Libro Metalurgia Extractiva Ferrosa

METALURGIA EXTRACTIVA FERROSAPROCESOS DE OBTENCIN HIERROVOLUMEN I

ING. NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

DEDICATORIAMI ESPOSA, MIS HIJOS Y MI QUERIDISIMA NIETA CAROLINE

CAPTULO I1.EVOLUCIN GEOQUMICA DE LA TIERRA 2.ANLISIS CONCEPTUAL DE LOS PROCESOS SIDERURGICOS 2.1EVALUACIN CUANTITATIVA DE LOS PROCESOS METALRGICOS FERROSOS2.2DIFERENCIA ENTRE CIENCIA Y ARTE EN LA METALURGIA3.PROCESOS DE TRANSFORMACIN DE LA MENA EN INDUSTRIA3.1.INTRODUCCIN: 3.2.TIPOS DE MENA DE HIERRO PARA LA INDUSTRIA3.3.LAS MENAS, YACIMIENTOS PRINCIPALES DE MENAS DE HIERRO EN EL PERU3.3.1.LAS MENAS3.3.2.YACIMIENTOS PRINCIPALES DE MENAS DE HIERRO 3.3.3.PRINCIPALES YACIMIENTOS DE MINERAL DE HIERRO EN EL MUNDO. 3.3.4.TIPOS DE MINERALES DE HIERRO EN EL PERU4.SEPARACIN DE FASES, TRITURACIN Y MOLIENDA, TAMIZADO. CLASIFICACION.4.1.LA CONMINUCION DE MINERALES DE HIERRO.4.2.PRINCIPIOS DE CONMINUCION4.2.1.ANTECEDENTES4.2.2.CONCEPTOS BASICOS4.2.3.TRITURACIN4.2.3.1.CHANCADORES DE MANDIBULA4.2.3.2.CHANCADORES GIRATORIOS4.2.4.CHANCADORES SECUNDARIOS - TERCIARIOS4.2.4.1.CHANCADORES DE CONO4.2.4.2.CHANCADORES DE CONO SYMONS5.MOLIENDA5.1.CONCENTRACION GRAVIMETRICA.6. CARACTERISTICAS DE LA EXTRACCIN DE METALES FERROSOS7.SISTEMA DE UNIDADES DE MEDIDA7.1UNIDADES DE LONGITUD Y MASA7.2.UNIDADES DE FUERZA, PRESION Y ENERGIA7.3UNIDADES DE TEMPERATURA7.4FACTORES DE CONVERSIN PARA LAS UNIDADES DE ENERGIA (CALOR Y TRABAJO)8.CONOCIMIENTOS BASICOS DE FUNDENTES USADOS EN METALURGIA8.1.MATERIAS PRIMASCAPITULO II2. PROCESAMIENTOS QUMICOS TERMODINAMICOS PARA LA OBTENCIN DE COMBUSTIBLES SIDERRGICOS.2.1 TECNOLOGA DE COMBUSTIBLES SOLIDOS, LIQUIDOS Y GASEOSOS2.1.1. INTRODUCCIN2.1.2 LOS COMBUSTIBLES, ORIGEN Y CLASIFICACIN2.1.3. COMBUSTIBLES SLIDOS2.1.4. COMPOSICIN QUMICA DEL CARBN2.1.4.1. TEORA SOBRE LA CARBONIFICACIN DE LAS PLANTAS2.1.4.2. FASES DE FORMACIN DEL CARBN2.1.4.3. ESTUDIO DE CADA FASE EN LA FORMACIN DEL CARBN 2.1.4.4. GRADO DE CARBONIFICACIN2.1.5. PREPARACIN DEL CARBN2.1.5.1. ALMACENAMIENTO DEL CARBN2.1.5.2. PROPIEDADES DEL CARBN2.2. EL CARBN DE ORIGEN MINERAL 2.2.1.COQUE2.2.1.1.Coque metalrgico2.3 PREPARACIN DE COQUE PARA ALTO HORNO2.3.1.EL EMPUJE2.3.2.EL COQUE METALRGICO EN EL HORNO ALTO2.3.3. Descripcin del Proceso de Coquizacin. 2.4.COMBUSTIBLES GASEOSOS2.4.1.TIPOS DE GASES COMBUSTIBLES2.4.2.PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES GASEOSOS2.5.COMBUSTIBLES LQUIDOS CAPTULO III3.PROCESOS DE TRANSFORMACIN DE LA MENA DE HIERRO.3.1.SECADO Y CALCINACON3.2.LA TOSTACION DE LOS SULFUROS DE HIERRO3.2.1.LA TOSTACION DE LOS SULFUROS3.2.2.TERMODINAMICA DE LA TOSTACION 4.AGLOMERACION PARA EL TRATAMIENTO DE MINERALES DE HIERRO4.1.AGLOMERACION Definicin4.2.PROCESO DE SINTERIZACIN4.2.1.GENERALIDADES. 4.2.2. - BREVE DESCRIPCION DEL PROCESO. 4.2.3.ETAPAS DE FABRICACION Y CONTROL DE CALIDAD DEL SINTER. 4.2.4.FASE DE PREPARACION DE LAS MATERIAS PRIMAS. 4.2.5. MICRONODULIZADO Y ENCENDIDO DE LA MEZCLA4.2.6.FASE FINAL DE ENFRIAMIENTO, ESTABILIZADO Y CLASIFICACION DEL SINTER. 4.2.7.CONTROL DE CALIDAD DE SINTER. 5.PELLETIZACIN5.1.CARACTERSTICAS DE LOS PELETS. TIPOS DE INSTALACIONES DE PELETIZACIN5.2.DESCRIPCION DEL PROCESO. 5.3.PROCESOS Y EQUIPOS PARA COCIMIENTO DEL PELLET: 6.ETAPAS DE FABRICACION DEL PELET. 6.1.FORMACION DEL PELET "VERDE". 6.2.PROCESO DE ENDURECIDO O COCIMIENTO. 6.3.CONTROL DE CALIDAD DE PELLET:

CAPITULO IV4.FORMULACIN TERICA DE REDUCCIN DE LOS OXIDOS FERROSOS.4.1TERMODINAMICA DE LA REDUCCION DE LOS OXIDOS DE HIERRO4.2.ASPECTOS TERMODINMICOS4.3.LOS MECANISMOS DE REDUCCIN DE LA CARGA FRRICA4.4.CINTICA DE REDUCCIN DE MINERAL DE HIERRO4.5. CURVAS DE CHAUDRON Y REDUCCIN DE LOS XIDOS DE HIERRO POR EL XIDO DECARBONO4.6.REDUCCIN DE XIDOS DE HIERRO4.7.ESCORIAS DEL TIPO DE LOS ALTOS HORNOS4.7.1.CONSTITUCION DE LAS ESCORIAS4.7.2.PAPELES DE LAS ESCORIAS4.7.3. TEMPERATURAS DE LAS ESCORIAS4.7.4. FLUIDEZ DE LAS ESCORIAS4.7.5. COMPORTAMIENTO DE LA ESCORIA QUE NO SON XIDOS.4.7.6. ESCORIAS DE CARBUROS.4.7.7. ESCORIAS DE FLUORUROS4.7.8. GASES EN LAS ESCORIAS.5. EL ALTO HORNO PARA HIERRO FUSION DE HIERRO 5.1.OBTENCIN DEL MATERIAL. ARRABIO5.2.PROCESO EN EL ALTO HORNOBIBLIOGRAFA

PRLOGOEn aos pasados la Industria Siderometalrgica ha alcanzado ulterior progreso y perfeccionamiento, en consecuencia no poda por menos encontrar el reflejo de sacar a la luz esta Primera edicin de material didctico METALURGIA EXTRACTIVA FERROSA.En esta edicin tratamos de presentar una relevada importancia a nuevos procesos tecnolgicos ferrosos para elevar la calidad de los metales extrados a partir de su estructura cristalina.Un tratado especial desde los inicios de los tratamientos de las menas, combustibles, fundentes y aire que son las cargas elementales en el Alto horno y otros reactores o convertidores. Este texto es una contribucin a la educacin peruana y al conocimiento de una ciencia importantsima para el desarrollo humano.

CAPTULO I1.EVOLUCIN GEOQUMICA DE LA TIERRA

INTRODUCCIN (Formacin del hierro)Segn la evolucin geoqumica de la tierra es una secuencia de eventos que han ocurrido hasta que las condiciones fsicas de la superficie del planeta son similares a las actuales (superficie parte roca, parte agua y con una temperatura media determinada por la radiacin solar).

Tierra como cuerpo planetarioExistencia de corteza terrestre(4.6x109 aos) (3.7x109 aos)Suponiendo que la tierra se form por acrecin o acumulacin gradual de planetsimos (condritos), cuya composicin principal es:Fase metlica:Aleacin metlica (Fe-Ni)Fase Sulfuro:Troilita (FeS)Fase ptrea o silicato: Olivino: (Fe,Mg)2SiO4, Piroxeno: (Fe,Mg)SiO3 , y plagioclasa: (CaAl2Si2O8)Turekian en 1972, propone un modelo de diferenciacin de la tierra en capas:Considera la tierra en un principio como un aglomerado aproximadamente homogneo de planetsimos tipo condritos.Sigue un calentamiento del sistema debido al proceso de radiactividad de elementos inestables (Se estima que hace 4,5x109 aos, el calor era unas 7 veces el actual). A los 0,6*109 aos, se logra la temperatura de fusin de Fe (metlico) a unos 500 Km de profundidad, y se forma una capa de Fe fundido. Lo anterior produce inestabilidad por la diferencia de densidad entre el Fe fundido y el material silicatado, produciendo el descenso gravitacional de "gotas de Fe fundido", lo que a su vez, produce un calor adicional alcanzando una temperatura de unos 2.000 C a los 100.000 aos.El material silicatado asciende a medida que el Fe desciende, ocurriendo fusin parcial, reacciones de fase fluida con slida y cristalizacin fraccionada. El modelo planteado produce la diferenciacin del planeta en tres capas principales: Ncleo, Manto y Corteza. Posteriormente sigue el desarrollo de la Atmsfera, Hidrosfera y Biosfera.

DIFERENCIACIN PRIMARIA DE LOS ELEMENTOS Suponemos acrecin gradual de planetsimos (condritos) para la formacin de la tierra:METEORITOS CONDRTICOS

FASE METALICA(Fe Ni)

FASE SULFUROFeS

FASE SILICATO(Mg,Fe)SiO3 (Mg,Fe)2 SiO4

Los elementos qumicos se distribuyen entre las tres fases dependiendo de su afinidad por cada una de ellas. La cantidad de Fe combinada est determinada por la cantidad de 0 + S. La distribucin de los restantes metales electropositivos est controlada por:

M + Fe - SilicatoM silicato + Fe

GFe-SilicatoGFe-Silicato

M + Fe - SulfuroM Sulfuro + Fe

GFe-SulfuroGM-Sulfuro

El factor determinante de la distribucin de los elementos es el Fe, debido a su abundancia csmica preponderante y por estar presente en todas las fases condensadas: M, ms electropositivos que el Hierro, lo desplazan de los silicatos, Compuesto de carcter inico: Li >K >Ba> Sr >Ca >Na >Mg >Al >Mn >Zn >Cr >FeM, menos electropositivos que el Hierro es desplazado por sta de los silicatos y concentrados en la fase metlica.

CLASIFICACIN GEOQUMICA DE LOS ELEMENTOS: Goldschmidts (1923): "...Los meteoritos representan un experimento natural de donde se puede deducir el comportamiento de los elementos qumicos....." Segn su afinidad qumica los clasifica en: 1. SIDERFILOS (fase Metlica) 2. CALCFILOS (fase Sulfuro) 3. LITFILO (fase Silicato) 4. ATMFILO (Gases)

COMPOSICIN DEL NCLEO Los datos geofsicos muestran que no es posible obtener la densidad del ncleo como silicato u xido de alta presin. Estos datos sugieren elementos de transicin y el valor que satisface los datos de densidad del ncleo sugieren un elemento de un peso atmico de ~22, pero solo el hierro presenta una abundancia csmica considerable. Esto indica que el componente mayoritario debe ser hierro y debido a la presencia de otros elementos ms livianos como Azufre, Carbono, Fsforo, y Silicio adems de Nquel pueden satisfacer los valores de densidad. Esto est fuertemente apoyado por el anlisis de meteoritos metlicos (sideritos) donde se encuentra fases como Troilita (FeS) adems de los otros elementos livianos antes nombrados. El modelo de Arhens, propone a partir de datos geofsicos una concentracin de Azufre de ~9%. Partiendo de este valor y de la abundancia csmica de los elementos, se puede determinar en forma sencilla la composicin del ncleo de la Tierra:

1) Sistema (todo el ncleo):

a) Aleacin Metlica = Fe + Ni (principalmente) b) Aleacin Metlica + Troilita = 100% Fe + Ni + FeS = 100%

2) Troilita: a) %Fe(FeS) = (%S/PatS)xPatFe = 15,7% b) %FeS (troilita) = %S + %Fe(troilita) = 9,0 +15,7 = 24,7%

3) Aleacin (Fe-Ni): a) Aleacin Metlica + Troilita = 100% b) Aleacin Metlica = 100 - 24,7 = 75,3%

4) Fe Total: a) Fetotal = Fe en la Aleacin Metlica + Fetroilita b) Fe en la Aleacin Metlica = Aleacin Metlica - Ni Sustituyendo en 4a: c) Fetotal = (Aleacin Metlica - Ni) + Fetroilita 5) Ni en el Ncleo: Utilizando la relacin de abundancia csmica de los elementos: Nincleo = 0.0521 x Fetotal

Sustituyendo en 4c: Fetotal = (Aleacin Metlica - 0,0521 x Fetotal) + Fetroilita Fetotal + 0.0521 x Fetotal = Aleacin Metlica + Fetroilita Fetotal (1 + 0,0521) = Aleacin Metlica + Fetroilita 1,0521 x ( ) = 73,5 + 15,7 Fetotal = 86,49% %Ni = 0,0521 x Fetotal = 0,0521 x 86,49 = 4,52 Sustituyendo en 4b Fe en la aleacin Metlica = Aleacin metlica Ni = 75,3 4,52 = 70,8%Fe en la aleacin Metlica = 70,8%Sustituyendo en 4aFetotal= 70,8 + 15,7 = 86,5

Tablas resumen: Composicin del Ncleo:

Como fases mineralgicas (%):Troilita (FeS) 24,7Aleacin Metlica (Fe-Ni)75,3Total 100Como elementos (totales, %):S9Fe86,5Ni4,5Total 100Como compuestos Qumicos (%)FeS70,8Fe24,7Ni4,5Total 100Siderurgia proviene (del griego , sderos, "hierro") es una tcnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos Hierro y sus aleaciones.

2.ANLISIS CONCEPTUAL DE LOS PROCESOS SIDERURGICOS

INTRODUCCIONLa actividad metalrgica nace como un arte desde la antigedad, utilizando elementos nativos que se encontraban en la naturaleza tales como el oro, la plata y cobre nativo, siendo estos utilizados para elaboracin de joyera y utensilios. Posteriormente el hombre busca otros usos para estos recursos, los cuales los llevara a utilizar esto en la actividad militar, tal como lo establece la historia, pasando por la Edad del cobre, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro.En la edad del hierro se inicia los conocimientos sobre este metal y se da paso a lo que hoy en da se conoce como SIDERURGIA, un campo especial para el estudio y desarrollo de este metal.Actualmente el hombre aprovecha el mineral de hierro, extrado de la tierra para conseguir ciertos materiales que se emplean nuestra sociedad, el hierro lquido es refinado en convertidores para transformarlos en acero y otras aleaciones de inters industrial.

2.1EVALUACIN CUANTITATIVA DE LOS PROCESOS METALRGICOS FERROSOS

SIDERURGIA: Se denomina siderurgia (del griego , sderos, "hierro") a la tcnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de aleaciones. El proceso de transformacin del mineral de hierro comienza desde su extraccin en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de xidos, hidrxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los ms utilizados por la siderurgia son los xidos, hidrxidos y carbonatos. Los procesos bsicos de transformacin son los siguientes:xidoshematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe304)HidrxidosLimonitaCarbonatosSiderita o carbonato de hierro (FeCO3)Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas. Parte de la ganga puede ser separada del mineral de hierro antes de su envo a la siderurgia, existiendo principalmente dos mtodos de separacin:

Imantacin: consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayora de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magntica.Separacin por densidad: se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este mtodo es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderrgico.Una vez realizada la separacin, el mineral de hierro es llevado a la planta siderrgica donde ser procesado para convertirlo primeramente en arrabio y posteriormente en acero.

2.2DIFERENCIA ENTRE CIENCIA Y ARTE EN LA METALURGIA

La metalurgia es una disciplina compleja en la que intervienen un elevado nmero de variables cuya relacin se describe empleando generalmente la fsica y la qumica, pero adems la ingeniera. La metalurgia es una ciencia aplicada de forma que no siempre es suficiente aplicar los conocimientos tericos, por tanto en muchos problemas metalrgicos hay algo ms que fsica y qumica, puede ser que sta sea la razn de que viejos problemas como la solidificacin y la recristalizacin no hayan sido an resueltos, pero ltimamente han ocurrido grandes desarrollos cientficos en la ciencia de la metalurgia.Para poder comprender mejor la evolucin actual recordemos cuales fueron sus orgenes. Se cree que la metalurgia naci como un arte en el antiguo oriente. El arte es la tcnica, que se practicaba durante aquella poca y que posteriormente se ha venido practicando a travs de los siglos que precedieron a la gran revolucin cientfica en siglo XVIII, fue simple destreza cuyas normas pasaron de maestros a aprendices, de padres a hijos.Los descubrimientos en ese entonces eran escasos y por lo general se basaban en accidentes ms que en una accin premeditada. En la actualidad muchos de los antiguos procedimientos han llegado a nosotros y lo seguimos usando, como es el caso de la tcnica de fundicin de piezas llamada la cera perdida. Este mtodo prevalece actualmente en el campo de la joyera como tcnica e implementacin tecnolgica en los diferentes ncleos de artesanos, ya que provee grandes volmenes de produccin y facilita el trabajo en la reproduccin de piezas.La tcnica de los metales, es decir, la metalurgia se remonta a tiempos muy antiguos. Su comienzo est marcado por la llamada Edad de los Metales. El Oriente y en las proximidades del Nilo parecen ser el lugar de origen de los conocimientos metalrgicos. La Edad de los Metales se divide en tres fases consecutivas, que toman el nombre del metal con que se fabricaban la mayora de armas y utensilios: la Edad del Cobre, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro.

En Mesopotamia se conoca el hierro meterico desde antes del 3000 A.C. y tambin el hierro obtenido por reduccin desde el ao 2800 A.C. probablemente el primer hierro que utilizo la humanidad era de origen meterico, aleaciones de hierro y nquel, procedente de otros planetas y no es extrao que alguien calentase por casualidad un trozo de ese hierro y observase que se poda doblar y forjar, lo que permitira hacer flechas y herramientas.El hierro aparece relativamente tarde en la historia. El motivo no radica en su reduccin, relativamente fcil, calentndolo con carbn vegetal a 1200C, sino en la forma de presentarse el producto resultante: masa esponjosa, porosa y de apariencia no metlica.Los glbulos de hierro formados a temperatura de reduccin quedaban ocultos en la masa de escoria. Faltaba aplicar a la esponja un golpe en caliente para que, por efecto de expulsin, se desprendiera la escoria y se sinterizaran los glbulos de hierro.Alrededor del ao 1200 A.C., comienzo de la Edad del Hierro, se empezaron a utilizar espadas de este metal, pero no desplazaron a las de bronce hasta el ao 1000 A.C., cuando an Egipto se mantena en la Edad del Bronce.Una innovacin esencial fue el horno metalrgico, en el que gracias a la utilizacin de un soplete de boca o un fuelle, se puede alcanzar con facilidad los 1100C, siendo condicin necesaria que el soplo de aire se dirija al combustible incandescente y no al mineral. Con el comienzo del trabajo del hierro se dio paso a la siderurgia. La tecnologa del hierro era ms compleja, ya que son necesarias temperaturas ms altas para conseguir su fundicin.Siendo el trabajo del hierro ms difcil que el de otros metales, ofrece ms posibilidades y en esa poca aumento la dificultad de abastecerse de cobre y estao, lo que hizo que el hierro sustituyera al cobre. Trabajando a temperaturas menores que la de fusin del hierro que es de 1536C, se obtena el hierro dulce cuya dureza la podemos aumentar introducindolo en carbono, de esta forma obtenemos el acero.

Por tanto la metalurgia en sus inicios empez como un arte, expresado en la elaboracin de diversos objetos con distintas formas y tamaos, cuyo nico valor era artstico y smbolo de poder, cuya materia prima fueron los elementos nativos que encontraban en la naturaleza como son el oro, cobre y plata, posteriormente la historia nos indica el desarrollo de la industria metalrgica basada en la elaboracin de armas, cuyo propsito fue el de lograr confeccionar armas cada vez ms resistentes, ello se observa en la llamada Edad de los Metales, donde se ve la bsqueda de un mejor material para ser usado en acciones blicas, hasta que lograron desarrollar la metalurgia del hierro, la bsqueda de un material resistente, los llevo a desarrollar la metalurgia como ciencia, pasando desde el cobre, aleaciones de bronce y el uso del hierro.Actualmente la metalurgia sigue siendo ciencia y arte a la vez, como arte esta principalmente en la joyera, y en la parte de ciencia, esta las permanentes investigaciones que se hacen en este campo, buscando siempre obtener un material de alta calidad y mayor duracin, de acuerdo a las necesidades del hombre.

3.PROCESOS DE TRANSFORMACIN DE LA MENA EN INDUSTRIA3.1.INTRODUCCIN: HISTORIA PREGEOLOGICA DE LA TIERRA RELACIONADO AL HIERROEl hierro, es un metal de transicin es el cuarto elemento ms abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, slo el aluminio es ms abundante. El ncleo de la Tierra est formado principalmente por hierro y nquel, generando al moverse un campo magntico. Ha sido histricamente muy importante, y un perodo de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro.Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnticas; es ferromagntico a temperatura ambiente y presin atmosfrica, es extremadamente duro y pesado.Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos xidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los xidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.Es el elemento ms pesado que se produce exotrmicamente por fusin, y el ms ligero que se produce a travs de una fisin, debido a que su ncleo tiene la ms alta energa de enlace por nuclen (energa necesaria para separar del ncleo un neutrn o un protn); por lo tanto, el ncleo ms estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presin. A presin atmosfrica: Hierro-: estable hasta los 911C. El sistema cristalino es una red cbica centrada en el cuerpo (bcc). Hierro-: De 911C a 1392C; presenta una red cbica centrada en las caras (fcc). Hierro-: De 1392C a 1539C; vuelve a presentar una red cbica centrada en el cuerpo. Hierro-: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp). El hierro es ferromagntico hasta la temperatura de Curie (768C), a partir de la cual pasa a ser paramagntico. Antiguamente, al hierro- paramagntico se le llamaba hierro-, hoy en da no se suele distinguir entre las fases y .El hierro es el metal ms usado, con el 95% en peso de la produccin mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magntico. El hierro tiene su gran aplicacin para formar los productos siderrgicos, utilizando ste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metlicos como no metlicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleacin de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundicin.El acero es indispensable debido a su bajo precio y tenacidad, especialmente en automviles, barcos y componentes estructurales de edificios.Las aleaciones frreas presentan una gran variedad de propiedades mecnicas dependiendo de su composicin o el tratamiento que se haya llevado a cabo.

3.2.TIPOS DE MENA DE HIERRO PARA LA INDUSTRIA SIDERRGICAEl proceso de transformacin del mineral de hierro comienza desde su extraccin desde las entraas de la tierra mayormente a una explotacin a cielo abierto en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de xidos tales como:

Hematita (Fe2O3)

Magnetita (Fe304)

Hidrxidos, Limonita (Fe2O3 + 3.H2O)

Goethita Fe (OH) H2O

Carbonatos, Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)

Pirita FeS2, Markasita FeS2.

OLIVINO (Mg, Fe)2 SiO4 Silicatos Mg, Fe)2 SiO4 y sulfuros.Los minerales ms utilizados por la siderurgia son los xidos, hidrxidos y carbonatos.

3.3.LAS MENAS, YACIMIENTOS PRINCIPALES DE MENAS DE HIERRO EN EL PERUEn los tipos de yacimientos de segregacin magmtica peruanos, tenemos yacimientos relacionados a intrusivos intermedios a flsicos entonces aqu se ubicaran los yacimientos de inyeccin magmtica de hierro. Estos yacimientos estn relacionados a rocas gneas ultrabsicas como resultado de la cristalizacin fraccionada, por lo tanto, se considera parte de la roca gnea ultrabsica. Una gran proporcin de yacimientos de metales bases y metales preciosos en el Per estn relacionados a intrusivos intermedios y flsicos, la produccin de estos yacimientos en el Per representa un gran aporte econmico a la minera peruana.El emplazamiento de estos yacimientos se observa en los diferentes ambientes geolgicos a manera de franjas paralelas a la Cordillera de los Andes, de oeste a este, en la Cordillera Occidental, en la Cordillera Oriental y en la Cordillera Subandina.Consideramos como rocas intrusivas a flsicas: granito, sienita, monzonita cuarcfera, monzonita, granodiorita, sienodiorita, diorita cuarcfera y diorita y sus respectivas rocas gneas hipabisales cristalizadas cerca a la superficie. Entre los intrusivos intermedios a flsicos no consideramos al gabro y al gabro cuarcfero.Excepcionalmente existe mineral tipo skarn de hierro en Marcona en la cordillera de la costa, en el contacto del volcnico Rio Grande del Jurasico con calizas del Jurasico y del Paleozoico, es el nico yacimiento de hierro en actual explotacin en el Per.Estos yacimientos tipo skarn tiene una gran importancia en la produccin de minerales metlicos del Per. El futuro de los yacimientos de hierro en el Per est en la franja Sedimentaria Mesozoica de la cordillera interandina, entra Andahuaylas (departamento de Apurmac) y Yauri (departamento del Cusco); estos son yacimientos de hierro tipo skarn.Los yacimientos tipos skarn en el Per se han formado mayormente en la franja sedimentaria mesozoica de la cordillera interandina, en contacto con los intrusivos del terciario de composicin intermedia (diorita, diorita cuarcfera, granodiorita, monzonita, monzonita cuarcfera) con calizas del mesozoico. Al yacimiento Marcona se le clasifica como un skarn de magnetita.En la formacin de Marcona, los cuerpos son mantos de mineral de hierro, como subproductos se tiene cobre, plata y oro. La mena de hierro consiste de magnetita.

3.3.1.LAS MENASUna mena es definida como un mineral del que se puede extraer un elemento, que generalmente es un metal, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado. As, se dice que un mineral es mena de un metal cuando mediante minera es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el metal de ese mineral.Asociado al concepto de mena, est el de ganga. Que es el conjunto de minerales que, en un yacimiento, se encuentra en la roca explotada junto a la mena. La ganga hace que la ley del metal disminuya, por lo que es necesario separarla de la mena, como primera etapa en la concentracinLas menas suelen ser xidos, sulfuros o silicatos. Como por ejemplo Argentita: Ag2S para la obtencin de plata, Bauxita Al2O3 para la obtencin de aluminio, Berilo: Be3Al2(SiO3)6, Casiterita: SnO2 para la obtencin de estao, Bornita: Cu5FeS4, Calcosita: Cu2S, Chalcopirita o Calcopirita: CuFeS2, para la obtencin de cobre, Cromita: (Fe,Mg)Cr2O4 para la obtencin de cromo, Cinabrio: HgS para la obtencin de mercurio, Cobaltita: (Co,Fe)AsS, Columbita-Tantalita o Coltan: (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 para la obtencin de Tntalo, Galena: PbS para la obtencin de plomo. Oro: Au, habitualmente asociado con cuarzo o en placeres. Hematita: Fe2O3. Ilmenita: FeTiO, mena de titanio3, Magnetita: Fe3O4, Molibdenita: MoS2, Pentlandita:(Fe,Ni)9S8, Pirolusita:MnO2, Scheelita: CaWO4, Blenda (o esfalerita): ZnS para la obtencin de zinc, Uranita (o pechblenda): UO2 para la obtencin de uranio metlico, Wolframita: (Fe,Mn)WO4 para la obtencin de wolframio.Taconita. (USA) Mineral natural que contiene un porcentaje de hierro inferior a 30%. Es el mineral bsico utilizado en los Altos Hornos. Los suministros locales de minerales ricos en hierro (ms de 50% de hierro) fueron agotados en gran medida en la dcada de 1940, de modo que actualmente las siderrgicas integradas procesan la Taconita de menor ley para tornarla til.En los siglos de fines del siglo diecinueve y a principios de siglo 20, el mineral de hierro era de tal alta calidad que la taconita era considerada un residuo poco econmico. Despus de la Segunda Guerra Mundial, la mayor parte del mineral del alto grado en el Estados Unidos haba sido minado hacia fuera, y as que la taconita fue dada vuelta como a nueva fuente de hierro. Para procesar la taconita, el mineral se muele en un polvo fino, el hierro es separado de la roca intil usando los imanes fuertes, y despus el concentrado pulverizado del hierro se combina con la arcilla y la piedra caliza de la bentonita como flujo y se rueda en pelotillas cerca de un centmetro de dimetro que sean hierro del aproximadamente 65%. Las pelotillas se calientan mismo a las temperaturas altas al oxidan la magnetita (Fe3O4) al hematites (Fe2O3) para la transformacin posterior.

3.3.2.YACIMIENTOS PRINCIPALES DE MENAS DE HIERRO Se denominan metales ferrosos o frricos a aquellos que contienen hierro como elemento base; pueden llevar adems pequeas proporciones de otros elementos metlicos. A pesar de todos los inconvenientes que presentan estos materiales (hierro, acero y fundiciones) por ser muy pesados, oxidarse con facilidad y ser difciles de trabajar, entre otros, son uno de los ms usados en la actualidad.Las aplicaciones ms significativas a las que se destinan los materiales ferrosos son la construccin de puentes, estructuras de edificios, barcos, trenes, carros y utensilios domsticos (ollas, grifos, cucharas, etc.)

APLICACIONES DE LOS MATERIALES FERROSOS

3.3.3.PRINCIPALES YACIMIENTOS DE MINERAL DE HIERRO EN EL MUNDO. Actualmente en algunos pases como Espaa ya no se explota ninguno de los yacimientos de mineral de hierro existentes, porque resulta ms rentable la importacin de los minerales que lo contienen.Los principales pases productores de mineral de hierro por orden descendente de importancia son: Rusia, Australia, EE.UU, Brasil, Canad, China, Europa, Liberia, Venezuela y Mauritania. Adems el precio del mineral de hierro es ms barato que su extraccin a travs de minas y galeras, la tendencia actual es la explotacin de yacimientos a cielo descubierto. Los yacimientos de este tipo ms importantes son: Rio Doce (en Brasil), Cerro Bolvar (Venezuela) y Miera (Mauritania).La Repblica de Liberia, o simplemente Liberia (que significa La tierra libre), es un pas en la costa oeste de frica ubicado junto a Sierra Leona y Costa de Marfil. Mauritania, oficialmente Repblica Islmica de Mauritania (Yumhuriya Islamiya Mauritaniya), es un pas ubicado en el noroeste de frica.

MIFERMA, es un consorcio de extraccin de mineral de hierro establecido por el capital de acero Francs, Britnico, Italiano y alemn, se estableci durante un periodo en Mauritania, como fuente de materias primas baratas, se estn integrando a travs del sistema colonial y por el imperialismo Francs.

3.3.4.TIPOS DE MINERALES DE HIERRO EN EL PERU

En el territorio peruano, en la naturaleza existe una gran variedad de minerales de hierro pero los que ms utilizables son los siguientes:La siderita (FeCO3) es un carbonato de hierro. Tiene un color pardo-rojizo y su raya es blanca. La ley en hierro es del 48 %.

La hematites u oligisto (Fe2O3) es un xido de hierro. Es de color rojo anaranjado, a veces plateado, su raya es roja y la ley en hierro es del 70 %.

La Goethita Fe(OH)H2O es un hidrxido de hierro. Es el principal componente de la limonita, si bien a veces aparece como mineral aislado. Es de color negro y su raya es pardo - amarillenta y posee leyes de hasta un 60 - 70 % en hierro. Cristaliza habitualmente como una masa llena de bultos esferoides, aunque en ocasiones presenta forma de estalactita. Una estalactita (griego "", stalaktos, gota)(Lagrima de Don Nicolas Caballero) es un tipo de espeleotema secundario que cuelga del techo o de la pared de una cueva.

Estalactita y estalagmita a punto de unirse para formar una columna.Se forma como resultado de los depsitos minerales continuos transportados por el agua que se filtra en la cueva, en especial los de bicarbonato clcico que precipitan en carbonato clcico y se deposita formando la estalactita.Toda estalactita comienza a crearse con una simple gota de agua mineralizada. Cuando la gota cae, deja detrs de ella un fino reguero de calcita. Cada gota sucesiva que se forma y cae deposita otra pequea capa de calcita. Finalmente, estas capas forman un estrecho tubo (0,5 mm). Estos pequeos tubos pueden crecer bastante pero son muy frgiles. Si un gran nmero de gotas se depositan sobre este tubo se produce la estalactita, con la familiar forma cnica.

La magnetita es un mineral de hierro constituido por xido ferroso-difrrico (Fe3O4) que debe su nombre de la ciudad griega de Magnesia. Su fuerte magnetismo a un fenmeno de ferromagnetismo: los momentos magnticos de los distintos cationes de hierro del sistema se encuentran fuertemente acoplados, por interacciones antiferromagnticas, pero de forma que en cada celda unidad resulta un momento magntico no compensado. La suma de estos momentos magnticos no compensados, fuertemente acoplados entre s, es la responsable de que la magnetita sea un imn.

La limonita (Fe2O3 nH20) es una mezcla de diversos minerales. Su color es amarillo o pardo negruzco y su raya es parda o amarillenta. Algunos autores la consideran como una roca formada por minerales de hierro hidratados y arcillas.

El Per es solamente un menor productor de este fundamental insumo industrial, pero posee un yacimiento importante de hierro en actual explotacin que se encuentra ubicado en Marcona (Ica). Los minerales de hierro que constituyen la mena son la magnetita (Fe304) y la hematita (Fe2O3) que tienen propiedades magnticas en mayor o menor grado, propiedades que se utilizan pare elevar sus leyes por concentracin magntica. El concentrado se aglomera en bolitas llamados pellets que constituyen el insumo para la fabricacin del acero.

4.SEPARACIN DE FASES, TRITURACIN Y MOLIENDA, TAMIZADO. CLASIFICACION.Los mtodos de separacin de fases se basa en diferencias que existe entre las propiedades fsicas de los componentes de una mezcla, tales como: Punto de Ebullicin, Densidad, Presin de Vapor, Punto de Fusin, Solubilidad, etc. Los Mtodos ms conocidos son:Filtracin: El procedimiento de Filtracin consiste en retener partculas slidas por medio de una barrera, la cual puede consistir de mallas, fibras, material poroso o un relleno slido.Decantacin: El procedimiento de Decantacin consiste en separar componentes que contienen diferentes fases (por ejemplo, 2 lquidos que no se mezclan, slido y lquido, etc.) siempre y cuando exista una diferencia significativa entre las densidades de las fases. La Separacin se efecta vertiendo la fase superior (menos densa) o la inferior (ms densa).Evaporacin: El procedimiento de Evaporacin consiste en separar los componentes ms voltiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. Con la aplicacin de calor y una corriente de aire seco acelera el proceso.Extraccin de un mineral: Este procedimiento de extraccin se basa en la recuperacin de los metales mediante un disolvente y luego precipitndolos a su estado puro para lograr este objetivo se tienen que llevar a cabo ciertos procesos bsicos como lo son:La trituracin, molienda y clasificacin: constituyen el primer paso mediante el cual se reduce el mineral a fragmentos de tamao fcilmente manejable a granel, al mismo tiempo que permite el acceso del disolvente hasta el mineral deseado. En general , en este primer paso se tiende a quebrar el mineral hasta un tamao adecuado no ms fino que lo absolutamente necesario , y , si se quiere , tambin a separar los gruesos de los finos para tratarlos aisladamente de la manera ms adecuada para cada uno de ellos.La tostacin: Es un mtodo tcnico indispensable en casos de ciertos minerales o concentrados para prepararlos previamente a la lixiviacin. La tostacin puede hacerse variar, segn sea necesario para producir un sulfato, un xido, reducir el contenido de xido, producir un cloruro, o bien una combinacin de estos resultados. Se ha diseado equipo especial para controlar con precisin las reacciones de la tostacin, las cuales son complejas en ocasiones.Qumica de la tostacin: La tostacin de minerales o concentrados como paso previo para el proceso de lixiviacin de los mismo , toma cualquiera de las siguientes formas : Oxidacin , reduccin , sulfatacin , o cloruracin. Cada una tiene un objeto especfico, el cual se puede obtener usando medidas adecuadas y teniendo control en la operacin.

4.1.LA CONMINUCION DE MINERALES DE HIERRO.INTRODUCCINEl procesamiento de minerales o mineralurgia, es la etapa posterior a la extraccin del mineral desde la mina, y prepara el material para la extraccin de los metales valiosos.Las dos operaciones fundamentales de la mineralurgia son: La liberacin del mineral valioso de su ganga y la separacin del mineral desde la ganga.La liberacin se realiza por reduccin de tamao o Conminucin, que involucra las etapas de chancado y molienda, a tal tamao de partcula que el producto es una mezcla de partculas relativamente limpias de mineral y ganga. El correcto grado de liberacin es la clave de la mineralurgia. Pero un proceso en el cual exista sobremolienda consumir mayor energa que la necesaria y por consecuencia ser ms difcil de recuperar el material valioso. Debido a que los minerales se encuentran finamente diseminados e ntimamente asociados con la ganga, deben ser liberados antes de realizar un proceso de separacin.Las primeras etapas de la Conminucin se realizan para facilitar el manejo del material proveniente de la mina y luego, en sucesivas etapas de chancado y molienda, para separar el mineral de la ganga.El chancado se realiza con mineral en seco, y el mecanismo de reduccin de tamao es la compresin o impacto.La molienda se realiza principalmente en hmedo. El mecanismo de reduccin es abrasin e impacto del mineral por el movimiento de los medios de molienda, tales como barras, bolas o guijarros (el mismo material grueso).Debido a que estas son etapas que consumen grandes cantidades de energa, la filosofa en la aplicacin de cada etapa, es moler lo mnimo necesario. Obtencin del mineral de hierro:El mineral de hierro se extrae de los xidos (magnetita, hematites y limonitas) y del carbonato (siderita). Una vez se tiene el mineral de hierro se aplica un tratamiento preliminar que consiste en trituracin molienda seguida de una separacin de la parte til (Mena) de la despreciable (tierras, rocas, al, etc.) esto es la (ganga), mediante magnetismo, flotacin, etctera.

4.2.PRINCIPIOS DE CONMINUCION4.2.1.ANTECEDENTESLos minerales poseen estructura cristalina y sus energas de unin se deben a los diferentes tipos de uniones y enlaces que participan en la configuracin de sus tomos. Estos enlaces interatmicos son efectivos slo a corta distancia y pueden ser rotos por la aplicacin de esfuerzos de tensin o compresin. Para romper un material se necesita una menor energa que la terica, debido a que el material presenta fallas que pueden ser microscpicas o macroscpicas. Se ha demostrado que stos son sitios en que al aplicar los esfuerzos, stos se concentran en dichas fallas, y stas se activan y aumentan el largo de la grieta, aumentando la concentracin de esfuerzos y causan una rpida propagacin de la grieta, producindose entonces la fractura. Los tipos de esfuerzos que pueden dar origen a la fractura son:CompresinLa aplicacin de estos esfuerzos es lenta, se produce en equipos de chancado en el cual hay una superficie fija y otra mvil. Da origen a partculas finas y gruesas. La cantidad de finos se puede reducir disminuyendo el rea de contacto o usando superficies coarrugadas.ImpactoEs la aplicacin de un esfuerzo en forma instantnea, y as la partcula absorbe ms energa que la necesaria para romperse.CizalleProduce gran cantidad de finos y, generalmente, no es deseable. Se debe principalmente a interaccin partcula - partcula.

4.2.2.CONCEPTOS BASICOSCONMINUCIONReduccin de tamao de mineral a granulometra apta para su posterior procesamiento.CHANCADOPrimer paso en la reduccin de tamao, normalmente se realiza en varias etapas. Es una Conminacin efectuada en equipos que tienen restricciones mecnicas, por lo cual se evita el contacto de las partes que estn realizando el trabajo de reduccin de tamao.ETAPA DE CHANCADOPor restricciones de tipo econmico y mecnico la operacin de chancado se efecta en varias etapas, dependiendo del tamao del producto final y del tipo de material a ser procesado. Por lo general se utilizan tres etapas que incluyen, chancado primario, chancado secundario y chancado terciario.CHANCADO PRIMARIOCon mineral proveniente de la mina en tamaos de hasta 1-1.5 metros y su principal objetivo es reducir el tamao del material hasta unos 100 mm.CHANCADO SECUNDARIOEtapa posterior al chancado primario y previa al chancado terciario, por lo que recibe tamaos mximos del orden de 100 mm entregando un producto entre 20 - 50 mm.CHANCADO TERCIARIOEtapa que entrega el producto final de chancado a tamaos por lo general menores a 12.5 mm. Estos circuitos van acompaados de las etapas de clasificacin para evitar excesiva produccin de finos y aumentar la capacidad del equipo.Se usan circuitos abierto o cerrado segn el destino del producto chancado. El circuito cerrado da mayor flexibilidad, ya que adems de tener un material de tamao ms homogneo, permite compensar algunos problemas de humedad o desgaste del equipo, lo que se logra abriendo o cerrando el setting de la chancadora y ajustarse a la mayor o menor carga circulante.TOLVA DE MINERALReceptculo acumulador de mineral, usado para alimentacin de mineral a un equipo de chancado. Su geometra es generalmente en forma de pirmide truncada invertida.ALIMENTADOR VIBRATORIOEquipo usado para alimentar mineral en forma continua y uniforme a una correa transportadora. Es un dispositivo electromecnico constituido por una estructura principal de fierro fundido el cual tiene instaladas barras, que estn aprisionadas en sus extremos y libres en su centro. Un estator produce pulsos magnticos haciendo vibrar las barras, las que unidas a una abrazadera central trasmiten el movimiento vibratorio a una bandeja o cubierta por donde fluye el mineral.El control de flujo de mineral se regula variando la entrada de corriente continua mediante restatos locales o remotos.CORREAS TRANSPORTADORASSistema de transporte continuo de mineral, consta de una banda de caucho cerrada que se desliza en forma longitudinal sobre polines. Es accionada por una polea cilndrica o polea motriz de cabeza y el movimiento es transmitido mediante un motor elctrico en conjunto con un reductor de velocidad. La carga de mineral es depositada en forma continua sobre la superficie de la banda, en un extremo de la misma, la descarga se produce por el lado opuesto al de alimentacin.CHUTESConducto de seccin rectangular o cuadrada, transfiere mineral de la descarga de una correa, harnero o chancadora, a la alimentacin de una correa, harnero o chancadora.HARNERO CLASIFICADOREquipo de clasificacin de tamao de partculas compuesto de mallas de acero o goma, que pueden ser fijas o estar sometidas a un movimiento vibratorio. Por lo general el harnero est constituido por una malla superior y una malla inferior. Se obtienen dos productos, un producto grueso cuyo tamao de partcula es mayor que la abertura de la malla y un producto fino cuyo tamao de partcula es menor que la abertura de la malla.SISTEMA DE ENCLAVAMIENTOConsiste en un sistema elctrico de control del motor que permite detener todos los equipos anteriores cuando una correa se detiene por cualquier causa.TERMICODispositivo elctrico ubicado en los paneles generales de control consiste en un sistema de conversin de la energa elctrica en calrica que enva seal de tipo mecnico a un interruptor del circuito elctrico del motor del equipo. Este dispositivo acta en el momento de producirse sobrecarga, se produce un mayor consumo de corriente en el motor, pasando a travs del trmico, el que, actuar abriendo el circuito elctrico. As el motor queda protegido de daos que causara en el embobinado el mayor consumo de corriente.DETECCION DE FALLAS Previamente a la puesta en marcha de la lnea de chancado, el operador deber verificar el buen estado de todos los sistemas, sean estos mecnicos o elctricos.

4.2.3.TRITURACINEl mineral de hierro despus de ser extrado entra a la trituradora primaria en trozos con un tamao aproximadamente de 54 pulgadas y sale a un tamao mximo de 8 pulgadas, en esta etapa se realiza una pre concentracin y la ley del producto obtenido se encuentra en un rango de 20 a 55% de hierro.En la trituracin secundaria el mineral se reduce a un tamao mximo de 2.5 pulgadas y se lleva a cabo una homogenizacin de la que se obtiene un producto con una ley que oscila entre 35 y 40% de hierro. La trituracin terciaria da como resultado un tamao mximo de de pulgada y una ley de mineral de 36 a 40% de hierro, el cual se transporta por medio de bandas al siguiente proceso.CHANCADORES PRIMARIOSSon equipos que permiten reducir el tamao del material de la mina hasta un tamao adecuado para su transporte y almacenamiento. Operan siempre en circuito abierto con o sin parrilla clasificadora. Los ms usados son los de mandbula y los giratorios.El nmero, tipo y tamaos de chancadores usados en un sistema completo de reduccin de tamao varia con factores tales como el volumen de material a procesar, el tamao mximo, la dureza de la roca y el tamao requerido para el producto final.El chancado primario se lleva a efecto en tres tipos distintos de chancadores: Chancadores de mandbula, chancadores giratorios y chancadores de impacto. Cada uno de ellos con sus caractersticas propias de operacin y capacidad de admisin de diferentes tamaos de mineral provenientes de la mina.En general la abertura de admisin es fija y se denomina boca. La abertura de la descarga es variable y se denomina garganta.

4.2.3.1.CHANCADORES DE MANDIBULAEquipo de reduccin de tamao de 2 muelas o placas trituradoras, una fija y una mvil. El ms usado es aquel en que la muela mvil tiene el punto de apoyo en la parte superior, manteniendo fija la abertura de la boca y variando la abertura de la descarga.El chancado es por presin, evitando la abrasin que provoca desgaste y consumo de energa. Las mandbulas son de fierro fundido y tiene revestimiento de acero al manganeso, los que se pueden sacar para reparacin o reemplazo. El ngulo entre las mandbulas es < 26, la velocidad vara inversamente con el tamao, en el rango de 100 - 300 r.p.m.Todos los chancadores de mandbula se dimensionan de acuerdo al ancho de las placas y a la abertura (distancia entre las mandbulas en la abertura de alimentacin). Un chancador 1830 x 1220 mm tiene un ancho de 1830 mm y una abertura de 1220 mm.El chancado del material se va produciendo a medida que va cayendo entre las mandbulas. Cae hasta que se detiene por el estrechamiento de las placas donde, por la presin ejercida por las mandbulas, se reduce de tamao y el material cae hasta detenerse de nuevo. Si el material no cae a la velocidad suficiente, se puede acumular y producir chancado interpartcula, con excesiva produccin de finos que puede obstruir y daar el equipo. El tamao de descarga se controla ajustando el setting. Las mandbulas se ajustan en ngulo agudo una a otra, y una de ellas es pivoteada permitiendo un movimiento relativo con mandbula fija. Se clasifican por el mtodo de pivoteo. El chancador Blake permite descarga con rea variable y alimentacin con rea fija. El chancador tipo Dodge tiene un rea de alimentacin variable, pero un rea de descarga fija.El chancador Universal tiene rea de alimentacin y descarga variable. La abertura de descarga tiene 2 posiciones: OSS (Open Side Setting) y CSS (Close Side Setting). Hay dos tipos de chancadores tipo Blake: articulacin doble y articulacin simple.Articulacin Doble: El movimiento oscilatorio de la mandbula es efectuado por un movimiento vertical de la biela motriz (pitman). Este se mueve hacia arriba y hacia abajo por la accin de una excntrica, la placa de la articulacin trasera hace que la biela tenga un movimiento lateral y sea empujado hacia arriba, y luego hacia abajo; haciendo que la mandbula se cierre y abra consecutivamente.Articulacin Simple: La mandbula mvil est suspendida de una rueda excntrica, lo cual permite un diseo ms liviano y compacto que las anteriores. El movimiento es diferente, en este caso no slo se mueve hacia la mandbula fija, sino que tambin se mueve verticalmente a medida que la excntrica rota. Este movimiento elptico empuja el material hacia la cmara de chancado, y as tiene una mayor capacidad para la misma abertura. Este movimiento excntrico aumenta tambin el desgaste de las placas.Las principales variaciones de este tipo de chancadores es el uso de placas curvas: en la zona inferior son cncavas para la mandbula mvil y convexa para la mandbula fija.La capacidad de un chancador de mandbula es afectada por el rea de la abertura de descarga en su posicin abierta y por algunos factores de operacin que afectan la velocidad con que llega el material a dicha abertura como ser: caractersticas de la roca, contenido de humedad, carrera de la mandbula mvil, ngulo entre las mandbulas y mtodo de alimentacin.

4.2.3.2.CHANCADORES GIRATORIOSLos chancadores giratorios fragmentan los materiales por compresin entre una pared cnica con movimiento excntrico en el interior del espacio limitado por la pared de un tronco de cono invertido. Consiste en un eje central largo, con un elemento de molienda de acero cnico, cuya cabeza est montada en una excntrica. Debido a su rotacin por la excntrica (85 - 150 rpm) recorre un camino cnico dentro de la cmara de molienda. Como en los chancadores de mandbulas, el mximo movimiento de la cabeza ocurre cerca de la descarga. El eje central puede volver a su eje en la excntrica y, en el chancado el material se comprime entre la cabeza rotatoria y las paredes de la carcasa, de modo que la abrasin en la direccin horizontal es despreciable. En cualquier corte transversal hay 2 conjuntos de mandbulas abrindose y cerrndose como chancadores de mandbulas. As, el chancador giratorio se puede considerar como un nmero infinitamente grande de chancadores de mandbulas, cada una de ancho infinitamente pequeo. Puesto que el chancador giratorio chanca en todo el ciclo, tiene ms capacidad que los chancadores de mandbula de igual abertura, y se utilizan para plantas cuya capacidad es superior a 900 tph.La abertura de alimentacin puede llegar hasta 72" y puede chancar material con tamao mximo de 54", a la capacidad de 5.000 tph con un setting de 200 mm. Comnmente estos chancadores reciben material directamente desde el camin. Se puede incorporar una parrilla para evitar el uso de un chancador muy grande y disminuir la inversin y posibles daos en el chancador por la cada de material grande y pesado. La cabeza puede ser construida de acero forjado y protegido por manto de acero al manganeso.Se debe evitar que dentro del chancador caiga material muy duro, como piezas de metal u otros, que causan dao en la cmara y cabeza. Varios chancadores giratorios tienen montaje hidrulico que, cuando ocurre una sobrecarga, libere el fluido, y as este material se lubrica y pasa entre la cabeza y la carcaza. Este montaje sirve tambin para regular el setting del chancador y compensar el desgaste que se produce.Una relacin para elegir entre un chancador de mandbulas y uno giratorio es:Si T < 161.7 x A x A usar chancadora de Mandbulas Dnde: T: Toneladas por hora y A: abertura del chancador en m.Si se requiere chancar material de un cierto tamao mximo, un chancador giratorio da una capacidad 3 veces mayor que un chancador de mandbulas, por lo que estar ms tiempo operando en vaco. Si el problema no es de capacidad sino abertura de admisin, es preferible usar una de mandbulas.

4.2.4.CHANCADORES SECUNDARIOS - TERCIARIOSEl chancado secundario comprende las etapas del proceso de Conminucin entre el chancador primario y el proceso siguiente de chancado terciario.El tamao de alimentacin al chancador secundario es del mismo orden que los productos finos provenientes de la mina. El material que reciben estos equipos, es normalmente menor a 15 cm de dimetro, por lo que se trata de chancadores mucho ms livianas que los chancadores primarios. El material es ms fcil de manejar y transportar, y no requieren de grandes sistemas para alimentar a los chancadores. El chancado terciario usa equipos de igual diseo que el chancado secundario, y tambin en seco, excepto que tienen una abertura ms cerrada. Los principales equipos utilizados en esta etapa son los chancadoras de cono.

4.2.4.1.CHANCADORES DE CONOEste equipo consta de una cmara de trituracin con forma de cono truncado invertido, dentro del cual gira en forma excntrica un cono triturador de gran superficie. En la parte superior del cono tiene un plato distribuidor del mineral de alimentacin. Se construyen en dos tipos, cabeza larga o estndar y cabeza corta, el que se caracteriza por tener un cono de trituracin ms inclinado. El chancador de cono estndar es ms adecuado para chancado secundario, mientras que el de cono cabeza corta lo es para chancado terciario.Son similares a los chancadores giratorios, la diferencia fundamental est en que el eje es ms corto y no est suspendido, sino que montado sobre rodamientos bajo la cabeza giratoria o cono. Estos chancadores operan a una velocidad mucho mayor que los giratorios, lo que permite que el material se triture ms rpidamente debido al mejor flujo del material por la gran abertura que se crea al moverse el cono.Debido a que no se requiere una gran abertura se puede tener una mayor rea de chancado hacia la descarga, con un mayor ngulo del cono que en las giratorias, manteniendo el mismo ngulo entre las piezas chancadoras. Esto significa que es la garganta en lado cerrado del cabezal la que regula la dimensin del tamao del producto.Un chancador de cono se individualiza por el dimetro del cono. Este vara desde 22" hasta 122" con capacidad hasta 1.100 tph y setting de descarga de 19 mm. Pueden tener razn de reduccin 3:1 hasta 7:1 y mayores con algn material particular.

4.2.4.2.CHANCADORES DE CONO SYMONSLos chancadores de cono ms usados son el chancador de cono estndar y el chancador de cono cabeza corta. Estos dos tipos se diferencian por la forma de sus cmaras de chancado. La estndar tiene una mayor separacin entre el cono y la carcasa, que permite alimentar ms grueso que la de cabeza corta.El producto vara entre 5 a 60 mm (1/5" a 2 1/3").El chancador estndar se usa normalmente en el chancado secundario, mientras que el chancador de cono cabeza corta se usa en el chancado terciario en rangos ms finos que los chancadores estndar. Ambos tipos de chancadores pueden equiparse con varios diseos de cavidades fina, media, gruesa, extragruesa que permiten cubrir las variaciones en el tamao de la alimentacin. El chancador de cabeza corta tiene un mayor ngulo que el de cabeza estndar, esto ayuda a prevenir atochamientos debido a las partculas mucho ms finas en ellas. Tiene una abertura ms cerrada y seccin paralela ms larga en la descarga. El producto vara entre 3 y 20 mm (1/8" a 3/4"). La seccin paralela de la descarga permite un mejor control del tamao del producto, debido a la mayor cantidad de impactos que recibe en su trayectoria. El setting de los chancadores de cono es as la mnima abertura de descarga. La placa distribuidora de alimentacin permite una distribucin uniforme en toda la cmara. Un aspecto interesante de los chancadores es que la carcasa se presiona contra el cono a travs de resortes, o por un mecanismo hidrulico. Esto permite que, si entra material que pueda quedar atrapado en la cmara, la carcasa se levante permitiendo su liberacin. Si los resortes estn continuamente en operacin, puede suceder que partculas gruesas pasen al producto. As, estas etapas de chancado siempre deben operar en circuito cerrado. La abertura del harnero siempre debe ser algo mayor que el setting del chancador para evitar una carga circulante muy alta. Las dimensiones caractersticas, para los chancadores de cabeza estndar como para los de cabeza corta, se especifican por el dimetro aproximado del anillo de descarga y el tamao mximo de alimentacin por el tipo de cavidad. Los fabricantes entregan las producciones medias de su equipo en toneladas/hora, para varias posiciones de aberturas de descarga, adems de indicar HP y revoluciones del motor recomendado y su peso.Para un funcionamiento adecuado de estos equipos es necesario un control riguroso sobre las siguientes variables, que conducirn a una operacin eficiente respecto a energa consumida, capacidad y tamao del producto final: tamao de alimentacin del mineral, dureza del mineral, flujo msico en toneladas/hora, abertura cerrada de descarga, velocidad de rotacin del cabezal.

CONCENTRACINEl producto de la trituracin es transportado a la planta concentradora, en donde el material estril es eliminado para incrementar la ley hasta un 66% de hierro. Este proceso se realiza por va hmeda mediante la adicin de agua, obtenindose al final del proceso el concentrado en forma de lodos. En esta etapa se realiza una molienda a -16 mallas con molino de barras y despus ocurre una separacin magntica primaria para separar estriles; posteriormente se realiza la segunda molienda a -325 mallas con molino de bolas y despus una separacin secundaria para continuar con la eliminacin de estriles y hacer un lavado por medio de tanques agitadores para homogenizar la pulpa de mineral de hierro y bombearla a travs de un ferroducto hasta la planta peletizadora dentro del complejo siderrgico.

PELETIZACINEl lodo ferroso, una vez en la planta peletizadora, formar junto con otros materiales tales como escoria del alto horno y de la aceracin, escamas de los laminadores y caliza, los llamados pellets, que son esferas de 1 cm de dimetro que despus se constituyen en el compuesto que requiere el sistema de alimentacin del alto horno.Los pellets se forman a partir del concentrado hmedo por medio del efecto de rodamiento en grandes discos llamados "de boleo". De ah son enviados a un horno en donde se cuecen hasta obtener la dureza necesaria para su transporte a travs de bandas hacia el horno (alto o elctrico).

CLASIFICACIONEl principio fundamental de este proceso radica en la diferencia de velocidad de la cada del grano, de los minerales puestos en contacto con una solucin acuosa ms densa que el agua, esta diferencia de velocidad de cada de los granos de los minerales se debe a la diferencia de densidades de los mismos. Los clasificadores son construcciones cilndricas verticales como base en forma de cono truncado, la solucin que se emplea se vuelve a utilizar limpiando con una prensa de un filtro, el tiempo de reposo es variable segn del mineral de que se trate.

5.MOLIENDAPara mezclar sustancias o para facilitar su reaccin qumica es conveniente reducir a polvo los cuerpos que intervienen en el proceso. A mayor superficie de ataque mayor facilidad en reaccionar. La molienda es una operacin que reduce el volumen promedio de las partculas de una muestra slida. La reduccin se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecnicos hasta el tamao deseado. Los mtodos de reduccin ms empleados en las mquinas de molienda son compresin, impacto, frotamiento de cizalla y cortado. La operacin de molienda se realiza en varias etapas: 1- Consiste en fraccionar slidos de gran tamao. Para ello se utilizan los trituradores. Los ms utilizados son el de rodillos y el de mandbulas, ambos de tipo semi industrial. En el Triturador de Mandbulas la alimentacin se recibe entre las mandbulas que forman una "V". Una de las mandbulas es fija, y la otra choca contra ella triturando la muestra por aplastamiento. La abertura de la boca puede ser regulada y con esto tener variaciones en la granulometra obtenida de este triturador. Esquema de un triturador de mandbulas jaw crusher

El Triturador de Rodillos est formado por dos rodillos iguales que giran en sentidos contrarios y la trituracin se realiza por abrasin. Aadiendo material por la tolva de entrada, se tritura a su paso por entre los rodillos y se recoge en la parte inferior en un depsito adecuado. Se puede regular el tamao de la molienda acercando o distanciando los dos rodillos.

2- La segunda etapa sirve para reducir el tamao con ms control, manejndose tamaos intermedios y finos. Para esta etapa los molinos ms empleados son el molino de bolas y el de martillos. Molino de Bolas. Est constituido por un recipiente (de tamao variable y de distintos materiales) relleno de bolas de un determinado dimetro. Una vez que la muestra se ha colocado en su interior junto con las bolas, se la somete a un movimiento giratorio elevado, por giro de los rodillos acoplados a un motor, lo que provoca que las bolas rueden en su interior provocando la trituracin al chocar con la muestra. Se pueden conseguir tamaos de partcula menores de una micra partiendo de partculas de 10-50 mm, aunque el tamao final de partcula va a venir determinado por el tamao de las bolas empleadas, ya que cuanto menores sean stas menor va a ser el tamao de partcula conseguido. Los materiales ms utilizados para los forros son porcelana, acero inoxidable, plstico y vidrio. Molino de Martillos. Se utilizan para pocas cantidades de materia y no muy dura. El triturador gira a gran velocidad y muele las partculas de material hasta reducirlas a polvo. Puede seleccionarse el fino obtenido con un juego de rejillas de distintas mallas.

Morteros Manuales. En este caso la trituracin de la muestra no se realiza por impacto, sino por abrasin, es decir, la muestra se coloca en el mortero y con la ayuda del pistilo se presiona la muestra a la vez que se realizan movimientos circulares hasta conseguir el tamao de partcula deseado. Los tipos de morteros ms utilizados son el de Hierro, para sustancias duras y tenaces como piritas o carbones minerales, de Porcelana, para sustancias medianamente duras como sulfatos de hierro y azufres, de Vidrio para sustancias pastosas como grasas o lanolina y de gata para pulverizaciones para anlisis qumicos sin rayas excesivamente los granos cristalinos.

5.1.CONCENTRACION GRAVIMETRICA.La gravimetra es una de las pocas tcnicas absolutas de anlisis que existe, por lo que es extremadamente importante. Se basa en provocar la separacin de un componente mediante una precipitacin. Esta operacin de precipitacin requiere el cumplimiento de las siguientes condicionesLa precipitacin debe ser cuantitativa.Slo debe precipitar el componente deseado (selectividad)El producto final debe tener una frmula definida.En el caso que nos atae, se trata de precipitar el hierro en forma de xido hidratado Fe2O3. x (H2O) (forma de precipitacin). Como reactivo precipitante se utilizar el NH3 diluido 1:1. Como medio de filtracin empleamos papel gravimtrico (o de cenizas conocidas), procurando efectuar una separacin previa por decantacin. Como lquido de lavado se emplea una disolucin de NH4NO3. La calcinacin se har a temperaturas comprendidas entre 800 y 1000 C, obteniendo como producto final Fe2O3 (forma de pesada). Las reacciones implicadas son:Fe (H2O)63+ + 3 NH3 Fe(H2O)3(OH)3 + 3NH4+Fe (H2O)3(OH)3 Fe2O3 + 9 H2OLa concentracin de hierro en la muestra se determina a partir de la masa de Fe2O3 originada y de la relacin estequiomtrica entre Fe y Fe2O3PROCEDIMIENTOSe toman 10,00 ml de la disolucin de Fe(III) en un vaso de 100 ml. Se aade aproximadamente 1 ml de HNO3 concentrado y se calienta a ebullicin. Se agrega a continuacin agua caliente hasta completar aproximadamente 50 ml y despus, lentamente y con agitacin, disolucin de NH3 hasta que el precipitado coagule y el lquido huela ligeramente a amoniaco. Se hierve la disolucin durante un minuto y se la deja en reposo. Se comprueba que la precipitacin ha sido completa (el lquido sobrenadante debe ser incoloro). Cuando se ha depositado el precipitado en el fondo del vaso, el lquido sobrenadante se decanta a travs del papel gravimtrico (previamente colocado en el embudo), dejando la mayor cantidad posible del precipitado en el vaso.El precipitado, que est en el vaso, se lava por decantacin con 5 ml de la disolucin de NH4NO3 caliente, a la que se aaden unas gotas de amonaco, decantando de nuevo el lquido a travs del papel gravimtrico (esta operacin se repite 5 o 6 veces). Al final se transfiere todo el precipitado al filtro donde se lava de nuevo con disolucin de NH4NO3 caliente (De forma opcional se puede comprobar que el lavado ha sido efectivo, viendo si el lquido filtrado est libre de cloruros: no debe aparecer precipitado al aadir nitrato de plata). Las partculas de precipitado que quedan adheridas al vaso se recuperan frotando las paredes del vaso con un pequeo trozo de papel gravimtrico, que se aade al resto del precipitado. (En casos extremos hay que redisolverlas en HNO3 y reprecipitar de nuevo el hierro).El filtro con su contenido se transfiere a un crisol de porcelana, previamente calcinado y pesado (operacin que se habr hecho al comienzo de la sesin). Se calienta suavemente el crisol, colocado inclinado sobre un tringulo apoyado en un trpode, con una pequea llama y se calcina el papel a una temperatura inferior a la del rojo oscuro, prosiguiendo hasta la total combustin del papel y tomando precauciones para evitar la reduccin del xido: para ello conviene girar el crisol de vez en cuando (con cuidado!)Transcurrido el tiempo necesario, se deja enfriar el crisol en un desecador y se pesa, calculando la cantidad de xido frrico producido, por diferencia con el peso del crisol vaco determinado anteriormente.

ResultadosLos clculos se basan en la relacin estequiomtrica entre el analito (Fe) y la forma pesada (Fe2O3):2 Fe Fe2O3

A partir de la masa de Fe presente en la alcuota de muestra analizada, se calcula la concentracin de Fe de la muestra en las unidades adecuadas: g/L % (P/V)

6. CARACTERISTICAS DE LA EXTRACCIN DE METALES FERROSOSLos metales son aleaciones que se encuentran en la corteza terrestre en forma de minerales.Los minerales: Son Combinaciones qumicas espontneas de varios elementos de origen inorgnico.Proceso siderrgico: Se denomina de esta manera a la serie de pasos consecutivos que nos llevarn desde una materia prima como el mineral de hierro, el carbn de coque, fundente y aire hasta un producto final como el acero.El acero es una aleacin en donde intervienen dos componentes fundamentales: hierro (Fe) y carbono (C).

Carbn de coque

Yacimiento de mineral de hierro a cielo abiertoLa produccin de metales a partir de los minerales es la METALURGIA. Las excepciones son el oro, la plata y el platino que se encuentran en estado libre en la naturaleza.El metal ferroso: Es aquel cuyo mineral de origen es el xido de hierro.

7.SISTEMA DE UNIDADES DE MEDIDAEl Sistema Internacional de unidades mejor conocido como el Sistema SI, (del Francs Le Systme International d'Units), es el sistema mtrico de medida que por largo tiempo ha sido el sistema dominante que se us en las ciencias. Hoy en da, el sistema SI se ha convertido en el sistema de medida dominante ms usado internacionalmente en el comercio.

7.1UNIDADES DE LONGITUD Y MASA

UNIDADES DE LONGITUDLa longitud es una de las magnitudes fsicas fundamentales, en tanto que no puede ser definida en trminos de otras magnitudes que se pueden medir. En muchos sistemas de medida longitudinal, la longitud es una unidad fundamental, de la cual derivan otras.La longitud es una especie de dimensin (lineal; ejem.: m), mientras que el rea es una especie de dos dimensiones (al cuadrado; ejem.: m), y el volumen es una medida de tres dimensiones (cbica; ejem.: m).Sin embargo, segn la teora especial de la relatividad (Albert Einstein, 1905), la longitud no es una propiedad intrnseca de ningn objeto dado que dos observadores podran medir el mismo objeto y obtener resultados diferentes.

Unidades Existen diferentes unidades de medida que son utilizadas para medir la longitud, y otras que lo fueron en el pasado. Las unidades de medida se pueden basar en la longitud de diferentes partes del cuerpo humano, en la distancia recorrida en nmero de pasos, en la distancia entre puntos de referencia o puntos conocidos de la Tierra, o arbitrariamente en la longitud de un determinado objeto.En el Sistema Internacional (SI), la unidad bsica de longitud es el metro, y hoy en da se significa en trminos de la velocidad de la luz. El centmetro y el kilmetro derivan del metro, y son unidades utilizadas habitualmente.Las unidades que se utilizan para expresar distancias en la inmensidad del espacio (astronoma) son mucho ms grandes que las que se utilizan habitualmente en la Tierra, y son (entre otros): la unidad astronmica, el ao luz o el prsec.Por otra parte, las unidades que se utilizan para medir distancias muy pequeas, como en el campo de la qumica o el tomo, se incluyen el micrmetro, el angstrom (), el radio de Bohr o la longitud de Planck.Sin embargo, recientes debates entre expertos de diversos pases defienden la utilidad del soto para trabajar con longitudes del orden de los radios atmicos. Un soto se define como la mitad de la distancia entre dos ncleos de carbono diamante a 25C y 1atm, el equivalente a 1'54pm (1'54x1012m). La utilidad del soto radica en que al igual que la unidad de masa atmica (uma) toma como modelo el tomo de carbono, buscando la unificacin de criterios y ofreciendo a los qumicos la posibilidad de hacerse una idea de las longitudes de radios y enlaces al poder compararlas con las del diamante.

UNIDADES DE MASALa masa, en fsica, es la cantidad de materia de un cuerpo. Es una propiedad intrnseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que representa una fuerza.El kilogramo (Kg) es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo-

7.2.UNIDADES DE FUERZA, PRESION Y ENERGIA

UNIDAD DE FUERZADescomposicin de las fuerzas que actan sobre un slido situado en un plano inclinado.En fsica, la fuerza es una magnitud fsica que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partculas o sistemas de partculas (en lenguaje de la fsica de partculas se habla de interaccin). Segn una definicin clsica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energa.En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons (N).

Unidades de fuerzaEn el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Cegesimal (cgs), el hecho de definir la fuerza a partir de la masa y la aceleracin (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo), conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. Por el contrario, en el Sistema Tcnico la fuerza es una Unidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa en este sistema, la unidad tcnica de masa, abreviada u.t.m. (no tiene smbolo). Este hecho atiende a las evidencias que posee la fsica actual, expresada en el concepto de Fuerzas Fundamentales, y se ve reflejado en el Sistema Internacional de Unidades. Sistema Internacional de Unidades (SI) newton (N) Sistema Tcnico de Unidades kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp) Sistema Cegesimal de Unidades dina (dyn) Sistema Anglosajn de Unidades Poundal KIP Libra fuerza (lbf)Equivalencias1 newton = 100000 dinas1 kilogramo-fuerza = 9,80665 newtons1 libra fuerza 4,448222 newtons

UNIDAD DE PRESIONSe denomina presin a la magnitud que mide la fuerza que se ejerce por unidad de superficie. Algunas de las unidades utilizadas para expresarla son:

Sistema internacional de unidades Gigapascal (GPa), 109 Pa Megapascal (MPa), 106 Pa Kilopascal (kPa), 103 Pa Pascal (Pa), unidad derivada de presin del SI, equivalente a un newton por metro cuadrado ortogonal a la fuerza.Sistema cegesimal BariaSistema tcnico gravitatorio Kilogramo-fuerza por centmetro cuadrado (kgf/cm2) Gramo-fuerza por centmetro cuadrado (gf/cm2) Kilogramo-fuerza por decmetro cuadrado (kgf/dm2)Sistema tcnico de unidades Metro de columna de agua (mc.a.), unidad de presin bsica de este sistema Centmetro columna de agua Milmetro columna de agua (mm.c.d.a.)Sistema ingls KSI = 1000 PSI PSI, unidad de presin bsica de este sistema. Libra fuerza por pulgada cuadrada (lbf/in2)Sistema tcnico ingls Pie columna de agua: un pie columna de agua es equivalente a 0,433 (lbf/ft2), 2,989 kilo pascals (kPa), 29,89 milibars (mb) o 0,882 (pulgadas de Hg) Pulgada columna de aguaOtros sistemas de unidades Atmsfera (atm) = 101325 Pa = 1013,25 mbar = 760 mmHg Milmetro de mercurio (mmHg) = Torricelli (Torr) Pulgadas de mercurio (pulgadas Hg)

Unidades de medida de energaLa unidad de energa definida por el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la direccin de la fuerza, es decir, equivale a multiplicar un Newton por un metro. Existen muchas otras unidades de energa, algunas de ellas en desuso.

NombreAbreviaturaEquivalencia en julios

Caloracal4,1855

Frigorafg4.185,5

Termiath4.185.500

Kilovatio horakWh3.600.000

Calora grandeCal4.185,5

Tonelada equivalente de petrleoTep41.840.000.000

Tonelada equivalente de carbnTec29.300.000.000

Tonelada de refrigeracinTR3,517/h

ElectronvoltioeV1.602176462 10-19

British Thermal UnitBTU o BTu1.055,05585

Caballo de vapor por hora2CVh3,777154675 10-7

Ergioerg1 10-7

Pie por libra (Foot pound)ft lb1,35581795

Foot-poundal3ft pdl4,214011001 10-11

7.3UNIDADES DE TEMPERATURA

UNIDAD DE TEMPERATURALa temperatura de un gas ideal monoatmico es una medida relacionada con la energa cintica promedio de sus molculas al moverse. En esta animacin, la relacin del tamao de los tomos de helio respecto a su separacin se conseguira bajo una presin de 1950 atmsferas. Estos tomos a temperatura ambiente tienen una cierta velocidad media (aqu reducida dos billones de veces).La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o fro. Por lo general, un objeto ms "caliente" que otro puede considerarse que tiene una temperatura mayor, y si es fro, se considera que tiene una temperatura menor. En fsica, se define como una magnitud escalar relacionada con la energa interna de un sistema termodinmico, definida por el principio cero de la termodinmica. Ms especficamente, est relacionada directamente con la parte de la energa interna conocida como "energa sensible", que es la energa asociada a los movimientos de las partculas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energa sensible de un sistema, se observa que ste se encuentra ms "caliente"; es decir, que su temperatura es mayor.En el caso de un slido, los movimientos en cuestin resultan ser las vibraciones de las partculas en sus sitios dentro del slido. En el caso de un gas ideal monoatmico se trata de los movimientos traslacionales de sus partculas (para los gases multiatmicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta tambin).Dicho lo anterior, se puede definir la temperatura como la cuantificacin de la actividad molecular de la materia.El desarrollo de tcnicas para la medicin de la temperatura ha pasado por un largo proceso histrico, ya que es necesario darle un valor numrico a una idea intuitiva como es lo fro o lo caliente.Multitud de propiedades fisicoqumicas de los materiales o las sustancias varan en funcin de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (slido, lquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presin de vapor, su color o la conductividad elctrica. As mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones qumicas.La temperatura se mide con termmetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicin de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor "cero kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se grada con un tamao de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del mbito cientfico el uso de otras escalas de temperatura es comn. La escala ms extendida es la escala Celsius (antes llamada centgrada); y, en mucha menor medida, y prcticamente slo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. Tambin se usa a veces la escala Rankine (R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamao de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada nicamente en Estados Unidos, y slo en algunos campos de la ingeniera.

7.4FACTORES DE CONVERSIN PARA LAS UNIDADES DE ENERGIA (CALOR Y TRABAJO)CONVERSIN DE ENERGIA1 Unidad trmica britnica = 1 Btu = 0,0003929 hp-hora1 Unidad trmica britnica = 1 Btu = 777,9 pie-libra1 Unidad trmica britnica = 1 Btu = 252 caloras1 Unidad trmica britnica = 1 Btu = 0,000293 kw-hora1 caballo de fuerza-hora = 1 hp-hora = 1980000 pie-libra1 caballo de fuerza-hora = 1 hp-hora = 641400 caloras1 caballo de fuerza-hora = 1 hp-hora = 0,7457 kw-hora1 pie-libra = 1 pie-lb = 0,3239 cal1 pie-libra = 1 pie-lb = 37660000 kw-hora1 calora = 1 cal = 0,000163 kw-hora1 Unidad trmica britnica/hora = 1 Btu/hora = 0,2161 lb-pie/seg1 Unidad trmica britnica/hora = 1 Btu/hora = 0,0003929 hp1 Unidad trmica britnica/hora = 1 Btu/hora = 0,07 cal/seg1 Unidad trmica britnica/hora = 1 Btu/hora = 0,000293 kw1 libra-pie/seg = 1 lb-pie/seg = 0,001818 hp1 libra-pie/seg = 1 lb-pie/seg = 0,3239 cal/seg1 libra-pie/seg = 1 lb-pie/seg = 0,001356 kw1 caballo de fuerza = 1 hp = 178,2 cal/seg1 caballo de fuerza = 1 hp = 0,7457 kw1 calora/segundo = 1 cal/seg = 0,004186 kwCONSTANTES:Calor especfico del agua a 0C4217.6 J/Kkg1 cal/Kg

Calor especfico del aire seco a presin constante y 0C1004.67 J/Kkg0.24 cal/Kg

Calor especfico del aire seco a volumen constante717.63 J/Kkg0.171 cal/Kg

Calor especfico del hielo a 0C2106 J/kgK0.5 cal/Kg

Calor especfico del vapor agua a 0C (presin constante)1850 J/Kkg0.44 cal/Kg

Calor especfico del vapor agua a 0C (volumen constante)1390 J/Kkg0.331 cal/Kg

Calor especfico del vapor agua a 15C (presin constante)1875 J/Kkg

Calor latente de fusin del hielo a 0C0.334 106 J/kg80 cal/g

Calor latente de sublimacin del agua a 0C2.83 106 J/kg

Calor latente de vaporizacin del agua a 0C2.50 106 J/kg595 cal/g



CONVERSIONES1. Cuantos moles de Hierro hay en 8.50 x 104 mg de hierro? Factores de conversin 1 g = 1000 mg 1 Mol de Fe = 55.85 g FeNOTA: La cantidad 55.85 g Fe, Es la masa molar del Hierro que se encuentra disponible en la tabla periodica.

=1.52 moles de Fe

8.CONOCIMIENTOS BASICOS DE LOS FUNDENTES USADOS EN METALURGIAINTRODUCCINLa misin principal del fundente es:Combinarse con la ganga y bajar su punto de fusin, para hacer que la escoria se encuentre fluida.Combinarse con las impurezas, pasndolas a ganga.Los fundentes ms utilizados: slice, caliza (carbonato clcico) y la doloma (carbonato magnsico). La cantidad de fundente y su naturaleza debe establecerse con mucho cuidado, dependiendo de la naturaleza y composicin de la ganga y la proporcin de impurezas. Si ganga cida SiO2 fundente bsico Al2O3, MgO, CaO Si ganga bsica MgO, CaO fundente cido SiO2 Si ganga neutra fundente neutro CrO

LOS FUNDENTES: Son materiales de importancia que es necesario conocer como materia prima y materiales procesados que sern utilizados en el Alto horno.Los fundentes son materiales utilizados en dos tipos de procesos tecnolgicos industriales, la soldadura, y los procesos de elaboracin por fusin de ciertos materiales. Los fundentes son aquellas sustancias que se agregan en un proceso tecnolgico para cumplir alguno de los objetivos siguientes: Disminuir la temperatura de fusin o de formacin de sustancias de alto punto de fusin para facilitar el proceso. Reaccionar con ellos y permitir la extraccin de los componentes nocivos o indeseables presentes en las materias primas durante la fundicin de menas de metales u otras sustancias en el proceso de su elaboracin. Disolver las capas de xidos en las superficies metlicas y posteriormente evitar su formacin durante la soldadura. Formar una atmsfera protectora inerte para evitar la formacin de compuestos qumicos indeseables en las superficies fundidas de los metales u otras sustancias en el proceso de soldadura. El carbonato de calcio (CaCO3) piedra caliza es abundante en la naturaleza en forma de mrmol y de Creta.La Creta es un carbonato clcico (CaCO3) de naturaleza orgnica que presenta un intenso color blanco de forma que las explotaciones se distinguen a varios kilmetros de distancia. La explotacin de la Creta se realiza en canteras a cielo abierto. Son explotaciones superficiales situadas en pequeas reas de pocos bancos y baja altura.El procedimiento de extraccin comienza con la perforacin con barrenos para la posterior voladura, seguidamente se carga el material en los camiones volquetes de carga que lo transportaran a la planta de clasificacin y tratamiento.La Creta es uno de los componentes ms utilizados en la elaboracin de productos como: Cermicas, Insecticidas, Pinturas, Papel, Caucho, Cosmticos, Explosivos, Alimentacin, Pulimentos, Jabones y detergentes, Pastas dentrficas, Aislamiento de cables elctricosEl yeso es un sulfato de calcio que tambin entra en la composicin de muchas especies de piedras en forma de silicatos.Como el carbonato se halla en las conchas de animales, y como fosfato, enlos huesos. El metal disocia al agua. El xido de calcio, CaO, se obtiene tratando las piedras calcreas en el horno. El proceso es: CaCO3 CaO + CO2 El carbonato de calcio, CaCO3 se halla en estado cristalino, como espato de Islandia y mrmol. El mrmol y la Creta se encuentran en estado finamente pulverizado, y tienen numerosas aplicaciones, entre ellas, la preparacin de masas cermicas y barnices. El fluoruro de cal, CaF2, fluorita, puede mezclarse en las masas cermicas, barnices y minerales para reducir el punto de fusin de los mismos, por tanto tambin se aplica en las fundiciones. Carborundum o carborundo (Carburo de silicio SiC)El carburo de silicio se prepara fundiendo slice con grafito en un horno elctrico, a unos 2.000C. El producto, llamado comnmente Carborundum, es casi tan duro como el diamante y por ello se usa como abrasivo, ya sea en forma de polvo de diferente granulometra, o en forma de muelas de afilar, discos, paos pulidores, etc., que se emplean principalmente para el desbaste o acabado de piezas de acero, cemento, y otros materiales de gran dureza. Tambin se usa para fabricar elementos para la carga del horno de cermica por sus propiedades refractarias.Es utilizado a veces para el esmerilado de vidrios pequeos, por su eficacia en la aplicacin prctica y ser muy econmico ya que no tiene desperdicios, sino que el mismo material se puede continuar utilizando permanentemente. FUNCIN DE LOS FUNDENTES EN EL ALTO HORNOPese a que el mineral de hierro ya ha sufrido un tratamiento preliminar en el que se he reducido la ganga existente, siempre quedan impurezas unidas al mineral que es preciso eliminar. Estas impurezas van a reaccionar qumicamente con el fundente y formar la escoria, que flotar sobre el metal fundido.

FUNCIN PRINCIPAL DEL FUNDENTE (PIEDRA CALIZA) Bajar el punto de fusin de la ganga haciendo que la escoria se mantenga liquida. Reaccionar qumicamente con las impurezas (ganga) que contiene la mena, en el momento en que se encuentre en estado lquido dentro del alto horno, arrastrndolas hacia la parte superior, y formando lo que se denomina escoria.Especficamente la funcin de la piedra caliza (carbonato de calcio) es remover impurezas del hierro fundido. Entonces al reacciona qumicamente con las impurezas, acta como fundente (lo que significa, que fluye como un fluido) lo que hace que las impurezas se fundan a baja temperatura. La caliza se combina con las impurezas y forman una escoria, que es ligera, flota sobre el metal fundido, y que subsecuentemente es eliminada.DOLOMITA, Se denomina as en honor al gelogo francs Deodat Dolomieu, es un mineral compuesto de carbonato de calcio y magnesio [CaMg(CO3)2]. Se produce una sustitucin por intercambio inico del CaCO3.Abunda en la naturaleza en forma de rocas dolomticas y se utiliza como fuente de magnesio y para la fabricacin de materiales refractarios (es una roca gnea). Tambin se utiliza como fundente en metalurgia y manufactura de cermicas, pinturas y como componente para fabricar el vidrio.

8.1.MATERIAS PRIMASPara la produccin de hierro y acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:1. Mineral de hierro 1. Coque 1. Piedra caliza 1. Aire El diagrama general de la fusin primaria del hierro integra a la mayora de las actividades que se desarrollan en el proceso productivo. Los diagramas de flujo son una de las herramientas ms utilizadas por los ingenieros metalurgistas en la industria siderrgica y otras plantas industriales y que de manera automtica los deben utilizar o elaborar.

Los Minerales de hierro, Coque, Piedra caliza: son extrados de minas y son transportados y preparados antes de que ser introducidos al sistema en el que se producir el arrabio.(A.H.).La caliza, el coque y el mineral de hierro se les prepara antes de introducirse al alto horno para que tengan la calidad, el tamao y la temperatura adecuada, esto se logra por medio del lavado, triturado y cribado de los tres materiales.El alto horno es cargado alternativamente con una mezcla de minerales y fundentes as como con coque. (De Tecnologa de los oficios metalrgicos de A. Leyensetter,G. Wrtemberger, Carlos Senz de Magarola)Preparacin del fundente para Alto Horno: Con la chancadora de quijadas, este equipo permite triturar el mineral como el fundente para ajustarlos a la granulometra de a 1 que requiere el proceso.

El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de carbn no est controlado y la cantidad de azufre rebasa los mnimos permitidos en los hierros comerciales. Sin embargo es el producto de un proceso conocido como la fusin primaria del hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales proceden.

El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial son de hierro y acero. Los procesos para la obtencin de hierro fueron conocidos desde el ao 1200 A.C.Los principales minerales de los que se extrae el hierro son:Hematita (mena roja)70% de hierro

Magnetita (mena negra)72.4% de hierro

Siderita (mena caf pobre)48.3% de hierro

Limonita (mena caf)60-65% de hierro

La mena caf es la mejor para la produccin de hierro, existen grandes yacimientos de este mineral en Estados Unidos y en Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar grandes cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran contenido de azufre.El coque se obtiene de grados especiales de carbn bituminoso, que se calienta en hornos verticales hasta temperaturas de 1150 C (2100 F) y luego se enfra con agua en torres de enfriamiento. El coque tiene varias funciones en la fabricacin del acero. Otras generar el elevado nivel de calor requerido para que ocurran las reacciones qumicas en la fabricacin del acero. Un segundo es producir monxido de carbono (un gas reductor, que elimina el oxgeno), el cual es utilizado para reducir el xido de hierro a hierro. Los subproductos qumicos del coque se utilizan en la fabricacin de plsticos o de compuestos qumicos. Los gases que han sido emitidos durante la conversin del carbn a coque se utilizan como combustible para las operaciones de la planta.

CAPITULO II2.PROCESAMIENTOS QUMICOS TERMODINAMICOS PARA LA OBTENCIN DE COMBUSTIBLES SIDERRGICOS.

CLASIFICACIN DE COMBUSTIBLES

GASEOSOSNATURALESGAS NATURAL 10000 Kcal/Nm3

ARTIFICIALESGAS DE HORNO DE COQUE 4500 Kcal/Nm3

GAS DE GASGENO 1300 Kcal/Nm3

GAS DE ALTO HORNO 900 Kcal/Nm3

LQUIDOSNATURALES PETRLEO 10000 Kcal/Kg

ARTIFICIALESALQUITRAN DE HULLA 8500 9000 Kcal/Kg

ALCOHOLES

PRODUCTOS DESTILACIN PETRLEO 10000 Kcal/Kg

SLIDOS

NATURALESMADERA 2000 3000 Kcal/Kg

TURBA 3200 3800 Kcal/Kg

LIGNITO 5200 Kcal/Kg

BITUMINOSOS 7000 7500 Kcal/Kg

ANTRACITAS 7500 8200 Kcal/Kg

ARTIFICIALESCARBN VEGETAL 6000 7000 Kcal/Kg

COQUE 7000 7500 Kcal/Kg

2.1.TECNOLOGA DE COMBUSTIBLES SOLIDOS, LIQUIDOS Y GASEOSOS2.1.1.INTRODUCCINEl combustible es toda aquella sustancia que sea capaz de arder. Por lo tanto se debe de poder combinar con el oxgeno de manera rpida. Adems, en el transcurso de la reaccin, se va a desprender una gran cantidad de calor.Por otra parte, el combustible industrial es toda aquella sustancia capaz de arder, siempre que en esa reaccin no sea necesario realizar un proceso complicado y caro, y que adems el combustible no sirva para algo ms rentable o noble.Estos combustibles se caracterizan por ser mezclas o combinaciones de pocos elementos, en general. La mayor parte de un combustible industrial lo constituyen los elementos combustibles, es decir, carbono, hidrgeno y azufre. El resto son considerados impurezas. Las impurezas siempre originan problemas tecnolgicos, y por lo tanto econmicos.Caractersticas de un combustible industrialLas caractersticas de un combustible, y en particular las de un industrial, son las que nos van a determinar la posibilidad de utilizar esa sustancia en un momento determinado. Como se puede uno imaginar, una de las propiedades que ms interesa de un combustible es su poder calorfico.Poder Calorfico: Cantidad de calor generado al quemar una unidad de masa del material considerado como combustible. El poder calorfico est relacionado con la naturaleza del producto. Existen varias unidades para esta propiedad:Kcal/Kg,Kcal/m3,Kcal/mol,Kcal/lEn los combustibles slido se emplea el Kcal/Kg Kcal/molEn los combustibles lquidos se emplea el Kcal/mol Kcal/lEn los combustibles gaseosos se emplea el Kcal/m3 Kcal/molExisten dos clases de poder calorfico: el Poder Calorfico Inferior (PCI) y el Poder Calorfico Superior (PCS)PCS: Es el poder calorfico total. Es la cantidad de calor desprendido en la combustin de un Kg de combustible cuando se incluye el calor de condensacin del agua que se desprende en la combustinPCI: Es el poder calorfico neto. Es el calor desprendido en la combustin de 1 Kg de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustin no condensa.Cuando el combustible no tiene H, entonces no es posible la formacin de agua y esto implicar que PCS = PCIEs posible determinar el poder calorfico a partir de la composicin de la sustancia, en concreto, a partir del porcentaje en agua e hidrgeno, mediante la siguiente frmula:

PCI = PCS - (6a+54H)Dnde:

Libro Metalurgia Extractiva Ferrosa

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