TAREA N.º 4: INTRODUCCIÓN A LA PIROMETALURGÍA, FUSIÓN, ESCORIA Y FUNDENTES

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TAREA N.º 4: INTRODUCCIÓN A LA PIROMETALURGÍA, FUSIÓN, ESCORIA Y FUNDENTES

CURSO:        METALURGIA DE LOS METALES NO FERROSOS

CICLO:                        IX – A

ALUMNOS:                        ANGULO PALMA, THALIA ALEJANDRA

ANGULO VALVERDE, ALEXA ANAIL

CASTILLO VELASQUEZ, ALEX DAMIAN

CRUZ SALVADOR, SANTOS PABLO

MURRUGARRA RIOS, TAHAMARA ALEXANDRA

MUÑOZ MORA, RICARDO

RODRIGUEZ VARAS, DARWIN JOEL

RODRIGUEZ YNCHAUSTEGUI, BRAYAN JOEL

ROMERO HERNANDEZ, JHORMAN ORLANDO

SIFUENTES COTAVITARTE, RONY GLENN

VALLE BURGOS, CARLOS ANTONIO

DOCENTE:                Mg. PORTILLA RODRIGUEZ, HANS ROGER

TRUJILLO – PERÚ

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TAREA N° 4 – TEORÍA – S 04

INTRODUCCIÓN A LA PIROMETALURGÍA, FUSIÓN, ESCORIA Y FUNDENTES.

INTRODUCCIÓN

Los metales se encuentran en la naturaleza combinados en forma de óxidos, carbonatos, sulfuros, silicatos y haluros, excepto los metales nobles. Estos compuestos no se encuentran con frecuencia puros, sino mezclados con otras materias formando los minerales. La extracción de los metales a partir de los minerales puede realizarse mediante el proceso por vía seca o pirometalurgia. (Muñoz, 2016, p. 3)

La pirometalurgia se describe como el estudio conjunto de procesos químicos y operaciones físicas a alta temperatura que, convenientemente elegidas entre diferentes variantes y en su secuencia, permiten que el metal en estado nativo ó como componente de uno ó varios compuestos en un mineral, pueda obtenerse en estado metálico o formando un compuesto con pureza y/ó forma adecuada para su utilización posterior. (Riveros, 2009, p.3)

La extracción de metales por pirometalurgia se lleva a cabo mediante operaciones por vía seca que se realizan a altas temperaturas entre productos en estado sólido, líquido o gaseoso. Debido a que la mayoría de los metales son excelentes reductores, normalmente los metales están en la naturaleza combinados químicamente con otros elementos, formando compuestos de diversas clases, que es preciso tratar convenientemente para poder obtener el metal. Estas combinaciones no se encuentran con frecuencia puras, sino mezcladas con otras materias formando los minerales. Por tanto, los minerales estarán formados por dos componentes: la mena, que es el mineral propiamente dicho y la ganga, que son las materias estériles. (Muñoz, 2016, p. 3)

1. ¿CUALES SON LAS VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA PIROMETALURGÍA?

Las principales variables son: (Payno Herrera & Setien Marquez, 2018)

1. Tamaño de partícula, granos del sólido
2. Caudal de oxígeno (cantidad de aire que ingresa al proceso)
3. Profundidad del lecho de mena
4. Agitación de la mena, velocidad de la misma
5. Temperatura, siendo esta la variable principal debido a que, dependiendo de la etapa y el fin de la misma, tiene distintos rangos
6. Número de hogares, número y sección de los agujeros de la colada.

1. ¿QUÉ SON LOS FUNDENTES?

El fundente, en metalurgia, es una sustancia que se introduce en la fundición de minerales para promover la fluidez y eliminar impurezas objetables en forma de escoria. La piedra caliza se usa comúnmente para este propósito en la fundición de minerales de hierro. Otros materiales utilizados como fundentes son dolomita, sílice, bórax, cal y fluorita. (Hampston, 2004)

Es decir, un fundente es un agente de flujo químico, un agente purificador y un agente de limpieza. Los fundentes tienen más de una función a la vez. Se utilizan tanto en unión de metales como en metalurgia extractiva. Es un material que se utiliza para evitar la formación o eliminación de óxidos u otros contaminantes indeseables. El fundente se derrite y se convierte en escoria líquida durante la soldadura. Cubre la operación y protege el metal soldado. (Hampston, 2004)

1. ¿QUÉ SON LAS ESCORIAS Y MATAS?

Las escorias y las matas son el producto del proceso de fusión de un concentrado de cobre, el cual ocurre en un rango de temperatura de 1150 - 1200 °C. (Rivero, 2009, p.72)

El Eje o Mata corresponde a la parte más pesada, que contiene entre un 45 y un 48% en cobre. Este eje se concentra en la parte inferior del horno desde donde es retirado en forma líquida y cargado en grandes ollas de acero que lo transportan hacia la siguiente etapa. La mata está constituida fundamentalmente por sulfuros de cobre y hierro pasa a una etapa posterior de conversión por oxidación. (Restrepo et al, 2008, p.9)

Escoria es la parte más liviana del fundido, formada básicamente por hierro y sílice con menos de un 1 % en cobre, la cual queda flotando sobre el eje la escoria es retirada del horno en forma separada del eje, cargada en ollas y arrojada en un botadero donde se solidifica a temperatura ambiente. La escoria, pobre en el metal es catalogada y descartada directamente, o sometida a una etapa adicional de recuperación del metal, si su contenido es alto. (Restrepo et al, 2008, p.10)

La producción de mata y escoria se puede representar por la siguiente ecuación: (Rivero, 2009, p.72)

CONCENTRADO + FUNDENTES + ENERGÍA → MATA + ESCORIA + GAS

DONDE:

ESCORIA: FeO, Fe3O4, SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Cu2O

MATA: Cu2S, FeS, Fe3O4

GAS: O2, SO2, N2, CO, CO2, H2O + polvo

1. REALICE UN PROBLEMA DE APLICACIÓN APLICANDO EL PENSAMIENTO CRÍTICO Y CREATIVO PARA LA OBTENCIÓN DE MATAS DE COBRE, INDICANDO LAS VARIABLES QUE SE CONTROLAN Y CONSIDERE USTED LAS CANTIDADES PARA EL PROCESO, REALIZANDO SU BALANCE DE MASA Y ENERGÍA CADA UNA CON SU TABLA CORRESPONDIENTE.

Ejercicio:

Se tuesta calcopirita CuFeS2 con un exceso de aire para producir Fe2O3 y SO2. El gas de tostación contiene 6.3% de SO2 y el resto N2 y O2. Calcule para 1.5 TM de Calcopirita:

1. El requerimiento teórico de aire (en Nm3)
2.  El requerimiento real de aire.
3.  La composición del gas de chimenea en porcentaje de volumen
4. El volumen de gas de tostación a 1300 °C

Datos:

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PM:                 CuFeS2 = 183.521 g/mol

Solución:

Tomando como base de cálculo1.5 TM de calcopirita, hallamos los moles de CuFeS2:

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