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Hornos de Tostacion y Fusion de Minerales Practica Nº2
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HORNOS DE TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE MINERALES
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HORNOS DE TOSTACIÓN Y FUSIÓN DE MINERALES
1Horno de tostación y fusión de minerales
21/04/2014
INTRODUCCIÓN
La segunda mitad del siglo XIX contempló el gran salto adelante del desarrollo de los métodos y equipos de fabricación de acero. Primero había sido la optimización del horno alto, tanto del equipo en sí como de la preparación de cargas, añadida a la sustitución que se había producido del carbón vegetal por el coque; optimización que comenzó a principios de ese mismo siglo.
Casi simultáneamente se produjo la aparición de los convertidores, Bessemer primero y Thomas después, que hicieron posible la fabricación masiva de acero a partir del arrabio elaborado en los hornos altos. Esta plétora de acero generó, como es lógico suponer, grandes cantidades de chatarra. La aparición casi simultánea de los hornos Siemens-Martin permitió reciclar esa chatarra, a la vez que podían actuar como unidades de conversión de arrabio en acero en serie con el horno alto.
2Horno de tostación y fusión de minerales
21/04/2014
Contenido
INTRODUCCIÓN.......................................................................1
I. OBJETIVOS:........................................................3
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:.................................3
2.1.Componentes básicos del horno:.................3
2.2.Tipos de hornos de fundición:......................4
2.3.TIPOS DE HORNOS DE TOSTACION:..............5
III. CONCLUSIONES:...............................................12
IV. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:...............................12
3Horno de tostación y fusión de minerales
21/04/2014
I. OBJETIVOS:
I.1. Conocer algunos tipos de hornos de fundición y tostación.
I.2. Identificar las ventajas y desventajas de los hornos en función a su diseño y ubicación
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:
Un horno metalúrgico es un reactor químico, donde se realizan donde se realizan las operaciones pirometalurgicas para secar, tostar o fundir minerales. La energía calorífica que utilizan pueden obtenerse por combustión (carbón, gas, petróleo), radiación (luz solar) o por medio de la electricidad.
Los hornos varían mucho en su capacidad y tamaño. Se encuentra desde pequeños hornos de crisol que contiene gramos, kilogramos de mineral por metal a hornos con toneladas de capacidad (más de 200 toneladas).
II.1. Componentes básicos del horno:
Un horno se compone básicamente de los siguientes elementos:
Elemento generador. Convierte la fuente de energía en calor.
Sistema de alimentación de material. Transportan el material de proceso desde la entrada, pasando por la cámara hasta la salida. (Ver figura b)
Cámara principal. Lugar donde se hace efectivo el calentamiento del material en proceso.
Redes de suministro de combustible y cableado de potencia (según el tipo de combustible).
Ventiladores y sistemas de evacuación (hornos con combustión). Controlan la cantidad de gases de combustión en la cámara de calentamiento.
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II.2. Tipos de hornos de fundición:
Hornos de crisol (móvil, estacionario y basculante).
Es un depósito en forma de tronco cónica en el cual el metal está completamente aislado del combustible, siendo su principal característica de presentar un envase con la parte superior descubierta lo cual permite la eliminación de los gases y la obtención del metal líquido. Una de las ventajas en fundir metales no ferrosos con crisol es que se tiene una aleación más limpia, los tiempos de mantenimiento son más rápidos y el control de energía es más preciso. Se cuentan con diferentes formas como tipo barril, jofaina, con pico entre otros.
IMAGEN: Horno de crisol basculante
Horno de cuba (horno alto). Horno de reverbero. Horno eléctrico.
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II.3. TIPOS DE HORNOS DE TOSTACION:
Hornos de soleras múltiples, mufla, convertidores, rotativos, de fluidización.
El alto horno es la construcción para efectuar la fusión y la reducción de minerales de hierro, con
vistas a elaborar la fundición.
Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total.
La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde
se fuerza el paso del aire que enciende el coque.
Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el
alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la
escoria.
La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas
redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce
el mineral de hierro, el coque y la caliza.
Una vez obtenido el arrabio líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para
obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos
acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada
sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.
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IMAGEN: Horno de cuba
Horno de cuba = Horno alto = Vertical
Funcionamiento.- En contracorriente contacto directo con capacidad de 200Ton
Productos de hornos
Mata liquida Gases recuperables
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IMAGEN: Horno de arco eléctrico
Las ventajas de este procedimiento son:
- Fabricación de cualquier tipo de acero en función del tipo de carga.
- Amplia versatilidad de carga.
- Baja inversión, comparado con la ruta integral.
- Alta eficiencia del proceso.
- Facilidad de control y automatización.
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IMAGEN: Horno de reverbero
Horno reverbero
Horizontal Contacto indirecto Capacidad 1000kg o un poco más usa hulla
El horno de reverbero es un tipo de horno generalmente rectangular, cubierto por una bóveda
de ladrillo refractario y con chimenea, que refleja (o reverbera) el calor producido en un sitio
independiente del hogar donde se hace la lumbre. Es utilizado para realizar la fusión del concentrado
de cobre y separar la escoria, así como para la fundición de mineral y el refinado o la fusión de
metales de bajo punto de fusión como el aluminio.
Tales hornos se usan en la producción de cobre, estaño y níquel, en la producción de ciertos
hormigones y cementos y en el reciclado del aluminio. Los hornos de reverbero se utilizan para la
fundición tanto de metales férreos como de metales no férreos, como cobre latón, bronce y aluminio.
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IMAGEN: Horno en lecho fluidizado
Este tipo de horno se ha desarrollado para tratamiento de materiales conflictivos, es decir, PCI bajos,
combustibles que se alimentan con tamaños de partícula pequeños y distribuidos de manera
heterogénea.
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El principio radica en la eficiencia de la transferencia de calor gracias a que la partículas se
mantienen suspendidas y en constante agitación debido al caudal del agente fluidizante (aire, Vapor o
mezcla de ambos).
A una determinada velocidad del agente gasificante llamada velocidad mínima de fluidización el lecho
adquiere características de un fluido (régimen de burbujeo). En este momento el lecho se expande
proporcionando unas condiciones de mezcla sólido-gas y homogeneidad térmica optimas que favorece
la disminución de inquemados.
IMAGEN: Horno rotatorio
Un horno rotatorio es un dispositivo piro procesamiento utiliza para levantar los materiales a
una temperatura alta (calcinación) en un proceso continuo. Los materiales producidos
utilizando hornos rotatorios son:
* Cemento
* Cal
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EJERCICIO (composición de mata)
Un mineral contiene 26% de azufre, 9% de cobre y todo el hierro necesario para formar la mata. Considerando, que no se pierde azufre por volatilización en el proceso de formación de la mata. Calcular:
a).- El porcentaje de cobre en la mata
b).- E l peso de mata obtenido por tonelada del mineral
c).- La relación de concentración de la fundición.
Base: 100kg de mineral
En el C u2S la relación S: Cu(2) es de 32. 128. El cubre necesitara:
I.-Masa de cobre: 100*0.09 =9kg de cobre
II.- Masa de azufre como C u2S =9kg Cu ( 32kgS128kgCu )=2.25kg de S
Como en el mineral existe 26% de asufre, la diferencia sersa:
III.- 26-2.25=23.75 KG de S que entrara a formar parte de la mata como sulfuro de fierro, cuyo peso será:
IV.- 87.9Kgde Fe S32Kg de S
∗23.75kgde S=65.10kgde FeS
Peso de C u2S =9+2.25=11.25
Peso de FeS = 65.10
Peso de mata 76.35kg por 100kg del mineral
A.- El porcentaje de cobre en la mata= 9kgdeCu76.35kgmata
∗100=11.78%
B.- El peso de mata por cada tonelada de mineral
76.35kgmata∗1000kgmineral
100kg mineral=763.5kg
C.- La relación de concentración del proceso
1000kgdemineral763.5kg mata
= 11.78%Cu enmata9% deCu enel mineral
=1.31
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III. CONCLUSIONES:
III.1.Se conoció el horno alto a pequeña escala y el horno de reverbero a pequeña escala.
III.2.Se conoció teórica y prácticamente las ventajas y desventajas de algunos hornos.
IV. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:
IV.1. http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible
IV.2. http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/metalurgia-y-siderurgia/materiales/Bloque %204%20Siderurgia.pdf
IV.3. http://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_reverbero
IV.4. http://www.si3ea.gov.co/eure/9/inicio.html
IV.5. http://diy-contractor.com/es/wiki/homes/259-home-automation/15822-rotary-kiln.html
