UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
Conceptos: Químicos y Metalúrgicos del Proceso
Conceptos: Proceso Fusión-Conversión
Proceso general FURE
Conceptos: Concentración Minerales
Fundición Chuquicamata
Características de Procesos Extractivos
Principios Procesos Extractivos
Las variables del proceso de Fusión o Fusión-Conversión
Glosario Técnico
Glosario de Términos Metalúrgicos
Introducción y Proceso Global
2
3
5
6
7
8
9
10
13
19
22
3
Conceptos:
Químicos y Metalúrgicos del Proceso
Desde tiempos muy
remotos, el uso de ciertos
metales muy conocidos,
como el cobre, hierro,
plata, plomo, mercurio,
antimonio y estaño,
fueron indispensable para
la evolución de las
distintas civilizaciones.
Link de historia >
http://es.wikipedia.org/wi
ki/Edad_de_los_Metales
Proceso Metalúrgico Operaciones
Utilizan tres tipos de procesos:
Mecánicos, Químicos y Eléctricos
1
MetalurgiaEs la ciencia y la tecnología de los metales,
que incluye su extracción a partir de los
minerales, su preparación y el estudio de las
relaciones entre sus estructuras y propiedades.
Extracción | Concentración | Fusión | Conversión | Refino | Moldeo | Tratamiento de Gases
2 3 4 5 6 7
Calcopirita Pirita
Concentrado de Cobre
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Conceptos: Químicos y Metalúrgicos del Proceso
Conceptos: Proceso Fusión-Conversión
Proceso general FURE
Conceptos: Concentración Minerales
Fundición Chuquicamata
Características de Procesos Extractivos
Principios Procesos Extractivos
Las variables del proceso de Fusión o Fusión-Conversión
Glosario Técnico
Glosario de Términos Metalúrgicos
Introducción y Proceso Global
2
3
5
6
7
8
9
10
13
19
22
3
Conceptos:
Químicos y Metalúrgicos del Proceso
Desde tiempos muy
remotos, el uso de ciertos
metales muy conocidos,
como el cobre, hierro,
plata, plomo, mercurio,
antimonio y estaño,
fueron indispensable para
la evolución de las
distintas civilizaciones.
Link de historia >
http://es.wikipedia.org/wi
ki/Edad_de_los_Metales
Proceso Metalúrgico Operaciones
Utilizan tres tipos de procesos:
Mecánicos, Químicos y Eléctricos
1
MetalurgiaEs la ciencia y la tecnología de los metales,
que incluye su extracción a partir de los
minerales, su preparación y el estudio de las
relaciones entre sus estructuras y propiedades.
Extracción | Concentración | Fusión | Conversión | Refino | Moldeo | Tratamiento de Gases
2 3 4 5 6 7
Calcopirita Pirita
Concentrado de Cobre
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Metalurgia extractiva
2. Hidrometalurgia: se efectúa con el mismo
propósito en fase acuosa a temperatura, por lo
general, ambiente.
Se denominan reactores que tienen un uso
tecnológico diferente de acuerdo al área industrial, ya
sea relacionada con procesos químicos o
metalúrgicos.
Los procesos químicos y operaciones físicas se
efectúan en general en medios heterogéneos que
involucran estados de agregación sólido, líquido y
gas y en casos mucho más reducidos en número, en
medios homogéneos.
Aplican operaciones y procesos para el tratamiento
de minerales o materiales que contengan una especie
útil (cobre, etc.), dependiendo el producto que se
quiera obtener, se realizarán distintos métodos de
tratamiento.
También es frecuente estudiar por separado otro
conjunto de procesos de beneficio, como los:
Etapas
- Clasificación
Electrometalúrgicos: incluyen las reacciones de
oxidación o reducción producidas por el paso de la
corriente eléctrica, en fase acuosa o sales fundidas.
Consiste en una cadena que se clasifican como
operaciones unitarias o procesos unitarios.
- Transporte y almacenamiento
1. Pirometalúrgia: estudia la extracción de los
metales a alta temperatura.
Equipos para la producción de los metales
Están formuladas esencialmente por una
combinación selectiva de las , lo operaciones unitarias
que se denomina diagrama de flujo ó flowsheet del
proceso.
- Alcanzar la mayor eficiencia posible
- Conminución
- Purificación y refinación
- No causar daño al medio ambiente
- Separación del metal de la gangaProceso de extracción y refinación
Objetivos
- Obtener altas recuperaciones (especie de valor en
productos de máxima pureza)
En los procesos de beneficio Metalurgia Extractiva
de minerales se clasifican en dos grandes grupos que
corresponden a:
- Utilizar procesos y operaciones simples
Rutas de producción
PIROMETALUGIA, es importante destacar que los sulfuros también pueden ser
procesados por la vía Hidrometalúrgica o de óxidos utilizando bacterias.
PROCESO DE LOS SULFUROS
4
Conceptos:
Proceso Fusión-Conversión
PROCESO DE LOS ÓXIDOS
Refino: El proceso de refinación a fuego de cobre
para producir cobre anódico involucra una serie de
etapas y tratamientos para eliminar impurezas
presentes en el cobre blíster y obtener un producto
final. En el proceso químico de refinación se pueden
distinguir tres etapas: Oxidación, Inyección de
fundentes y Reducción.
UPC: La Unidad de Preparación de Carga es la
etapa de la fundición que se encarga de la recepción y
almacenamiento de concentrado, y lo prepara para
ingresar a la etapa de Fusión. Esta área cuenta con
una capacidad de almacenamiento de 30.000
tonelada dispuestas en camas y tolvas.
Fusión: Es un proceso físico que consiste en el
cambio de estado de la materia del estado sólido al
estado líquido por la acción del calor.
Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los
átomos que vibran con más rapidez a medida que
gana energía.
Puede realizarse por oxidación Conversión:selectiva de uno o varios componentes del baño
fundido, al introducir gas (con frecuencia aire o una
mezcla enriquecida del mismo) ya sea a través de una
serie de aberturas en su coraza llamadas toberas o
por medio de un tubo que se introduce desde su
boca hasta el baño fundido, llamado lanza.
Tratamiento de Gases: En este tratamiento se
utiliza diversas técnicas para la remoción de partículas
desde un flujo de gas, de las cuales son: Cámaras
Sedimentación, Separadores Centrífugo, Lavadores
Húmedos, Filtros de Manga y Precipitador
Electrostático.
Moldeo: Una vez que el cobre blíster ha sido
refinado a fuego mediante oxidación y reducción,
toma lugar el moldeo de ánodos: Sin embargo, a la
temperatura requerida para el moldeo, el cobre
fundido puede absorber fácilmente oxígeno del
medio ambiente.
Los súlfuros también pueden ser procesados por esta vía utilizando bacterias.
5
Perforación Tronadura Carguío Chancado
Perforación Tronadura Carguío Chancado
Molienda FlotaciónHorno flash
y convertidorHorno de refino
Rueda de moldeo
Naveelectrolítica
Empaquetadoy embarque
Lixiviación Extracciónpor solventes
Electro-obtención Empaquetadoy embarque
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UNIDAD INTRODUCTORIA
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Metalurgia extractiva
2. Hidrometalurgia: se efectúa con el mismo
propósito en fase acuosa a temperatura, por lo
general, ambiente.
Se denominan reactores que tienen un uso
tecnológico diferente de acuerdo al área industrial, ya
sea relacionada con procesos químicos o
metalúrgicos.
Los procesos químicos y operaciones físicas se
efectúan en general en medios heterogéneos que
involucran estados de agregación sólido, líquido y
gas y en casos mucho más reducidos en número, en
medios homogéneos.
Aplican operaciones y procesos para el tratamiento
de minerales o materiales que contengan una especie
útil (cobre, etc.), dependiendo el producto que se
quiera obtener, se realizarán distintos métodos de
tratamiento.
También es frecuente estudiar por separado otro
conjunto de procesos de beneficio, como los:
Etapas
- Clasificación
Electrometalúrgicos: incluyen las reacciones de
oxidación o reducción producidas por el paso de la
corriente eléctrica, en fase acuosa o sales fundidas.
Consiste en una cadena que se clasifican como
operaciones unitarias o procesos unitarios.
- Transporte y almacenamiento
1. Pirometalúrgia: estudia la extracción de los
metales a alta temperatura.
Equipos para la producción de los metales
Están formuladas esencialmente por una
combinación selectiva de las , lo operaciones unitarias
que se denomina diagrama de flujo ó flowsheet del
proceso.
- Alcanzar la mayor eficiencia posible
- Conminución
- Purificación y refinación
- No causar daño al medio ambiente
- Separación del metal de la gangaProceso de extracción y refinación
Objetivos
- Obtener altas recuperaciones (especie de valor en
productos de máxima pureza)
En los procesos de beneficio Metalurgia Extractiva
de minerales se clasifican en dos grandes grupos que
corresponden a:
- Utilizar procesos y operaciones simples
Rutas de producción
PIROMETALUGIA, es importante destacar que los sulfuros también pueden ser
procesados por la vía Hidrometalúrgica o de óxidos utilizando bacterias.
PROCESO DE LOS SULFUROS
4
Conceptos:
Proceso Fusión-Conversión
PROCESO DE LOS ÓXIDOS
Refino: El proceso de refinación a fuego de cobre
para producir cobre anódico involucra una serie de
etapas y tratamientos para eliminar impurezas
presentes en el cobre blíster y obtener un producto
final. En el proceso químico de refinación se pueden
distinguir tres etapas: Oxidación, Inyección de
fundentes y Reducción.
UPC: La Unidad de Preparación de Carga es la
etapa de la fundición que se encarga de la recepción y
almacenamiento de concentrado, y lo prepara para
ingresar a la etapa de Fusión. Esta área cuenta con
una capacidad de almacenamiento de 30.000
tonelada dispuestas en camas y tolvas.
Fusión: Es un proceso físico que consiste en el
cambio de estado de la materia del estado sólido al
estado líquido por la acción del calor.
Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los
átomos que vibran con más rapidez a medida que
gana energía.
Puede realizarse por oxidación Conversión:selectiva de uno o varios componentes del baño
fundido, al introducir gas (con frecuencia aire o una
mezcla enriquecida del mismo) ya sea a través de una
serie de aberturas en su coraza llamadas toberas o
por medio de un tubo que se introduce desde su
boca hasta el baño fundido, llamado lanza.
Tratamiento de Gases: En este tratamiento se
utiliza diversas técnicas para la remoción de partículas
desde un flujo de gas, de las cuales son: Cámaras
Sedimentación, Separadores Centrífugo, Lavadores
Húmedos, Filtros de Manga y Precipitador
Electrostático.
Moldeo: Una vez que el cobre blíster ha sido
refinado a fuego mediante oxidación y reducción,
toma lugar el moldeo de ánodos: Sin embargo, a la
temperatura requerida para el moldeo, el cobre
fundido puede absorber fácilmente oxígeno del
medio ambiente.
Los súlfuros también pueden ser procesados por esta vía utilizando bacterias.
5
Perforación Tronadura Carguío Chancado
Perforación Tronadura Carguío Chancado
Molienda FlotaciónHorno flash
y convertidorHorno de refino
Rueda de moldeo
Naveelectrolítica
Empaquetadoy embarque
Lixiviación Extracciónpor solventes
Electro-obtención Empaquetadoy embarque
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 16
Proceso general FURE
7
Conceptos:
Concentración Minerales
Los métodos de concentración de minerales están
constituidos por un conjunto de etapas con
objetivos determinados que permitan:
2. Liberar los distintos componentes mineralógicos
Los minerales metálicos o no-metálicos tienen,
generalmente, leyes muy bajas por lo que es,
necesario recurrir a métodos que permitan
aumentar el contenido de material útil de las menas.
1. Desintegrar la mena
3. Luego separarlos obteniendo
Concentrado: Alta ley de metal útil. Relave o cola: Muy baja ley.
1 2
En el mundo existen alrededor de:
50 Fundiciones
12 Hornos Flash
Outokumpulos que procesan aproximadamente
el 52% de la producción de
cobre fino vía Fundición.
20%se procesa enConvertidoresTeniente
28% en:
- Hornos Flash INCO
- Hornos Reverberos
- Proceso Mitsubishi
- Hornos Eléctricos
otros.
Es el más importante y más
antiguo de los métodos
extractivos de metales utilizado
por el hombre. Hoy en día, entre
el 75 y 80 % del cobre que se
produce en el mundo, se realiza
por la vía de la Fundición
(12.000.000 t aprox.).
Pirometalurgia del CobreRama de la metalurgia en donde los procesos para la
obtención del cobre, se llevan a cabo a temperaturas
normalmente por sobre los 1.200 ºC.
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Introducción y Proceso Global Unidad 1
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Introducción y Proceso Global Unidad 16
Proceso general FURE
7
Conceptos:
Concentración Minerales
Los métodos de concentración de minerales están
constituidos por un conjunto de etapas con
objetivos determinados que permitan:
2. Liberar los distintos componentes mineralógicos
Los minerales metálicos o no-metálicos tienen,
generalmente, leyes muy bajas por lo que es,
necesario recurrir a métodos que permitan
aumentar el contenido de material útil de las menas.
1. Desintegrar la mena
3. Luego separarlos obteniendo
Concentrado: Alta ley de metal útil. Relave o cola: Muy baja ley.
1 2
En el mundo existen alrededor de:
50 Fundiciones
12 Hornos Flash
Outokumpulos que procesan aproximadamente
el 52% de la producción de
cobre fino vía Fundición.
20%se procesa enConvertidoresTeniente
28% en:
- Hornos Flash INCO
- Hornos Reverberos
- Proceso Mitsubishi
- Hornos Eléctricos
otros.
Es el más importante y más
antiguo de los métodos
extractivos de metales utilizado
por el hombre. Hoy en día, entre
el 75 y 80 % del cobre que se
produce en el mundo, se realiza
por la vía de la Fundición
(12.000.000 t aprox.).
Pirometalurgia del CobreRama de la metalurgia en donde los procesos para la
obtención del cobre, se llevan a cabo a temperaturas
normalmente por sobre los 1.200 ºC.
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Fundición Chuquicamata
Hornos de fusión : 2 convertidores Teniente (5m x
22m y 5m x 23m) y 1 horno Flash (8,4x22,4m)
Secado : 5 silos de almacenamiento y mezcla de
concentrado, 2 secadores rotatorios (130 t/h y 150
t/h)
Plantas de oxígeno: 1 Air Liquide (400 t/d)
Convertidores: 4 Peirce-Smith (4,5mx13,2m)
Planta de Moldeo: 3 ruedas OK de 24 moldes (50
t/h)- ánodos 400 kg
Plantas de Acido: 3 Lurgi contacto simple (1720 t/d
c/u)
Limpieza de escoria: 1 horno rotatorios HLE (4,5 x1
2,7m) y 1 horno eléctrico HELE
Hornos de Ánodos: 6 rotatorios (4 – 4,0m x 9,0m
(250t) y 2- 4,6mx9,0m (350t))
8
Cu2S + 2 Cu2O ----- 6 Cu + So2Izquierda a 800°C Derecha a 1200°C
CuFeS2, ZnS, FeS2, PbS, etc
(Revisar Estándar Ambiental y Comunitario, “Emisiones a la Atmosfera”)
Características de
Procesos Extractivos
3. Alta capacidad específica
Metales fundidos inmiscibles en las escorias
1. Bajos requerimientos de energía
Altas tasas de reacción
Ajusta el estado de equilibrio por la selección temperatura para favorecer un
resultado deseado. Ejemplo: la reacción de conversión de metal blanco a
cobre blister por soplado de aire está basado en el estado de equilibrio de la
reacción
4. Separación simple de residuos y metal
Sulfuros metálicos como combustible
2. Descarte de gases de fundición
1. Gases fugitivos
Escorias estables en ambiente natural
Ventajas procesos pirometalúrgicos
Las fuentes de materia prima de la mayoría de los metales no ferrosos son
los sulfuros, ya sea, CuFeS2, ZnS, FeS2, PbS, etc. Al oxidar éstos se emite calor
él que se puede utilizar para reemplazar el proveniente de los combustibles
fósiles.
La inmiscibilidad que existe entre el metal fundido y la escoria oxidada, y
entre la mata sulfurada y la escoria, en muchos de los sistemas no ferrosos,
es un hecho natural que por si mismo, es una simple separación de fases de
bajo costo.
Temperaturas trabajo entre 800 y 1600 °C. Alta velocidad de la reacciones
químicas, la cinética total del proceso controlada por transferencia de masa
(difusión y convección)
Equilibrio de la reacción
Gases de combustión, gases de descarte con polvo, humo y elementos
tóxicos, volumen y composición depende del diseño específico del proceso.
Desventajas procesos pirometalúrgicos
Subproductos gaseosos
Los desechos sólidos, de muchos de los procesos metalúrgicos, son cercanos
a las rocas naturales, y relativamente estables a la lixiviación por el medio
ambiente.
2. Agentes reductores de bajo costo
5. Colección de metales preciosos
9
Escoria
Gases
EscoriaEscoria Escoria
Eje Eje
Settler(Cámara de Separación)
Fusión
Quemadores Settler
To
rre d
e R
eacc
ión
To
rre U
p-T
ake
Settler(Cámara deSeparación)
Sangría
Quemador
Ing
reso
Ing
reso
Salid
aAgua desmineralizada
Cabezales deRefrigeración
Salid
aAgua turbiahacia estanquede chaqueta
Sistema RefrigeraciónChaquetas
Alimentación
AguaSpray
SistemaTorre Spray
AguaSpray
Retorno
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Fundición Chuquicamata
Hornos de fusión : 2 convertidores Teniente (5m x
22m y 5m x 23m) y 1 horno Flash (8,4x22,4m)
Secado : 5 silos de almacenamiento y mezcla de
concentrado, 2 secadores rotatorios (130 t/h y 150
t/h)
Plantas de oxígeno: 1 Air Liquide (400 t/d)
Convertidores: 4 Peirce-Smith (4,5mx13,2m)
Planta de Moldeo: 3 ruedas OK de 24 moldes (50
t/h)- ánodos 400 kg
Plantas de Acido: 3 Lurgi contacto simple (1720 t/d
c/u)
Limpieza de escoria: 1 horno rotatorios HLE (4,5 x1
2,7m) y 1 horno eléctrico HELE
Hornos de Ánodos: 6 rotatorios (4 – 4,0m x 9,0m
(250t) y 2- 4,6mx9,0m (350t))
8
Cu2S + 2 Cu2O ----- 6 Cu + So2Izquierda a 800°C Derecha a 1200°C
CuFeS2, ZnS, FeS2, PbS, etc
(Revisar Estándar Ambiental y Comunitario, “Emisiones a la Atmosfera”)
Características de
Procesos Extractivos
3. Alta capacidad específica
Metales fundidos inmiscibles en las escorias
1. Bajos requerimientos de energía
Altas tasas de reacción
Ajusta el estado de equilibrio por la selección temperatura para favorecer un
resultado deseado. Ejemplo: la reacción de conversión de metal blanco a
cobre blister por soplado de aire está basado en el estado de equilibrio de la
reacción
4. Separación simple de residuos y metal
Sulfuros metálicos como combustible
2. Descarte de gases de fundición
1. Gases fugitivos
Escorias estables en ambiente natural
Ventajas procesos pirometalúrgicos
Las fuentes de materia prima de la mayoría de los metales no ferrosos son
los sulfuros, ya sea, CuFeS2, ZnS, FeS2, PbS, etc. Al oxidar éstos se emite calor
él que se puede utilizar para reemplazar el proveniente de los combustibles
fósiles.
La inmiscibilidad que existe entre el metal fundido y la escoria oxidada, y
entre la mata sulfurada y la escoria, en muchos de los sistemas no ferrosos,
es un hecho natural que por si mismo, es una simple separación de fases de
bajo costo.
Temperaturas trabajo entre 800 y 1600 °C. Alta velocidad de la reacciones
químicas, la cinética total del proceso controlada por transferencia de masa
(difusión y convección)
Equilibrio de la reacción
Gases de combustión, gases de descarte con polvo, humo y elementos
tóxicos, volumen y composición depende del diseño específico del proceso.
Desventajas procesos pirometalúrgicos
Subproductos gaseosos
Los desechos sólidos, de muchos de los procesos metalúrgicos, son cercanos
a las rocas naturales, y relativamente estables a la lixiviación por el medio
ambiente.
2. Agentes reductores de bajo costo
5. Colección de metales preciosos
9
Escoria
Gases
EscoriaEscoria Escoria
Eje Eje
Settler(Cámara de Separación)
Fusión
Quemadores Settler
To
rre d
e R
eacc
ión
To
rre U
p-T
ake
Settler(Cámara deSeparación)
Sangría
Quemador
Ing
reso
Ing
reso
Salid
a
Agua desmineralizada
Cabezales deRefrigeración
Salid
aAgua turbiahacia estanquede chaqueta
Sistema RefrigeraciónChaquetas
Alimentación
AguaSpray
SistemaTorre Spray
AguaSpray
Retorno
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 110
Principios
Procesos Extractivos
Balances Masa y Calor
Reglas Generales:
1. Ley de conservación de materia.
2. Ley de conservación de energía.
Los balances pueden ser escritos en términos de:
- Masa total
- Moles totales
- Masa de una especie en particular
- Masa de una especie atómica
- Moles de especies atómicas
Para un proceso en estado establece / continuo la
acumulación = 0
Entrada Salida
Sistema
(Acumulación)
Entrada = Salida
Entrada Salida
Sistema
(Acumulación)
Entalpía
Pérdidas de Calor
El balance de energía puede ser escrito en
términos de:
- Entalpía de todas las especies (fases) en la
entrada y salida de materiales.
- Cambios relativos de entalpia de todas las
especies con su masa y temperatura.
Entalpía
Entradas Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Entradas
Concentrado (33%RT + 67%Chuqui)
Calcina
Carga Fria
Sílice t/d
Carboncillo t/d
Total
Toneladas
1.864
475
388
176
6
2.909
%
64,09%
16,33%
13,34%
6,05%
0,19%
100%
Otras Entradas
Aire Enriquecido (42% O2) Nm3/h
Nm3/h
47325
Salidas Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Salidas Toneladas
886
1.631
2.517
%
35,2%
64,8%
100%
Metal Blanco
Escoria a HELE
Total
Otras salidas
Gases Boca
Volumen Nm3/h
47.680
% So2
30%
Balance de Cobre Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Salidas Toneladas
886
1.631
2.517
74%
8%
-
Metal Blanco
Escoria a HELE
Total
Balance de Cobre Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Entradas
Concentrado
Calcina
Carga Fria
Total
Alimentación (t)
1.864
475
388
2.727
Ley Cu
28,73%
37,40%
18,81%
28,83%
Ton de Cu
535,4
177,6
72,9
786,1
Ley Cu
655,6
130,4
786,1
Ton de Cu
11
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
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Introducción y Proceso Global Unidad 110
Principios
Procesos Extractivos
Balances Masa y Calor
Reglas Generales:
1. Ley de conservación de materia.
2. Ley de conservación de energía.
Los balances pueden ser escritos en términos de:
- Masa total
- Moles totales
- Masa de una especie en particular
- Masa de una especie atómica
- Moles de especies atómicas
Para un proceso en estado establece / continuo la
acumulación = 0
Entrada Salida
Sistema
(Acumulación)
Entrada = Salida
Entrada Salida
Sistema
(Acumulación)
Entalpía
Pérdidas de Calor
El balance de energía puede ser escrito en
términos de:
- Entalpía de todas las especies (fases) en la
entrada y salida de materiales.
- Cambios relativos de entalpia de todas las
especies con su masa y temperatura.
Entalpía
Entradas Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Entradas
Concentrado (33%RT + 67%Chuqui)
Calcina
Carga Fria
Sílice t/d
Carboncillo t/d
Total
Toneladas
1.864
475
388
176
6
2.909
%
64,09%
16,33%
13,34%
6,05%
0,19%
100%
Otras Entradas
Aire Enriquecido (42% O2) Nm3/h
Nm3/h
47325
Salidas Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Salidas Toneladas
886
1.631
2.517
%
35,2%
64,8%
100%
Metal Blanco
Escoria a HELE
Total
Otras salidas
Gases Boca
Volumen Nm3/h
47.680
% So2
30%
Balance de Cobre Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Salidas Toneladas
886
1.631
2.517
74%
8%
-
Metal Blanco
Escoria a HELE
Total
Balance de Cobre Convertidor Teniente 2 (Escenario Promedio)
Entradas
Concentrado
Calcina
Carga Fria
Total
Alimentación (t)
1.864
475
388
2.727
Ley Cu
28,73%
37,40%
18,81%
28,83%
Ton de Cu
535,4
177,6
72,9
786,1
Ley Cu
655,6
130,4
786,1
Ton de Cu
11
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Entradas Horno Flash (Escenario Promedio)
Entradas
Concentrado (33%RT + 67%Chuqui)
Calcina
Polvos
Sílice t/d
Petroleo t/d
Total
Toneladas
1.511
1.000
49
114
12
2.686
%
56,25%
37,23%
1,82%
4,24%
0,45%
100%
Otras Entradas
Aire Enriquecido (68% O2) Nm3/h
Nm3/h
24.044
Salidas Horno Flash (Escenario Promedio)
Salidas %
52,9%
47,1%
100%
Eje
Escoria
Total
Toneladas
1189
1059
2248
Otras salidas
Gases Boca
Volumen Nm3/h
33.072
% So2
37,1%
Salidas Alimentación (t)
1228
1059
2287
65%
2,5%
-
Metal Blanco
Escoria a HELE
Total
Ley Cu
798,2
26,48
824,6
Ton de Cu
Entradas Toneladas
1511
1000
49
2560
28,73%
37,4%
34%
32,22%
Concentrado (33%RT + 67%Chuqui)
Calcina
Retorno Polvos
Total
Ley Cu
434,06
374
16,66
824,7
Ton de Cu
Balance de Cobre Horno Flash (Escenario Promedio)
Balance de Cobre Horno Flash (Escenario Promedio)
13
12.000.000Para producir
38.000.000concentradosde cobre
toneladasde cobreSe deben fundir a nivel mundial, mas de:
LAS VARIABLES DEL PROCESO DE FUSIÓN O FUSIÓN-CONVERSIÓN
deben adaptarse a las
características
mineralógicas
del concentrado o a las
mezclas que pueden
realizarse entre ellos
para la obtención de un
mejor rendimiento o
productividad.
Ganga Sílice; Alumina; Magnesita; Calcita, etc
Covelina CuS
Calcosina Cu2S
Pirita FeS
Enargita Cu3AsS4
Calcopirita CuFeS2
Bornita Cu5FeS4
Los principales minerales que contienen los concentrados de cobre del tipo sulfurado, son los siguientes:
12
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Entradas Horno Flash (Escenario Promedio)
Entradas
Concentrado (33%RT + 67%Chuqui)
Calcina
Polvos
Sílice t/d
Petroleo t/d
Total
Toneladas
1.511
1.000
49
114
12
2.686
%
56,25%
37,23%
1,82%
4,24%
0,45%
100%
Otras Entradas
Aire Enriquecido (68% O2) Nm3/h
Nm3/h
24.044
Salidas Horno Flash (Escenario Promedio)
Salidas %
52,9%
47,1%
100%
Eje
Escoria
Total
Toneladas
1189
1059
2248
Otras salidas
Gases Boca
Volumen Nm3/h
33.072
% So2
37,1%
Salidas Alimentación (t)
1228
1059
2287
65%
2,5%
-
Metal Blanco
Escoria a HELE
Total
Ley Cu
798,2
26,48
824,6
Ton de Cu
Entradas Toneladas
1511
1000
49
2560
28,73%
37,4%
34%
32,22%
Concentrado (33%RT + 67%Chuqui)
Calcina
Retorno Polvos
Total
Ley Cu
434,06
374
16,66
824,7
Ton de Cu
Balance de Cobre Horno Flash (Escenario Promedio)
Balance de Cobre Horno Flash (Escenario Promedio)
13
12.000.000Para producir
38.000.000concentradosde cobre
toneladasde cobreSe deben fundir a nivel mundial, mas de:
LAS VARIABLES DEL PROCESO DE FUSIÓN O FUSIÓN-CONVERSIÓN
deben adaptarse a las
características
mineralógicas
del concentrado o a las
mezclas que pueden
realizarse entre ellos
para la obtención de un
mejor rendimiento o
productividad.
Ganga Sílice; Alumina; Magnesita; Calcita, etc
Covelina CuS
Calcosina Cu2S
Pirita FeS
Enargita Cu3AsS4
Calcopirita CuFeS2
Bornita Cu5FeS4
Los principales minerales que contienen los concentrados de cobre del tipo sulfurado, son los siguientes:
12
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 114
Pirita FeS FeS + ½ S2 2(g)
Calcosina Cu S Cu S 2 2
Enargita 2 Cu AsS 3 Cu S + As S + S3 4 2 2 3 2(g)
Durante el proceso de fusión, las especies mineralógicas anteriores se descomponen térmicamente de la
siguiente forma:
Bornita 2 Cu FeS 5 Cu S + 2 FeS + ½ S5 4 2 2(g)
Entonces, las reacciones que producen calor (reacciones exotérmicas), son las siguientes:
Calcopirita 2 CuFeS Cu S + FeS + ½ S2 2 2(g)
3 FeS + 5 O2 Fe3O4 + 3 So2
Los Oxidos de Hierro pasan a ser constituyentes de la escoria, en tanto el SO2 es eliminado en los gases.
La cantidad de FeS que se oxida a FeO o a Fe3O4, va a depender básicamente de la cantidad de fundente
(sílice) alimentada y del contenido de Cu en el eje.
Covelina 2 CuS Cu S + ½ S2 2(g)
Todas estas reacciones son endotérmicas, es decir, consumen calor. Sin embargo, en los procesos de
Fusión–Conversión como ocurre en los Hornos Flash, Convertidor Teniente y otros, el Azufre liberado (Azufre
Pirítico), parte del FeS y otros sulfuros, son oxidados, generando grandes cantidades de calor, permitiendo que
estos procesos sean autógenos (no requieren combustible), cuando se enriquece el aire con oxígeno y se
alimenta concentrado seco.
FeS + O2 FeO + So2
½ S2 + O2 So2
Entonces, el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (sobre 1.200 ºC) para lograr el cambio de
estado sólido a líquido. Al pasar al estado líquido, los compuestos que componen los minerales presentes en el
concentrado, se separan, formando dos fases líquidas, una de baja densidad denominada escoria y otra de más
alta densidad que es el eje, ambas inmiscibles entre sí (la separación de estas fases se facilita por estas dos
cualidades). También hay elementos que se eliminan en los gases que abandonan el Horno o Reactor.
LAS REACCIONES
DE OXIDACION
DEL FeS y S (pirítico)
GENERAN CALOR PARA
FUNDIR Y MANTENER LA
TEMPERATURA DEL
PROCESO
La fayalita, es un compuesto que funde a los 3
1200° C, y cuya densidad es de 2,8 g/cm ,
además que es inmiscible con la fase metal.
Formación de Escoria:
La escoria sirve para eliminar el hierro, la ganga y los
constituyentes nocivos o impurezas tales como:
Plomo, Antimonio y el Arsénico.
El FeO formado es un líquido muy reactivo,
particularmente frente al oxígeno y a los refractarios.
Esto significa que en presencia de oxígeno tenderá a
reaccionar, continuando su grado de oxidación. Para
disminuir su reactividad química y evitar la indeseada
formación de magnetita, se hace reaccionar con SiO2,
formando el ortosilicato ferroso, 2 FeO·SiO2 conocido
en el estado sólido como fayalita. La reacción
correspondiente es:
La escoria contiene principalmente silicato de hierro
(fayalita), magnetita, eje atrapado física y
químicamente y otros tipos de silicatos y óxidos.
2 FeO + SiO 2 FeO·SiO2 2
Escoria Escoria
15
Eje Eje Eje Eje Eje
Escoria Escoria
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 114
Pirita FeS FeS + ½ S2 2(g)
Calcosina Cu S Cu S 2 2
Enargita 2 Cu AsS 3 Cu S + As S + S3 4 2 2 3 2(g)
Durante el proceso de fusión, las especies mineralógicas anteriores se descomponen térmicamente de la
siguiente forma:
Bornita 2 Cu FeS 5 Cu S + 2 FeS + ½ S5 4 2 2(g)
Entonces, las reacciones que producen calor (reacciones exotérmicas), son las siguientes:
Calcopirita 2 CuFeS Cu S + FeS + ½ S2 2 2(g)
3 FeS + 5 O2 Fe3O4 + 3 So2
Los Oxidos de Hierro pasan a ser constituyentes de la escoria, en tanto el SO2 es eliminado en los gases.
La cantidad de FeS que se oxida a FeO o a Fe3O4, va a depender básicamente de la cantidad de fundente
(sílice) alimentada y del contenido de Cu en el eje.
Covelina 2 CuS Cu S + ½ S2 2(g)
Todas estas reacciones son endotérmicas, es decir, consumen calor. Sin embargo, en los procesos de
Fusión–Conversión como ocurre en los Hornos Flash, Convertidor Teniente y otros, el Azufre liberado (Azufre
Pirítico), parte del FeS y otros sulfuros, son oxidados, generando grandes cantidades de calor, permitiendo que
estos procesos sean autógenos (no requieren combustible), cuando se enriquece el aire con oxígeno y se
alimenta concentrado seco.
FeS + O2 FeO + So2
½ S2 + O2 So2
Entonces, el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (sobre 1.200 ºC) para lograr el cambio de
estado sólido a líquido. Al pasar al estado líquido, los compuestos que componen los minerales presentes en el
concentrado, se separan, formando dos fases líquidas, una de baja densidad denominada escoria y otra de más
alta densidad que es el eje, ambas inmiscibles entre sí (la separación de estas fases se facilita por estas dos
cualidades). También hay elementos que se eliminan en los gases que abandonan el Horno o Reactor.
LAS REACCIONES
DE OXIDACION
DEL FeS y S (pirítico)
GENERAN CALOR PARA
FUNDIR Y MANTENER LA
TEMPERATURA DEL
PROCESO
La fayalita, es un compuesto que funde a los 3
1200° C, y cuya densidad es de 2,8 g/cm ,
además que es inmiscible con la fase metal.
Formación de Escoria:
La escoria sirve para eliminar el hierro, la ganga y los
constituyentes nocivos o impurezas tales como:
Plomo, Antimonio y el Arsénico.
El FeO formado es un líquido muy reactivo,
particularmente frente al oxígeno y a los refractarios.
Esto significa que en presencia de oxígeno tenderá a
reaccionar, continuando su grado de oxidación. Para
disminuir su reactividad química y evitar la indeseada
formación de magnetita, se hace reaccionar con SiO2,
formando el ortosilicato ferroso, 2 FeO·SiO2 conocido
en el estado sólido como fayalita. La reacción
correspondiente es:
La escoria contiene principalmente silicato de hierro
(fayalita), magnetita, eje atrapado física y
químicamente y otros tipos de silicatos y óxidos.
2 FeO + SiO 2 FeO·SiO2 2
Escoria Escoria
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Eje Eje Eje Eje Eje
Escoria Escoria
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
ESCORIA
*Colores esquemáticos en fundido.
ESCORIA+MAGNETITA+EJE
EJE
Se produce por:- Reacciones Químicas - Materiales Retornados
MAGNETITA
dadisocsiV ed otnem
uA
EJE Capturado
Perdida de EJE por ende Cu.
La presencia de Magnetita en la escoria, puede ser
producto de reacciones químicas o puede provenir de
la carga alimentada en los materiales retornados. Su
formación al interior de los reactores es debido a una
sobreoxidación del fierro, el cual se describe en la
siguiente reacción.
La Magnetita, tiene un punto de fusión de 1.597 °C y
por consiguiente se mantiene sólida en el caso que la
escoria se sature en ella.
La presencia de magnetita en las escorias, las
hace más viscosas, dificultando la separación del eje
y la escoria, teniendo como resultado pérdidas más
altas de Cu.
Formación de Magnetita:
- La separación entre las fases metálica y escoria
Efectos de la Sílice en el baño fundido:
- Disminuye la viscosidad de la escoria.
Las perdidas de cobre por éste fenómeno, también
pueden darse a través de la siguiente reacción
química que se produce en el Horno, debido a la
presencia de magnetita.
El Fundente:
- Disminuye el punto de fusión de la escoria.
Mecanismo Físico de atrapamiento de eje
La alta viscosidad de la escoria es debido a un alto
contenido de Magnetita y genera una baja
temperatura en los líquidos y un exceso de sílice
es más eficiente.
Las pérdidas de cobre por atrapamiento, se deben
principalmente a que partículas de metal no alcanzan
a decantar, normalmente debido a una alta
viscosidad de la escoria.
- Controla la generación de magnetita.
La función del fundente, en este caso la Sílice, es el de
reaccionar con el óxido de fierro, FeO, formado
durante la fusión. Esto para formar una escoria
fundida que pueda ser fácilmente retirada del Horno.
ESCORIAFUNDIDA
Objetivo:
Retirar fácilmente
del horno.
FUNDENTESÍLICE
ÓXIDO DEFIERRO
6 FeO + O2 2 Fe3O4(Magnetita)(Oxígeno)(Wustita)
16
Efectos del Exceso de Sílice:
- Alta viscosidad de la escoria, por exceso de sílice.
- Alto contenido de cobre en la escoria.
- Baño más frío debido a que el exceso de sílice
consume calor adicional.
- Porcentaje de magnetita más bajo en la escoria.
- Porcentaje de magnetita más alto en la escoria.
- Alta viscosidad de la escoria, por exceso de
magnetita.
- Escorias difíciles de procesar por la alta viscosidad.
- Alto contenido de cobre en la escoria.
Las pérdidas de cobre en las escorias se deben
principalmente a dos mecanismos:
Pérdidas de Cobre en la Escoria:
La pérdida química de cobre en la escoria, se debe a la
formación de óxidos de cobre que son muy reactivos y
se combinan fácilmente con la magnetita para formar:
- Ferrita de cobre, Cu2O·Fe3O4
- Magnetita de cobre, CuFe2O4
- Silicato de cobre
El cobre también se encuentra en la escoria formando
óxidos libre, como el Cu2O y CuO, los cuales son
fácilmente reducidos y pueden ser recuperados en el
Horno de Limpieza de Escoria.
1. Mecanismo Químico:
El único modo de recuperar este cobre, es en el Horno
de Limpieza de Escoria, mediante el uso de algún
agente reductor.
Efectos del Déficit de Sílice:
Para disminuir la pérdida química de cobre, hay que
minimizar la formación de óxidos de cobre.
El Cu se encuentra disuelto en la escoria en la forma
de óxido, específicamente como Cu2O. Este tipo de
pérdida es del orden de 20 – 40 %.
- Alto contenido de Magnetita
Las perdidas de cobre por atrapamiento, se deben
principalmente a que partículas de metal no alcanzan a
decantar, normalmente debido a una alta viscosidad
de la escoria.
La alta viscosidad de la escoria tiene las siguientes
causas:
- Baja temperatura de los líquidos.
Las perdidas de cobre por éste fenómeno, también
pueden darse a través de la siguiente reacción química
que se produce en el Horno, debido a la presencia de
magnetita.
La generación de SO2 provoca un efecto llamado
flotación. El burbujeo de SO2 en el baño hacia la
superficie (escoria), arrastra pequeñas partículas de eje.
¿Que es la Espumación?El fenómeno conocido como “espumación”, se
produce cuando el baño fundido, en particular la
escoria, no deja escapar los gases a la misma velocidad
con que se producen. En el caso particular del Horno
Flash, es el resultado de reacciones químicas que se
producen en forma violenta, generando mucho So2.
El Cu se encuentra atrapado en la escoria como
sulfuro, específicamente como eje. Este tipo de
perdida es del orden de 60 – 80 %.
2. Mecanismo Físico:
- Exceso de Sílice.
FeS(l) + 3 Fe3O4(s) = 10 FeO(l) + SO2(g)
17
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Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
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ESCORIA
*Colores esquemáticos en fundido.
ESCORIA+MAGNETITA+EJE
EJE
Se produce por:- Reacciones Químicas - Materiales Retornados
MAGNETITA
dadisocsiV ed otnem
uA
EJE Capturado
Perdida de EJE por ende Cu.
La presencia de Magnetita en la escoria, puede ser
producto de reacciones químicas o puede provenir de
la carga alimentada en los materiales retornados. Su
formación al interior de los reactores es debido a una
sobreoxidación del fierro, el cual se describe en la
siguiente reacción.
La Magnetita, tiene un punto de fusión de 1.597 °C y
por consiguiente se mantiene sólida en el caso que la
escoria se sature en ella.
La presencia de magnetita en las escorias, las
hace más viscosas, dificultando la separación del eje
y la escoria, teniendo como resultado pérdidas más
altas de Cu.
Formación de Magnetita:
- La separación entre las fases metálica y escoria
Efectos de la Sílice en el baño fundido:
- Disminuye la viscosidad de la escoria.
Las perdidas de cobre por éste fenómeno, también
pueden darse a través de la siguiente reacción
química que se produce en el Horno, debido a la
presencia de magnetita.
El Fundente:
- Disminuye el punto de fusión de la escoria.
Mecanismo Físico de atrapamiento de eje
La alta viscosidad de la escoria es debido a un alto
contenido de Magnetita y genera una baja
temperatura en los líquidos y un exceso de sílice
es más eficiente.
Las pérdidas de cobre por atrapamiento, se deben
principalmente a que partículas de metal no alcanzan
a decantar, normalmente debido a una alta
viscosidad de la escoria.
- Controla la generación de magnetita.
La función del fundente, en este caso la Sílice, es el de
reaccionar con el óxido de fierro, FeO, formado
durante la fusión. Esto para formar una escoria
fundida que pueda ser fácilmente retirada del Horno.
ESCORIAFUNDIDA
Objetivo:
Retirar fácilmente
del horno.
FUNDENTESÍLICE
ÓXIDO DEFIERRO
6 FeO + O2 2 Fe3O4(Magnetita)(Oxígeno)(Wustita)
16
Efectos del Exceso de Sílice:
- Alta viscosidad de la escoria, por exceso de sílice.
- Alto contenido de cobre en la escoria.
- Baño más frío debido a que el exceso de sílice
consume calor adicional.
- Porcentaje de magnetita más bajo en la escoria.
- Porcentaje de magnetita más alto en la escoria.
- Alta viscosidad de la escoria, por exceso de
magnetita.
- Escorias difíciles de procesar por la alta viscosidad.
- Alto contenido de cobre en la escoria.
Las pérdidas de cobre en las escorias se deben
principalmente a dos mecanismos:
Pérdidas de Cobre en la Escoria:
La pérdida química de cobre en la escoria, se debe a la
formación de óxidos de cobre que son muy reactivos y
se combinan fácilmente con la magnetita para formar:
- Ferrita de cobre, Cu2O·Fe3O4
- Magnetita de cobre, CuFe2O4
- Silicato de cobre
El cobre también se encuentra en la escoria formando
óxidos libre, como el Cu2O y CuO, los cuales son
fácilmente reducidos y pueden ser recuperados en el
Horno de Limpieza de Escoria.
1. Mecanismo Químico:
El único modo de recuperar este cobre, es en el Horno
de Limpieza de Escoria, mediante el uso de algún
agente reductor.
Efectos del Déficit de Sílice:
Para disminuir la pérdida química de cobre, hay que
minimizar la formación de óxidos de cobre.
El Cu se encuentra disuelto en la escoria en la forma
de óxido, específicamente como Cu2O. Este tipo de
pérdida es del orden de 20 – 40 %.
- Alto contenido de Magnetita
Las perdidas de cobre por atrapamiento, se deben
principalmente a que partículas de metal no alcanzan a
decantar, normalmente debido a una alta viscosidad
de la escoria.
La alta viscosidad de la escoria tiene las siguientes
causas:
- Baja temperatura de los líquidos.
Las perdidas de cobre por éste fenómeno, también
pueden darse a través de la siguiente reacción química
que se produce en el Horno, debido a la presencia de
magnetita.
La generación de SO2 provoca un efecto llamado
flotación. El burbujeo de SO2 en el baño hacia la
superficie (escoria), arrastra pequeñas partículas de eje.
¿Que es la Espumación?El fenómeno conocido como “espumación”, se
produce cuando el baño fundido, en particular la
escoria, no deja escapar los gases a la misma velocidad
con que se producen. En el caso particular del Horno
Flash, es el resultado de reacciones químicas que se
producen en forma violenta, generando mucho So2.
El Cu se encuentra atrapado en la escoria como
sulfuro, específicamente como eje. Este tipo de
perdida es del orden de 60 – 80 %.
2. Mecanismo Físico:
- Exceso de Sílice.
FeS(l) + 3 Fe3O4(s) = 10 FeO(l) + SO2(g)
17
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Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Reacciones Espumantes
Cu2S + 2 Cu2O = 6 Cu + SO2(g)
FeS + 3 Cu2O = 6 Cu + FeO + SO2(g)
Cu2S + 2 Fe3O4 = 6 FeO + 2 Cu + SO2(g)
FeS + 3 Fe3O4 = 10 FeO + SO2(g)
El eje es principalmente una solución de sulfuros de cobre y hierro en
proporciones variables, en la cual se disuelven otros sulfuros metálicos
provenientes de la carga; como son los sulfuros de níquel, cobalto, bismuto,
plomo y zinc.
Formación de Eje
La ley de cobre en el eje, se maneja con el coeficiente de oxígeno, es decir, la
cantidad de oxígeno que se alimenta al Horno en relación a la cantidad de
concentrado. El coeficiente de oxígeno depende también del tipo de
concentrado que se procesa.
En esta solución de sulfuros se disuelven además seleniuros y telururos, tanto
de cobre, como de los Metales Nobles; arseniuros, antimoniuros,
sulfoarseniuros y sulfoantimoniuros de cobre y la casi totalidad de los
Metales Nobles que acompañan a los minerales de cobre. Finalmente,
pueden también encontrarse disueltos pequeñas cantidades de oxígeno,
magnetita y trazas de óxido tales como Al2O3 y SiO2.
18
Aglomeración Barro anódico
Alto horno
Unificación de pequeñas par�culas para formar trozos más grandes o una sola masa. Si se trata de productos sólidos, se emplea el calor a temperatura inferior a la de fusión, o la comprensión. Las aglomeraciones de soluciones se ob�enen por cambios de ph u otro método.
Instalación en la que se funden los minerales de hierro, que consta de tres partes esenciales: la cuba, el etalaje y el crisol. En su parte superior se introducen los minerales de hierro, coque y calizas que al fundirse descienden a la parte baja del horno, donde la temperatura es muy elevada. Las escorias que sobrenadan en la superficie del metal fundido se descargan periódicamente. El hierro, libre de oxigeno, se enriquece con carbono por la presencia de combus�ble, y se recoge en el crisol.
Calentar prolongadamente un material con el fin de eliminar las partes volá�les que con�ene o que se forman en presencia del oxigeno.
Calcinar
Burbuja o ampolla en inglés, es el nombre del cobre obtenido de ejes de cobre a alta temperatura mediante oxidación de sus impurezas, por medio de aire a presión. Su pureza es de 99,2% a 99,4% y esta acompañados de metales nobles.
Residuo proveniente de los ánodos, que se produce mediante la refinación electrolí�ca, compuesto por aquellos elementos no solubles en el electrolito y del cual se recuperan los metales nobles.
Blister
Conceptos Generales
Glosario Técnico
19
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Reacciones Espumantes
Cu2S + 2 Cu2O = 6 Cu + SO2(g)
FeS + 3 Cu2O = 6 Cu + FeO + SO2(g)
Cu2S + 2 Fe3O4 = 6 FeO + 2 Cu + SO2(g)
FeS + 3 Fe3O4 = 10 FeO + SO2(g)
El eje es principalmente una solución de sulfuros de cobre y hierro en
proporciones variables, en la cual se disuelven otros sulfuros metálicos
provenientes de la carga; como son los sulfuros de níquel, cobalto, bismuto,
plomo y zinc.
Formación de Eje
La ley de cobre en el eje, se maneja con el coeficiente de oxígeno, es decir, la
cantidad de oxígeno que se alimenta al Horno en relación a la cantidad de
concentrado. El coeficiente de oxígeno depende también del tipo de
concentrado que se procesa.
En esta solución de sulfuros se disuelven además seleniuros y telururos, tanto
de cobre, como de los Metales Nobles; arseniuros, antimoniuros,
sulfoarseniuros y sulfoantimoniuros de cobre y la casi totalidad de los
Metales Nobles que acompañan a los minerales de cobre. Finalmente,
pueden también encontrarse disueltos pequeñas cantidades de oxígeno,
magnetita y trazas de óxido tales como Al2O3 y SiO2.
18
Aglomeración Barro anódico
Alto horno
Unificación de pequeñas par�culas para formar trozos más grandes o una sola masa. Si se trata de productos sólidos, se emplea el calor a temperatura inferior a la de fusión, o la comprensión. Las aglomeraciones de soluciones se ob�enen por cambios de ph u otro método.
Instalación en la que se funden los minerales de hierro, que consta de tres partes esenciales: la cuba, el etalaje y el crisol. En su parte superior se introducen los minerales de hierro, coque y calizas que al fundirse descienden a la parte baja del horno, donde la temperatura es muy elevada. Las escorias que sobrenadan en la superficie del metal fundido se descargan periódicamente. El hierro, libre de oxigeno, se enriquece con carbono por la presencia de combus�ble, y se recoge en el crisol.
Calentar prolongadamente un material con el fin de eliminar las partes volá�les que con�ene o que se forman en presencia del oxigeno.
Calcinar
Burbuja o ampolla en inglés, es el nombre del cobre obtenido de ejes de cobre a alta temperatura mediante oxidación de sus impurezas, por medio de aire a presión. Su pureza es de 99,2% a 99,4% y esta acompañados de metales nobles.
Residuo proveniente de los ánodos, que se produce mediante la refinación electrolí�ca, compuesto por aquellos elementos no solubles en el electrolito y del cual se recuperan los metales nobles.
Blister
Conceptos Generales
Glosario Técnico
19
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
El producto de fusión de minerales sulfurados o de concentración de cobre, compuesto principalmente de sulfuros de cobre y hierro.
Instalación en que se funden los metales o en que se ob�ene el metal de los productos intermedios de su elaboración en forma casi pura.
Fundición
Horno de reverbero Horno cons�tuido por una cámara baja, en cuyo suelo se coloca el material. La llama producida por el combus�ble se dirige al techo o bóveda, reverbera enviando un elevado porcentaje de calor hacia el material.
Mata de cobre
Refinación electrolí�ca
Tostación Calcinación, calentamiento de minerales o productos que los contengan, a temperaturas elevadas en condiciones controladas, en general con el fin de transformar los sulfuros en óxidos o sulfatos. Pirometalurgia.
Precipitación de cobre puro sobre el cátodo de una celda electrolí�ca, en el cual se usa cobre puro como ánodo, y como electrolito una solución de sal de cobre generalmente sulfato.
Cátodo de cobre Cobre depositado en la superficie de la placa par�dora de cobre, durante la electrólisis. Tiene un peso aproximado de 75 kg. y una pureza de un 99,9% ./Electrodo al cual llega la corriente eléctrica posi�va que pasa a través del baño electrolí�co y en el cual se depositan los metales o el hidrógeno.
Eje de cobre
Sustancia que facilita la fusión de otro cuerpo. Por lo general se trata de par�culas químicas que se agregan a la carga de un horno de fusión con el fin de que se combine con la ganga formando una escoria fácilmente fundible , que flote sobre la masa metálica.
Fundente
Extracción por solventes Proceso que consiste en poner en contacto un reac�vo de origen orgánico (derivado del petróleo) con una solución impura, para extraer de ésta selec�vamente el cobre, dejando atrás las impurezas. En una segunda etapa, el reac�vo cargado con cobre es puesto en contacto con una solución acuosa de sulfato de cobre y alto contenido de ácido (electrolito), que descarga el reac�vo, obteniéndose una solución suscep�ble de ser usada en la recuperación electrolí�ca.
Flotación con espuma
Escoria
Separación de minerales metálicos de la ganga. El mineral finalmente molido se somete a la flotación suspendido en agua que con�ene , además , pequeñas can�dades de reac�vos. Mediante la introducción de aire , la agitación o la combinación de ambas operaciones , se produce una espuma a la que pasan las par�culas minerales metálicas hidrófobas, mientras la ganga mojada queda en el líquido decantado.
Método de separación de un metal de la solución de unas de sus sales, por medio de la corriente eléctrica. Esta , al pasar por la solución, da como resultado la depositación de las sustancias en el cátodo, lámina metálica que lleva la corriente a la solución.
Escorial
Electrolisis
Producto desechado en la fundición y refinación de minerales y metales. En ambos procesos se extraen de ellos las impurezas o materias extrañas, la escoria , compuesta de silicatos y de materias calcáreas o de mezclas de tales sustancias.
Botadero de las materias que no �enen valor comercial.
Cobre liquido, producto del proceso de fusión en los hornos de reverbero. Tiene una pureza del 50% e incluye par�culas de oro, plata, pla�no, azufre y hierro. También recibe el nombre “mate de cobre”.
20 21
Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
El producto de fusión de minerales sulfurados o de concentración de cobre, compuesto principalmente de sulfuros de cobre y hierro.
Instalación en que se funden los metales o en que se ob�ene el metal de los productos intermedios de su elaboración en forma casi pura.
Fundición
Horno de reverbero Horno cons�tuido por una cámara baja, en cuyo suelo se coloca el material. La llama producida por el combus�ble se dirige al techo o bóveda, reverbera enviando un elevado porcentaje de calor hacia el material.
Mata de cobre
Refinación electrolí�ca
Tostación Calcinación, calentamiento de minerales o productos que los contengan, a temperaturas elevadas en condiciones controladas, en general con el fin de transformar los sulfuros en óxidos o sulfatos. Pirometalurgia.
Precipitación de cobre puro sobre el cátodo de una celda electrolí�ca, en el cual se usa cobre puro como ánodo, y como electrolito una solución de sal de cobre generalmente sulfato.
Cátodo de cobre Cobre depositado en la superficie de la placa par�dora de cobre, durante la electrólisis. Tiene un peso aproximado de 75 kg. y una pureza de un 99,9% ./Electrodo al cual llega la corriente eléctrica posi�va que pasa a través del baño electrolí�co y en el cual se depositan los metales o el hidrógeno.
Eje de cobre
Sustancia que facilita la fusión de otro cuerpo. Por lo general se trata de par�culas químicas que se agregan a la carga de un horno de fusión con el fin de que se combine con la ganga formando una escoria fácilmente fundible , que flote sobre la masa metálica.
Fundente
Extracción por solventes Proceso que consiste en poner en contacto un reac�vo de origen orgánico (derivado del petróleo) con una solución impura, para extraer de ésta selec�vamente el cobre, dejando atrás las impurezas. En una segunda etapa, el reac�vo cargado con cobre es puesto en contacto con una solución acuosa de sulfato de cobre y alto contenido de ácido (electrolito), que descarga el reac�vo, obteniéndose una solución suscep�ble de ser usada en la recuperación electrolí�ca.
Flotación con espuma
Escoria
Separación de minerales metálicos de la ganga. El mineral finalmente molido se somete a la flotación suspendido en agua que con�ene , además , pequeñas can�dades de reac�vos. Mediante la introducción de aire , la agitación o la combinación de ambas operaciones , se produce una espuma a la que pasan las par�culas minerales metálicas hidrófobas, mientras la ganga mojada queda en el líquido decantado.
Método de separación de un metal de la solución de unas de sus sales, por medio de la corriente eléctrica. Esta , al pasar por la solución, da como resultado la depositación de las sustancias en el cátodo, lámina metálica que lleva la corriente a la solución.
Escorial
Electrolisis
Producto desechado en la fundición y refinación de minerales y metales. En ambos procesos se extraen de ellos las impurezas o materias extrañas, la escoria , compuesta de silicatos y de materias calcáreas o de mezclas de tales sustancias.
Botadero de las materias que no �enen valor comercial.
Cobre liquido, producto del proceso de fusión en los hornos de reverbero. Tiene una pureza del 50% e incluye par�culas de oro, plata, pla�no, azufre y hierro. También recibe el nombre “mate de cobre”.
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Se usa para desoxidar el acero y para controlar el tamaño de grano. El control del tamaño se hace formando una dispersión fina con nitrógeno y oxígeno que restringe el crecimiento de grano de la austenita. El aluminio es también un formador de nitruros extremadamente efectivo en aceros para nitruración.
CARBONO - C
ALUMINIO –Al
AZUFRE – SAfecta la resistencia transversal y la resistencia al impacto. En menor medida, afecta las propiedades longitudinales. Aparece primariamente como inclusiones de sulfuro de manganeso. El Azufre se agrega, típicamente, para mejorar la maquinabiidad.
BORO – BUsualmente se agrega entre 0,0005 y 0,003 % para aumentar significativamente la templabilidad, especialmente en aceros de bajo Carbono. No afecta la resistencia de la ferrita, por lo tanto no sacrifica ductilidad, formabilidad o maquinabilidad, en el estado recocido.
CALCIO – CaSe usa en ciertos aceros para controlar la forma, tamaño y distribución de inclusiones de óxidos y sulfuros. Los beneficios incluyen mejoras en ductilidad, maquinabilidad y resistencia al impacto.
Es el elemento aleante más importante, esencial para la formación de cementita, perlita, esferoidita, bainita y martensita hierro-carbono. Comparando aceros con microestructuras similares, con contenidos crecientes de carbono de hasta aproximadamente 0,60 %, se incrementan la resistencia, la dureza, la templabilidad y la temperatura de transición dúctil-frágil. La tenacidad y la ductilidad de los aceros perlíticos disminuyen con un aumento del contenido de carbono.
GLOSARIO DE TÉRMINOS METALÚRGICOS
Elementos de aleación
Glosario de TérminosMetalúrgicos
CROMO – Cr
COBRE – CuPerjudica la trabajabilidad en caliente y la subsecuente calidad superficial. Se usa en algunos aceros para mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica.
PLOMO – PbMejora la maquinabilidad. No se disuelve en el acero y permanece como glóbulos. Las consecuencias ambientales han resultado en una disminución del uso de plomo en la industria del acero.
MANGANESO – Mn
Se usa en aceros de baja aleación para aumentar 1) resistencia a corrosión y oxidación, 2) resistencia a altas temperaturas, 3) templabilidad y 4) resistencia a la abrasión en aceros de alto carbono. Aceros aleados solamente con cromo son susceptibles a fragilización por revenido y pueden ser frágiles.
Es importante dado que desoxida el acero líquido y facilita el trabajado en caliente al reducir la fragilidad en caliente. Se combina con el Azufre formando inclusiones de MnS que aumentan la maquinabilidad. Contribuye a la eficacia del normalizado, a la formación de perlita y baja la temperatura Ms aumentando, en consecuencia, la probabilidad de formar austenita retenida.
NITRÓGENO – N
MOLIBDENO – Mo
Aumenta la resistencia, dureza y maquinabilidad, pero reduce la tenacidad y la ductilidad. En aceros calmados al Aluminio, el Nitrógeno se combina con el Aluminio proporcionando control de tamaño de grano, mejorando resistencia y tenacidad. El Nitrógeno reduce el efecto del Boro sobre la templabilidad.
NÍQUEL – Ni
NIOBIO – Nb
Generalmente restringido a menos de 0,04 %, para minimizar su efecto negativo sobre ductilidad y tenacidad. Algunos aceros pueden contener niveles superiores para mejorar maquinabilidad, resistencia mecánica o resistencia a la corrosión atmosférica.
Baja la temperatura de transición y aumenta la resistencia de aceros de bajo carbono. Aumenta la resistencia a temperaturas elevadas, produce tamaños de grano más finos y forma carburos estables, disminuyendo la templabilidad.
FÓSFORO – P
Aumenta la templabilidad y ayuda a mantener la templabilidad especificada. Aumenta la resistencia aaltas temperaturas y a la termofluencia (creep). Se requieren temperaturas más altas para el ablandamiento de aceros al molibdeno templados.
Se usa en aceros de baja aleación para reducir la sensibilidad a variaciones en el tratamiento térmico y las distorsiones y fisuraciones en el templado. También aumenta la templabilidad y la tenacidad a bajas temperaturas.
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UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
Se usa para desoxidar el acero y para controlar el tamaño de grano. El control del tamaño se hace formando una dispersión fina con nitrógeno y oxígeno que restringe el crecimiento de grano de la austenita. El aluminio es también un formador de nitruros extremadamente efectivo en aceros para nitruración.
CARBONO - C
ALUMINIO –Al
AZUFRE – SAfecta la resistencia transversal y la resistencia al impacto. En menor medida, afecta las propiedades longitudinales. Aparece primariamente como inclusiones de sulfuro de manganeso. El Azufre se agrega, típicamente, para mejorar la maquinabiidad.
BORO – BUsualmente se agrega entre 0,0005 y 0,003 % para aumentar significativamente la templabilidad, especialmente en aceros de bajo Carbono. No afecta la resistencia de la ferrita, por lo tanto no sacrifica ductilidad, formabilidad o maquinabilidad, en el estado recocido.
CALCIO – CaSe usa en ciertos aceros para controlar la forma, tamaño y distribución de inclusiones de óxidos y sulfuros. Los beneficios incluyen mejoras en ductilidad, maquinabilidad y resistencia al impacto.
Es el elemento aleante más importante, esencial para la formación de cementita, perlita, esferoidita, bainita y martensita hierro-carbono. Comparando aceros con microestructuras similares, con contenidos crecientes de carbono de hasta aproximadamente 0,60 %, se incrementan la resistencia, la dureza, la templabilidad y la temperatura de transición dúctil-frágil. La tenacidad y la ductilidad de los aceros perlíticos disminuyen con un aumento del contenido de carbono.
GLOSARIO DE TÉRMINOS METALÚRGICOS
Elementos de aleación
Glosario de TérminosMetalúrgicos
CROMO – Cr
COBRE – CuPerjudica la trabajabilidad en caliente y la subsecuente calidad superficial. Se usa en algunos aceros para mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica.
PLOMO – PbMejora la maquinabilidad. No se disuelve en el acero y permanece como glóbulos. Las consecuencias ambientales han resultado en una disminución del uso de plomo en la industria del acero.
MANGANESO – Mn
Se usa en aceros de baja aleación para aumentar 1) resistencia a corrosión y oxidación, 2) resistencia a altas temperaturas, 3) templabilidad y 4) resistencia a la abrasión en aceros de alto carbono. Aceros aleados solamente con cromo son susceptibles a fragilización por revenido y pueden ser frágiles.
Es importante dado que desoxida el acero líquido y facilita el trabajado en caliente al reducir la fragilidad en caliente. Se combina con el Azufre formando inclusiones de MnS que aumentan la maquinabilidad. Contribuye a la eficacia del normalizado, a la formación de perlita y baja la temperatura Ms aumentando, en consecuencia, la probabilidad de formar austenita retenida.
NITRÓGENO – N
MOLIBDENO – Mo
Aumenta la resistencia, dureza y maquinabilidad, pero reduce la tenacidad y la ductilidad. En aceros calmados al Aluminio, el Nitrógeno se combina con el Aluminio proporcionando control de tamaño de grano, mejorando resistencia y tenacidad. El Nitrógeno reduce el efecto del Boro sobre la templabilidad.
NÍQUEL – Ni
NIOBIO – Nb
Generalmente restringido a menos de 0,04 %, para minimizar su efecto negativo sobre ductilidad y tenacidad. Algunos aceros pueden contener niveles superiores para mejorar maquinabilidad, resistencia mecánica o resistencia a la corrosión atmosférica.
Baja la temperatura de transición y aumenta la resistencia de aceros de bajo carbono. Aumenta la resistencia a temperaturas elevadas, produce tamaños de grano más finos y forma carburos estables, disminuyendo la templabilidad.
FÓSFORO – P
Aumenta la templabilidad y ayuda a mantener la templabilidad especificada. Aumenta la resistencia aaltas temperaturas y a la termofluencia (creep). Se requieren temperaturas más altas para el ablandamiento de aceros al molibdeno templados.
Se usa en aceros de baja aleación para reducir la sensibilidad a variaciones en el tratamiento térmico y las distorsiones y fisuraciones en el templado. También aumenta la templabilidad y la tenacidad a bajas temperaturas.
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Alex Bellido Yáñez - Diseño Instruccional y Mediatización de Contenidos
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
UNIDAD INTRODUCTORIA
Introducción y Proceso Global Unidad 1
SILICIO – Si
Se agrega a los aceros al Boro, ya que se combina con Oxígeno y Nitrógeno, incrementando la efectividad del Boro. Como nitruro de titanio provee control del tamaño de grano a elevadas temperaturas en aceros microaleados. En exceso el titanio perjudica la maquinabilidad y la limpieza interna.
Es uno de los principales desoxidantes; la cantidad depende de la práctica de desoxidación. Aumenta levemente la resistencia de la ferrita sin pérdidas serias de ductilidad. En cantidades grandes, aumenta la resistencia a la oxidación en aire hasta 500ºF y disminuye las pérdidas por histéresis magnética.
Se agrega para modificar el tipo, morfología y distribución de las inclusiones de sulfuros. Las inclusiones resultantes son más finas y retienen su forma elipsoidal luego del trabajando en caliente, mejorando las propiedades transversales.
TELURIO – Te
TITANIO – Ti
VANADIO – VInhibe el crecimiento de grano durante el tratamiento térmico, mejorando la resistencia y la tenacidad de los aceros templados y revenidos. Adiciones de hasta 0,05 % aumentan la templabilidad, en tanto que contenidos mayores reducen la templabilidad por formación de carburos. El Vanadio se usa en aceros ferrítico-perlíticos microaleados para aumentar la resistencia por precipitación de carbonitruros.
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