– Ácidos: SiO2 principalmente.
– Básicos: FeO, CaO, MgO, BaO, entre otros.
– Anfóteros: Al2O3 fundamentalmente.
• La fusión se lleva con el tipo de escoria, según las propiedades requeridas (fusibilidad, viscosidad).
• También se aplica a la selección de los materiales del revestimiento refractario de los hornos.
![Page 38: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/38.jpg)
Clasificación de los Óxidos en Escorias
Ácidos Básicos Anfóteros
B2O3
SiO2
P2O5
TiO2
BeOFeOMgOMnOCaONa2O
BaOZnO
Al2O3
![Page 39: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/39.jpg)
CLASIFICACION DE LAS ESCORIAS
• Las escorias son: silicatadas y no silicatadas.• Las escorias silicatadas son las más comunes
en los procesos de fundición.• Se toma como base la relación entre los oxígenos
de la sílice y los oxígenos de los óxidos básicos. • La relación se conoce como índice de silicatacion:
• Según el índice de silicatacion las escorias se clasifican en: subsilicatos, monosilicatos, sequisilicatos, bisilicatos y trisílicatos.
básicos óxidos losen Oxígeno
sílice laen Oxígenoónsilicataci de Indice
![Page 40: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/40.jpg)
LECHO DE FUSION
• La fundición persigue la eliminación de la mayor cantidad de ganga.
• Pero la composición de la ganga no permite formar una escoria con las propiedades deseadas.
• Por ello se añaden sustancias llamadas fundentes.• La mezcla de minerales y fundentes constituye el
“lecho de fusión” o “cama de fusión”. • Los fundentes deben ser de fácil obtención y bajo
costo.• Fundente ácido es la sílice que se puede obtiene a
partir de arenas, cuarzo y minerales silicosos.
![Page 41: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/41.jpg)
LECHO DE FUSION
• Fundentes básicos son la caliza (CaCO3), la dolomita (CaCO3 . MgCO3), la magnesita (MgCO3).
• También los óxidos de hierro, que pueden ser hematinas, piritas tostadas o hierro de desecho.
• Las operaciones que se hacen para determinar la proporción entre minerales y fundentes es lo que se denomina “cálculo del lecho de fusión”.
• Como los fundentes no son minerales puros, se debe tomar en cuenta para los cálculos la cantidad real del fundente disponible.
![Page 42: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/42.jpg)
FUNDICION DE MATAS
• En el proceso del cobre, se obtiene la fase que contiene el metal valioso en forma de mata.
• La mata de cobre está formada por Cu, Fe y S.• La mata es insoluble en las escorias. • Para los cálculos estequiométricos la mata se
considera como una solución de Cu2S y FeS.
• Por encima de 1000°C los sulfuros son miscibles.• La mayoría de los sulfuros metálicos tienen
puntos de fusión inferior al de las escorias.• Oro y plata se disuelven en las matas, para ser
colectados y recuperados como subproductos.
![Page 43: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/43.jpg)
FUNDICION DE MATAS
• Concentrado + Fundentes Mata + Escoria + Gas– Mata : Cu2S, FeS
– Escoria: FeO, Fe3O4, SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Cu2O.
– Gas : O2, SO2, N2, CO, CO2, H2, H2O.
• El objetivo es formar dos fases líquidas:– Mata: fase de sulfuros líquidos que contenga en lo posible
todo el cobre alimentado.– Escoria: fase oxidada líquida en lo posible exenta de
cobre.
• La mata, constituida por los sulfuros metálicos, pasa a una etapa de conversión por oxidación.
• La escoria, pobre en el metal, se caracteriza y descarta o se trata para recuperar el metal.
Energia
![Page 44: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/44.jpg)
FUNDICION DE MATAS
• El azufre tiende preferentemente a combinarse con los metales en el siguiente orden de afinidad:
Cu – Fe – Co – Ni - Sn – Zn – Pb – Ag – Hg – Au – As –Sb
• En teoría el concentrado debe tener el S suficiente para combinarse con el Cu, para así eliminar el Fe y alcanzar la mayor relación de concentración.
• Pero si el % de S en el concentrado que entra al horno es inferior al 25% del peso del Cu, parte del mismo se oxida y se incorpora a la escoria.
• En cambio si hay exceso de S sobre esta relación, una vez que el Cu ha consumido la parte que le corresponde, el resto de S se combina con el Fe.
![Page 45: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/45.jpg)
FUNDICION DE MATAS
• En la práctica es imposible dejar el peso exacto de S para combinarse con Cu, por las razones sgtes:– El exceso de S que se deja en la mata, bajo la forma de
FeS, protege de la oxidación al Cu; de lo contrario se oxida y se disuelve en la escoria.
– Eliminar altas proporciones de S en la tostación es muy costoso.
– La alta exotermicidad de la reacción del FeS sirve para suministrar la energía requerida para el posterior proceso de conversión.
– La mata con alto porcentaje de Cu tiene poco volumen y no puede disolver y colectar el oro y la plata que se incorporarían en altos porcentajes a la escoria.
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FUNDICION DE MATAS
• Las pérdidas de cobre en la escoria, pueden ser químicas y/o mecánicas.
• La composición de la mata puede variar mucho según el proceso por el cual fue obtenida.
• Así, una mata obtenida en un horno de reverbero, donde prácticamente no hay oxidación de la fase sulfurada, tendrá una composición cercana al eutéctico Cu2S – FeS.
• En los nuevos procesos de fusión, en los cuales se utiliza el calor generado por la conversión de parte de los sulfuros, las matas estarán más cercanas al Cu2S.
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Diagrama de Fases Cu2S - FeS
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Diagrama Ternario Cu – Fe - S
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HORNOS DE FUSION DE COBRE
• El horno de reverbero es utilizado para la fusión de concentrados sulfurados de cobre.
• El horno tiene una longitud de 27 - 40 m. y un ancho de 5 – 9 m.
• Las partes importantes de la mampostería de las paredes interiores situadas en la zona del baño y las salidas de mata y escoria poseen ladrillos de cromo-magnesita.
• La solera se coloca entre las paredes y descansa sobre el suelo. Posee ladrillos rojos en la parte inferior y refractarios en la parte superior.
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Horno de Fusión Tipo Reverbero
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Horno de Fusión Tipo Eléctrico de Arco
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Herramientas para Mata y Escoria
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Vista Lateral del Quemador del Horno
CAJA DE QUEMADOR
DAMPER DE AIRE
FUNDA DE QUEMADOR
BOQUILLA
VALVULA DE CORTEDE FLUJO
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VAPOR DEATOMIZACION
PETROLEO
MEZCLADOR
TOBERAINTERMEDIA
AIRE PRIMARIO
TOBERA
Diagrama de Operación del Quemador
PLACA DE GIRO
DEFLECTOR
PETROLEOATOMIZADO
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GRUAPUENTE
TOLVAS DEALIMENTACION
ALIMENTADOR
TOLVAS DECONCENTRADO GRUA DE
MANTENIMIENTO
CANAL DERETORNO
DE ESCORIA
QUEMADORESPRINCIPALES
QUEMADORVERTICAL
SALIDA DEGASES
CANAL DE SALIDA DE MATA
CANAL DE SALIDA DE ESCORIA
OLLAS DEMATA
FAJATRANSPORTADORA
Horno Reverbero
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CONVERSION
• Es el proceso que consiste en oxidar rápidamente una carga líquida de metales o compuestos metálicos, por medio de una corriente de aire a presión.
• La finalidad es separar el metal valioso de sus impurezas formando dos fases líquidas.
• Los principios básicos son:– Desigual afinidad del oxígeno por los diversos
elementos que impurifican al metal valioso.– El autosostenimiento energético del proceso, ya que
la mayoría de reacciones son exotérmicas.
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Escoria de reverbero vertida al botadero
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CONVERSION
• Las aplicaciones actuales de la conversión son las metalurgias del hierro, cobre, níquel y bismuto.
• La conversión es un proceso intermedio en la recuperación de un metal.
• Por ello el metal obtenido se somete a procesos de refinación (térmica y/o electrolítica) o de acondicionamiento.
• La conversión es el método usual en el tratamiento de matas de cobre.
• Es una adaptación del método Bessemer
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CONVERSION
• Consiste en la oxidación (con aire) de la mata líquida proveniente de la fusión.
• De esta manera se remueve el hierro y el azufre de la mata, produciendo un blister de alta pureza (98 – 99%).
• Los sulfuros fundidos son introducidos a aproximadamente 1100ºC.
• El calor generado durante el proceso por oxidación del hierro y del azufre es suficiente para hacerlo autógeno.
• La conversión de la mata de cobre se lleva a cabo en dos etapas.
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CONVERSION
• En la primera etapa se inyecta aire para producir la oxidación del hierro (FeS), según la siguiente reacción:
2FeS + 3O2 2FeO + 2SO2 ΔH= -233,98 Kcal
• El óxido producido es escorificado mediante sílice formando un compuesto fayalítico más estable.
2FeO + SiO2 2FeO.SiO2 ΔH= -5,90 Kcal
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Diagrama de Ellinghan
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CONVERSION
• En la segunda etapa ocurre la reacción de oxidación del Cu2S, produciéndose cobre blister y un gas rico en SO2.
Cu2S + O2 2Cu + SO2 ΔH= +9,65 Kcal
• La oxidación selectiva del sulfuro de hierro en una primera etapa y del sulfuro de cobre en la siguiente, se explica por la mayor afinidad que el hierro tiene por el oxígeno, comparado con el cobre.
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CONVERSION
• La segunda etapa de la conversión puede ocurrir en una secuencia de 3 subetapas que corresponden a 3 campos de estabilidad diferentes en el sistema binario: Cu2S-Cu.
• Este binario posee una laguna de inmiscibilidad que ocupa la mayor parte del rango total de composiciones, con la presencia de 2 líquidos.
• Uno muy pobre en cobre, cercano al metal blanco.
• Otro muy rico en cobre, con contenidos cercanos a 1% de azufre, llamado cobre blíster.
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Diagrama Binario Cu2S - Cu
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CONVERSION
• Cuando el aire es soplado inicialmente a través del Cu2S (casi sin FeS), el azufre es removido produciendo gas SO2 y un metal blanco deficiente en azufre, sin que ocurra todavía la aparición de cobre metálico.
Cu2S(l) + xO2(g) Cu2S1-x(l) + xSO2(g)
• Esta remoción ocurrirá hasta que, el azufre haya descendido al valor correspondiente a la curva monotéctica del diagrama (19,4%S a 1200ºC).
• Al continuar inyectando aire, aparece una segunda fase, pobre en S con composición fija (1,2%S a 1200°C), en equilibrio con la anterior.
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CONVERSION
• Todo el aire insuflado después va a eliminar el S como SO2, pero no cambia la composición de las fases presentes, sino su proporción.
“Metal blanco” + O2 Cu blíster + SO2 • Esta reacción ocurrirá, en principio, hasta que
todo el “metal blanco” deficiente en azufre sea eliminado, y solo haya cobre blíster en el baño.
• Puede haber una sobreoxidación y aparecer Cu2O en el sistema. Sin embargo, mientras haya Cu2S presente este reducirá nuevamente al Cu2O y lo reintegra al blíster según la reacción:
Cu2S + 2Cu2O 6Cu + SO2
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CONVERTIDORES
• Para la conversión de las matas de cobre se utiliza convertidores horizontales.
• El convertidor utilizado comúnmente es el convertidor Pierce Smith.
• Tiene una carcasa cilíndrica de chapas de acero.
• El revestimiento de la carcasa es de ladrillos refrectarios de magnesita y cromo-magnesita.
• Posee en la carcasa un aro dentado unido a través del reductor con el motor que permite su giro.
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Convertidor de Cobre
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AIRE DE PROCESO
GASES DE CONVERSION
LINEA DE TOBERAS
Convertidor Pierce Smith
CAMPANA EXTRACTORA DE GASES
OLLA DE MATA
SISTEMA MOTRIZ LARGO 35’-0”
RODILLOS
PISTA DE RODADURA
BOCA DEL CONVERTIDOR
DIA
ME
TR
O D
ET
AM
BO
R 1
3’-0
”
CORONA
TAPA LATERAL
TAMBOR
TUBOS DE DISTRIBUCION
DE AIREJUNTA
ROTATIVA
COMPUERTA DE CAMPANA
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Convertidor Pierce Smith
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Convertidor Pierce Smith
![Page 72: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/72.jpg)
Convertidor Modificado El Teniente (CMT)
ESCORIA
METAL BLANCO
GASES DESALIDA
CONC.SILICAM. FRIO
GAR-GUN
AIRE
ALIMENTADOR
BOCA
AIRE + OXIGENO
TOBERAS
MATA
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Convertidor Modificado El Teniente (CMT)
![Page 74: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/74.jpg)
Horno de Retención y Moldeo de Cobre
![Page 75: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/75.jpg)
Colada de Cobre Blíster en Rueda de Moldeo
![Page 76: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/76.jpg)
Diagrama de Flujo de la Fundición de Ilo
CAMAS DE CONCENTRADO
HORNOS DERETENCION
COBRE AMPOLLOSOA REFINERIA Y PUERTO
PLANTA DEOXIGENO
L.O.X SOPLADOR(6)
CONVERTIDORESPEIRCE SMITH
(6)
CHIMENEA
POLVO
P.E.
P.E.
P.E.
CAMARA DEENFRIAM.
C.M.T.
VENTILADORDE GASESCALIENTES
TOLVAS(4)
AREA DE PREPARACIONDE MATERIALES AREA DE FUNDICION PLANTA DE ACIDO
REVERBEROS(2)
CALDERO
ESCORIA ABOTADERO
SECCION DE CONTACTOBALANZAFF.CC.
VOLTEADORDE CARROS
FUNDENTES
CONCENTRADO
CONVERTIDOR
TORRE DEABSORCION
SECCION DE LIMIPIEZA
LAVADORDE GASES
A LIXIVIACION
ACIDOSULFURICO
TANQUES DEALMACENAMIENTO
PUERTO
CONCENTRADO
METALBLANCO
MATAESCORIA DE CONV.
ACIDO DEBIL ANEUTRALIZACION
TORRE DESECADO
P.E.ENFRIADOR
RUEDA DE MOLDEO(2)
SILICA FRIO
LEYENDACONCENTRADOESCORIAAIRE ENRIQUECIDOOXIGENOGAS A PLANTA DE ACIDOGAS A CHIMENEAMATAFUNDENTEACIDO SULFURICO
TANQUE DEALMACENAMIENTO
FUNDICION
SOPLADOR
SILICAó FRIO
PLANTA DE CHANCADO
ZARANDAVIBRATORIA
TOLVA CHANCADORACONICA
CHANCADORADE QUIJADA
TRIPPER
PILAS DE MATERIAL
TRIPPER
SILICA
SILICA ACMT YCONV.
SOPLADOR(1)
POLVO
Ventilador (2)
Petróleo
G.O.X
![Page 77: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/77.jpg)
PlantaAcido #1
Planta deTratamiento
de Efluentes #1
PlantaOxigeno #1
Toma deAgua de Mar
HornosReverberos
CMT
ESP
ESP
WHB
ConvertidoresPeirce Smith
Reactor CMT
ESP
Planta deMoldeo Norte
Planta deMoldeo Sur
ESP
Disposición de la Fundición
![Page 78: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/78.jpg)
Fundición de Ilo
![Page 79: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/79.jpg)
Nuevas Tecnologías Fusión-Conversión
Calentamiento
Directo
Fusión Inmediata
Flash Smelting
Fusión en baño
Bath Smelting
Horno de Reverbero
Flash Outokumpu Convertidor el
Teniente
Horno Eléctrico de Fusión
Flash INCO Reactor Noranda
Horno de cubilote
(Blast Furnace)
COMTOP Ausmelt o Isasmelt
TERC Proceso Mitsubishi
![Page 80: Curso Metalurgia 2 Capitulo I 2010](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022061502/5571f91a49795991698eccac/html5/thumbnails/80.jpg)
ALTERNATIVAS EVALUADAS
COMPAÑIACOMPAÑIA
KVAERNER
CHIYODA
FLUOR
SNC LAVALIN
ODEBRECHT
INDEC
OUTOKUMPU
MITSUBISHI
ISASMELT
NORSMELT
AUSMELT
CODELCO
TECNOLOGIATECNOLOGIA FUSION+CONVERSIONFUSION+CONVERSION
HORNO FLASH + CONVERTIDORES PS
HORNO MITSUBISHI + CONVERTIDOR MITSUBISHI
HORNO ISA SMELT + CONVERTIDORES PS
REACTOR NORANDA + CONVERTIDORES PS
HORNO AUSMELT + CONVERTIDORES PS
CONVERTIDOR TENIENTE + CONVERTIDORES PS