Manual del fundidor

MANUAL  DEL FUNDIDOR

Este documento tiene  como objetivo entregar los conocimientos teóricos básicos a las personas que laboran en la Fundición  de cobre , el gran merito que busco es que sea en un idioma de fácil entendimiento para los operadores. Aprovechando la   experiencia acumulada por ellos a través de los años, en la piró metalurgia del cobre, permitiéndoles conocer y explorar lo que no ven sus sentidos prácticos y poder optimizar su gestión, logrando una mejor eficiencia en sus procesos, mejorando su calidad de vida, mejorando su auto-estima mediante un mejor y más eficiente  control de  su operación y por último mejorando continuamente su gestión y autonomía.

Creo que esa es la visión del trabajador del futuro, el que en definitiva inclinara la balanza respecto al éxito o fracaso de cualquier negocio. Por lo que es y será determinante que las empresas busquen, promover, aprovechar y fortalecer  los talentos de sus trabajadores.

Proceso Fusión Flash

Proceso

Este proceso se realiza en un horno estático de forma rectangular ,17x5,7x1,9 mt. Con sangrías habilitadas  para la evacuación de los líquidos generados (Eje, Escoria) y con dos torres cilíndricas, que son utilizadas para realizar la fusión de concentrados (Torre de Reacción) y para evacuación de los gases generados (Torre salida de gases)

Este horno esta revestido con chaquetas refrigeradas en sus paredes hasta un 1,2 metro de altura (máximo nivel del baño) y en las mitad inferior de  las torres (unión con bóveda, setter) Esta capacidad de evacuación de calor permite una mayor vida útil de los ladrillos refractarios que forman la estructura del horno.

El proceso de fusión de concentrados de cobre, esta sustentado  en el aprovechamiento térmico, producido por la oxidación (quema) de parte del Azufre y  Fe. Contenido en los mismos concentrados. La cantidad  de estos elementos a oxidar va a depender de:

1.- Composición Química de los concentrados.(calidad de los concentrados)

Nosotros trabajamos con concentrados relativamente limpios y de composición mineralogía estables.  Cabe resaltar que un concentrado con mayor cantidad de azufre y Fe. Son más exotérmico (aportan más calor o son más blandos para fundir) .

2.- Ley de cobre en el eje a producir.(coef. de oxigeno)esto define la cantidad de S y Fe a oxidar.

3.- T° de fases y gases a producir.(% de oxigeno en aire de proceso)  

La fusión de concentrados se realiza en interior Torre de Reacción y para una optima quema o formación de llama , se requiere de las siguientes condiciones:

• T° del horno sobre 1200 °C
• Concentrados con menos de 0,2 % de humedad(agua)
• Alta concentración de oxigeno gaseoso en interior torre.(coef.oxigeno /  %  enriquecimiento de aire proceso)
• Optima dosificación de aire de distribución(formación de paragua en llama)
• Optima dosificación de GN o O2 téc. En base lanza(atomizador)
• Tiraje de horno en –1mmca(evitar arrastre de carga seca en los gases).
• Centrado y nivelación de Lanza de quemador respecto a torre de reacción.

       -    Optima distribución de la carga al quemador (concéntrica)

En términos sencillos cuando se quema óptimamente el azufre y el fierro, deseado esta reacción química, genera tanto calor (reacción muy exotérmica) que termina fundiendo todo el grano de concentrado.

El tiempo que demora esta reacción es muy rápida (prácticamente instantánea) , es por esto que se le denomina flash. y se produce entre los 80 y 170 cm. bajo la lanza del quemador.  Las T° generadas en esta reacción permiten soportar térmicamente casi en su totalidad al horno Flash.(proceso autógeno) requiere de muy poco soporte térmico, prácticamente para mantener T° optima en la escoria y  evitar acresionamiento en la  torre salida de gases y marco caldera.(evitar zonas frías)

El Horno flash genera 3 productos :

1.- Eje o Mata

Es un compuesto químico doble  de   sulfuro de fe y sulfuro doble de cu. ( FE S ,CU2 S )

Producto de la oxidación(eliminación) de parte del azufre y fierro de los concentrados  , se termina concentrando en cobre (aumento de ley de cu )obviamente disminuyendo su volumen(más concentrado en cu.) y aumentando su densidad(peso especifico).

La ley del eje  es determinada por el coef. de O2.  y obedece a un criterio ya sea operacional (producción/recuperación metalúrgica) o calidad de los concentrados(stock) o una mezcla de ambos.

La temperatura del eje debe estar en 1250 °C .

La  ley de cobre en el eje es crucial para lograr una óptima operación de la fundición. Ejem.

A mayor ley de cobre en el  Eje

Se produce menos volumen en HF , aumenta la generación de escoria hacia HLE , disminuye los tiempos de tratamientos en Conversión y de consumo de carga fría, aumenta la generación de circulantes en todos los procesos.afectando negativamente la recuperación metalúrgica.

La ley  de eje óptima para esta fundición es de 62 a 64 % de cu.

2.- Escoria

Es un compuesto químico  que contiene mayoritariamente fierro  y  sílice y en menor grado magnetita, cobre y otras impurezas. ( Fe2 SiO4 )

La escoria es un silicato ferroso , cuya formación  busca el retiro de fe oxidado en el proceso de fusión , acomplejándolo con sílice , bajando su punto de fusión  y su densidad para que logre “flotar sobre el eje” en el interior del Horno . Esto es conocido como separación de fases o inmisibilidad de los líquidos.

Esto permite su evacuación del Horno por sangrías dispuestas a direntes niveles.

La escoria debe estar a una T° sobre los 1280 °C y con contenidos de magneta inferior al 10 % ya que esta directa y proporcionalmente relacionada con el contenido de cobre. A mayor magneta mayor contenido  de cu. En la escoria.

3.- Gases

Este gas es mayoritariamente anhídrido sulfuroso (SO2 )en altas concentración >40 % y va a una  temperatura  de 1350 °C aprox.

En este flujo de gases van partículas  de concentrados que no se lograron fundir y van en un estado mixto liquido/sólido (pastoso) o semi fundido , y que al encontrarse (impactar) en una zona fría del horno se adhieren de inmediato formando acresiones.

Estas partículas van deficitarias en oxigeno  por lo que se inyecta O2 adicional en bóveda horno para que logre fundirse (terminar de oxidarse) antes de salir del horno y pueda escurrir como gota al baño.

El arrastre de polvo esta asociado a la eficiencia de operación del quemador de concentrado. Por lo que es vital su diseño y control operacional en línea (limpieza constante ,parámetros operativos ,etc.).

Tren de Gases

La Caldera tiene como propósito  bajar T° de los gases de 1350 a 450 °C  , recuperar el concentrado no fundido(polvo) grueso en zona de radiación y de menor tamaño en zona de convección., mediante la sulfatación por aporte de oxigeno y a menor T° el polvo retorna a su condición original o sea al estado sólido, precipitándose a sistemas de evacuación(rastras)Además la caldera  genera vapor  a alta  presión y T°  (6000 kpa y 275 °C). Que permite secar el concentrado que se alimentara al HF , mantener fluidizado el combustible y generar condensado para su recirculación al proceso de producción de vapor)

El Precipitador seco Lurgi  permite retirar del flujo de gases el polvo más fino, mediante la captación por medio de  un campo electromagnético. La  t° de los gases  no deben exceder los 450 °C en la entrada ,para proteger estructuralmente el  equipo. Y entregar gases a T° no mayores a 300 °C para no deteriorar eficiencia de planta de ácido.

Todo el polvo recuperado de estos equipos ,que va rico en cobre,oxigeno  , arsénico, etc  .Se  reprocesa al quemador de concentrado . Para cumplir con normativa legal de emisiones,  95 ton./año. En algunas ocasiones se debe retirar polvos del sistema, que son almacenados en área sur.                

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