Equipos pirometalúrgicos

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Contenido

I.        Introducción        3

II.        Objetivo        3

III.        Desarrollo        3

IV.        Conclusiones        3

V.        Referencias bibliográficas        3

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1. Introducción

Si bien todos los procesos son importantes para poder obtener el producto final, pero no podemos llegar sin antes mencionar qué es la etapa de refinación o moldeo ya que, sin esto no logramos la obtención como producto de la materia prima.

En esta investigación abordaremos las etapas en la cual destacaremos los hornos que nos permiten llevar a cabo la refinación, para saber más indagaremos en las características, variables, parámetros, partes y operación de los equipos que involucran este proceso.

Destacaremos la importancia que implica la temperatura dentro de los hornos y en la rueda de moldeo.

Para saber que es lo que ocurre dentro de los hornos investigaremos que tipo y cuales son las reacciones químicas que ocurren en el transcurso de esta etapa.

1. Desarrollo

Etapa, definición y objetivo del equipo.

Tiene que ver con la descripción general del equipo describir en su respectiva etapa, definir el equipo o equipos mínimo 3 equipos por etapa

La pirometalurgia del cobre se realiza por lo general a partir de un concentrado proveniente de flotación, principalmente usando (Calcopirita) o mineral de Cu, Fe y S y como veremos mas adelante el cobre puede ser separado en diferentes etapas a altas temperaturas y condiciones de oxidación de los elementos que lo acompañan es decir el hierro y azufre.

Sus principales características son:

• Grandes velocidades de reacción, la alta temperatura del proceso aumenta la velocidad de reacción esto implica que existen menores tiempo de residencia en el reactor permitiendo que los procesos de producción sean masicos.
• El control de la temperatura puede usarse para alterar el equilibrio de la reacción ya que los rangos que se usan en pirometalurgia son tan grandes que las reacciones se manipulan para obtener los productos deseados. 
• Las reacciones de oxidación de azufre contenidos en el concentrado calcopiritico es un proceso altamente exotérmico. Es decir, libera energía para reducir el consumo de combustible durante el proceso.
• Los flujos involucrados son altamente concentrados en el metal si se esta trabajando previamente de flotación 
• En estado líquido la mayoría de los metales e interés como oro cobre platino, etc. Son inmiscibles con la escoria no se mezclan con y hierro.
• Los procesos pirometalúrgicos originan subproductos gaseoso principalmente dióxido de azufre que debe ser procesado en la planta de ácido obteniendo ácido sulfúrico.
• Las escorias metalúrgicas son relativamente estables en el medioambiente natural esto permite ser descartada sin problemas medioambientales, aunque ahora se ha considerado retratarlas.
• Las ventajas de este proceso es los bajos costos energéticos, se utilizan reductores económicos como agregarse sílice, separación de metal y residuos en un proceso simple y económico y por último el descarte de desechos sólidos es bastante simple.
• Desventajas es su producción de gases y su costoso tratamiento de estos y control que es sumamente caro.

La etapa de fundición empieza en la recepción y clasificación del concentrado de cobre, y finaliza en la producción de ánodos de 99,6% a 99,7%, este tiene por objetivo separar el concentrado de Cu de otras impurezas y minerales. Para que este proceso se lleve a cabo se realiza en hornos basculantes en donde se obtiene la escoria y la mata de Cobre que contiene 45 a 48% de Cu, este producto se lleva a hornos convertidores donde se separa el azufre y el fierro obteniéndose metal blanco que contiene 70 a 75% de Cu, este producto es llevado a un proceso de conversión desde donde se obtiene el Cu blíster que tiene un 965 de Cu. Este cobre es llevado al proceso de pirorrefinación donde se obtiene el cobre anódico que contiene 96,6 a 96,7% de Cobre.

En el proceso de refinación a fuego podemos distinguir dos etapas la oxidación y reducción:

En la etapa de oxidación de cobre se sopla aire al cobre fundido para remover selectivamente y escorificar impurezas como hierro zinc aluminio silicio y magnesio remanentes. mientras otras son fijadas en la fase gaseosa como azufre plomo zinc y cadmio. La escoria es retirada al final del proceso de oxidación el cual continua hasta que no haya más formación de escorias y empieza a notarse el óxido cuproso sobre el baño otro elemento que se desea eliminar es el arsénico agregando carbonato sódico y carbonato de calcio.

En la etapa de reducción una vez que es retirado el azufre por medio de la oxidación con la inyección de oxígeno es necesario retirar el remanente de oxígeno disuelto por lo que es necesario agregar un reductor gaseoso que es gas natural con aire lo cual formara monóxido de oxígeno y vapor de agua. El producto final se vierte sobre un molde donde se deja enfriar para solidificar, recibiendo el nombre de ánodo de cobre con una alta pureza del 99,6% de Cobre.

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Ilustración 1: Diagrama de proceso de refinación a fuego del cobre

En la etapa de moldeo tiene como objetivo proporcionar una corrosión uniforme. recibir el cobre liquido y pasarlo a cobre solido además de cumplir con los distintos tipos y tamaños con superficies suaves, peso y espesor uniformes, que se requiera cumplir para su comercialización.

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Ilustración 2.:  Rueda de Moldeo

Equipos utilizados en la etapa de refino a fuego tenemos: el horno rotatorio o reverberos de Refino a fuego. y se efectúa en hornos de tipo basculante o estacionario (tipo reverbero) en etapas secuenciales de proceso.

Características del equipo: Dimensiones aproximadas, Partes-componentes principales, Materiales fabricación internos y externos (ejemplo ladrillos refractarios).

Operación del equipo: Balance de masa y balance de energía, Índices y Parámetros Operacionales, Ejemplos del control y problemas operacionales.

Control de temperatura, Reacciones Químicas principales y secundarias.

bien gracias a la temperatura ocurre este proceso y la mayoría de las etapas que conllevan los procesos pirometalúrgicos, la temperatura es uno de los factores a controlar ya que de superar el nivel de calor puede provocar daños a los hornos que se ocupan en esta etapa.

Se sabe que esta variable se puede medir y controlar y que los accesorios que permiten esto son sensores de temperatura tales como termocuplas, termopares, pirómetros, entre otros.

En los hornos basculantes se ocupa la termocupla para tomar la temperatura al baño de cobre líquido, este accesorio consiste básicamente en una lanza conectada a un equipo de indicación de temperatura con pantalla digital. A la lanza se le ajusta un tubo de cartón prensado, en cuya punta se encuentra la termocupla que viene siendo un sensor en palabras más técnicas.

El encargado de controlar la temperatura es el operador del horno, cuya temperatura oscila entre los 1.260 a 1.290 °C, de no alcanzar esta temperatura el operador debe colocar los parámetros para calentar hasta alcanzar la temperatura deseada, si es que se tiene una temperatura demasiada alta el operador debe apagar el horno y controlar la temperatura a medida que vaya enfriando el equipo.

En los hornos reverberos se utilizaban los termopares, estos generaban una tensión eléctrica en función de la temperatura, para controlar la temperatura se utiliza un quemador de baja temperatura de llama que evita el sobrecalentamiento también se emplean diseños para estos quemadores, igual se puede disminuir la temperatura mediante la inyección de aire frio.

Para el afino del hierro se utiliza un horno de cuchara, este horno utiliza un sensor pirómetro para medir la temperatura debido a que tiene más precisión y al ser un sensor sin contacto se utiliza en este tipo de hornos porque la temperatura es demasiado alta oscilando los 2.000 °C. para controlar la temperatura se utiliza un caudal de refrigeración ya que este horno cuenta con circuitos de refrigeración.

El proceso de refinación a fuego para producir Cu anódico o RAF involucra una serie de etapas y tratamientos para eliminar impurezas que están presentes en el cobre blíster, cabe destacar que la refinación de cobre es un proceso discontinuo, estas etapas de efectúan en hornos basculantes, hornos estacionarios o hornos reverbero y en hornos cilíndricos con 6 toberas aproximadamente.

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