FUNDENTES USADOS EN LA PREPARACION DE LECHO DE FUSION DE PLOMO

FUNDENTES USADOS EN LA PREPARACION DE LECHO DE FUSION DE PLOMOBALANCES METALURGICOS

IntroduccinEs te tema est basado en la enseanza y el aprendizaje de laaplicacin de los lechos de fusin en metalurgia, est ligado directamente a los conocimientos de los procesos y operaciones que se llevan a cabo en las diferentes empresas metalrgicas, dedicados a la extraccin y transformacin de los metales como es el caso de los lechos de fusin donde encontramos tambin los procesos de tostacin, reduccin, fundicin, conversin y refinacin.Viene a ser una mezcla de concentrados, minerales de cobre, plomo, plata, fundentes y re circulantes; de manera que la mezcla final conformada respete en lo posible los lmites o ndices metalrgicos.Fundentes bsicos son la caliza (CaCO3), la dolomita (CaCO3.MgCO3), la magnesita (MgCO3).

LECHO DE FUSION DE PLOMOA. LECHOS FLUIDIZADOSLa fluidizacin es un proceso por el cual una corriente ascendente de fluido (lquido, gas o ambos) se utiliza para suspender partculas slidas. Desde un punto de vista macroscpico, la fase slida (o fase dispersa) se comporta como un fluido, de ah el origen del trmino "fluidizacin". Al conjunto de partculas fluidizadas se le denomina tambin "lecho fluidizado".En un lecho de partculas con flujo ascendente, la circulacin de un gas o un lquido a baja velocidad no produce movimiento de las partculas. El fluido circula por los huecos del lecho perdiendo presin. Esta cada de presin en un lecho estacionario de slidos viene dada por la ecuacin deErgun. Si se aumenta progresivamente la velocidad del fluido, aumenta la cada de presin y el rozamiento sobre las partculas individuales. Se alcanza un punto en el que las partculas no permanecen por ms tiempos estacionarios, sino que comienzan a moverse y quedan suspendidas en el fluido, es decir, fluidizan por la accin del lquido o el gas. Los lechos fluidizados tienen variedad de aplicaciones, entre las cuales se pueden mencionar: Clasificacin mecnica de partculas segn su tamao, forma o densidad. Lavado o lixiviacin de partculas slidas. Cristalizacin. Adsorcin e intercambio inico. Intercambiado de calor en lecho fluidizado. Reacciones catalticas heterogneas (incluyendo la descomposicin cataltica del petrleo). Combustin de carbn en lecho fluidizado. Gasificacin de carbn en lecho fluidizado. Bioreactores de lecho fluidizado.

A.1. APLICACIONES DE LOS HORNOS DE LECHOS FLUIDIZADOS Tostacin de concentrados sulfurados (zinc,cobre, molibdeno, piritas y arseno-piritas aurferas) Fabricacin de cemento Craqueo cataltico de hidrocarburos Secado de materiales Tostacin de concentrados de cobre-arsnico para eliminar el arsnico. Calcinacin de piedras calizas Aprovechamiento de finos de carbn y coque para producir vaporEl margen de temperatura recomendado en el lecho de un horno de tostacin es entre 900-970 C; siendo el valor ms favorable de 950 C: Para mantener esta temperatura se enfra el lecho fluidizado indirectamente por medio de superficies de enfriamiento y directamente por inyeccin de una pequea cantidad de agua pulverizada.La superficie de enfriamiento se ajusta al valor ms favorable durante la puesta en marcha y luego se mantienenlos valoresdeterminados. La regulacin de la temperatura se realiza por la variacin de la cantidad de agua de inyeccin al horno y el ajuste de la adicin de agua normalmente se realiza manualmente, pero puede realizarse a distancia.Segn el tamao del horno fluidizado se instalan 4, 6 u 8 termopares en forma alternada: 4 termopares se elevan verticalmente desde la parrilla en el lecho fluidizado aproximadamente 200 mm; los dems estn sumergidos horizontalmente desde la pared del horno. La temperatura del lecho es el promedio de las lecturas de los termopares que estn en el lecho fluidizado, no debiendo diferir losvaloresentre s en +/- 20 C; mayores diferencias podran significar: termopares defectuosos o lechos fluidizados inhomogneos.Las causas de un lecho fluidizado inhomogneo pueden ser: Insuficiente cantidad de aire en relacin con la cantidad de concentradoUn porcentaje demasiado grande de grumos en el concentradoSubida del valor de la resistencia del lecho por inadvertencia a ms del valor mximo. Engrosamiento del lechoSiempre que se reconozca atiempoel comienzo de diferencia detemperaturacomo indicacin de inhomogeneidad, se puede normalizar la capa de fluidizacin adoptando las siguientes medidas: aumentar la cantidad deairey al mismo tiempo verificar que se reduzca laresistenciadel lecho; para esto ltimo se debe sacar 1 2 placas decontrolde la altura del lecho en el aliviadero. Un aumento de la cantidad de aire de fluidizacin, disminuyendo la resistencia del lecho significa un revolvimiento del lecho fluidizado, de modo que se mezclen entre s zonas con turbulencia diferente. De la descarga del horno se ha de tomar unamuestrapara realizaranlisisde malla en la descarga del aliviadero y se compara con las fracciones de malla convalores anteriores de operacin normal. Se debe mantener el caudal de aire aumentado y la resistencia de lecho disminuida hasta que se haya alcanzado de nuevo el espectro granulomtrico original o normal.Es indispensable comprobar a qu causa se debi la inhomogeneidad Si fue demasiado grande el porcentaje de grumos del concentrado, se ha de colocar en la zaranda vibratoria una malla de 15 mm Si se sospecha engrosamientos de granos por influencia trmica (sinterizacin superficial), bajar la temperatura del lecho por inyeccin deagua. En casos extremos hacer estudios para comprobar si se ha de aumentar la superficie de enfriamiento.Temperatura de salida del hornoEnservicionormal la temperatura a la salida del horno se ajusta entre 930-970 C, en hornos de ms de 250 t/da de capacidad. Directamente no existe una forma de regular la temperatura a la salida del horno. Si se sobrepasa la temperatura antes mencionada, se ha de intentar bajar la temperatura disminuyendo el caudal de aire primario; si esta medida no es suficiente disminuir la carga de concentradoA.1.1. GRANULOMETRA DEL LECHO FLUIDIZADOLa granulometra del lecho fluidizado se comporta de acuerdo a los siguientes factores: Caudal de aire Temperatura del lecho Granulometra del concentrado tratado Contenido de humedad

A.1.2. RESISTENCIA DE CAMA O ALTURA DEL LECHOLa resistencia de cama o altura del lecho es la prdida depresindel aire primario al atravesar la capa de partculas en tostacin y fluidizacin. Se mide en milibar (mbar). Como presin previa a la caja de viento dedistribucindel aire primario. En operacin normal su valor es aproximadamente de 160 a180 mbar.La descarga del horno se puede comparar con la descarga de una represa, ya que por encima del nivel fijado hay una descarga permanente. Durante el calentamiento del horno se aaden placas deacerotermoestable a la descarga para evitar descargar slidos de la cama, y luego con laalimentacinde concentrado y una vez alcanzada la resistencia de cama normal, se retiran las placas adicionales que se pusieron al iniciar el calentamiento y se contina con la operacin normal.Se puede incorporar una descarga por la parte inferior del horno, en la parrilla , la cual se abrir peridicamente por medio de un dispositivo denominado atizador mecnico, cuyoobjetivoes la descarga de los granos gruesos en el nivel de la parrilla, y que no son descartados durante la descarga normal. En algunos casos el funcionamiento de este dispositivo contribuye considerablemente a la estabilidad de la operacin.A.2 METALURGIA DEL PLOMOTodo el plomo es producido por fusin reductora, siendo el agente reductor para este proceso el coque metalrgico.

A.2.1 MECANISMOS DEL PROCESO DE CARBONIZACIN:Toda la marcha del proceso de produccin del coque metalrgico puede ser dividida en cinco etapas:1 ETAPA: (ETAPA DE SECADO) Tiene lugar hasta los 200C, durante esta etapa se evapora la mayor parte del agua que contiene la hulla, as mismo se volatilizan algunos gases absorbidos por la hulla tales como CO2, CH4 y otros.2 ETAPA: (ETAPA DE DESCOMPOSICION) Tiene lugar entre los 200C - 350C, durante esta etapa se origina pequeas cantidades de gases combustibles as como: vapor de agua producto de la descomposicin de la hulla y tambin pequeas cantidades de alquitranes, al final de esta etapa la hulla comienza a ablandarse y sobre sus partculas aparece una pelcula de productos de descomposicin de lquidos.3 ETAPA: (ETAPA DE ESTADO PLASTICO) Se efecta entre 350C - 500C, en este periodo se produce una descomposicin interna de la hulla originndose muchos productos voltiles de semicoquizacin, alquitranes y gases; su composicin es entre otros casos de hidrocarburos parafnicos y fenoles, paulatinamente los enlaces qumicos algunos de ellos se rompen y las partculas duras se dispersan sobre la masa fundida y al final se forma una masa plstica.4 ETAPA: (ETAPA DE FORMACION DEL SEMICOQUE) Tiene lugar entre los 500C - 600 C, aqu se producen pequeas cantidades de alquitranes y otros productos voltiles, se verifica la sinterizacin y formacin del semicoque duro.5 ETAPA: (ETAPA DE FORMACION DEL COQUE METALURGICO) Tiene lugar entre 600C - 1000C, en este periodo todava pequeas cantidades de alquitranes, hidrocarburos aromticos e hidrogeno son eliminados y luego termina el proceso de formacin del coque. La posibilidad de obtener buen coque depende en lo fundamental de las propiedades y del comportamiento de la hulla durante la 2da. y 3ra. etapas. Las hullas de mala coquizacin se caracterizan por un desprendimiento abundante de sustancias voltiles en la 2da. Etapa hasta el paso al estado plstico. Si la hulla se calienta de 300C - 350C, la descomposicin no llega a ser tan profunda y se puede esperar un coque de buena calidad.CARACTERSTICAS DEL COQUE METALRGICO: Un coque metalrgico para que funcione adecuadamente en los procesos de reduccin en altos hornos o de otro tipo debe tener las siguientes caractersticas fsicas y qumicas:1 Bajo contenido de ceniza (Al2O3, SiO2, CaO).2 Tamao adecuado (mnima cantidad de finos).3 Alta resistencia a la presin y temperatura.4 Alta porosidad.5 Bajo contenido de materia voltil.6 Alta reactividad y combustibilidad.- La reactividad es la propiedad que tiene el coque al reaccionar con el CO2 y la combustibilidad se define como el grado que reacciona con el oxigeno del aire, ambos factores son importantes en los altos hornos, sin embargo en los hornos de plomo a temperaturas mayores se ha comprobado que el grado con que el coque reaccione con el CO2 es un factor importante.A.3 PREPARACION DE CAMAS O LECHOS DE FUSION DE PLOMO El mtodo que ms se emplea para extraer los metales es el proceso de fusin; cuyo objetivo es fundir el mineral por medio de fundentes a temperaturas que superan los 1000C. Se producen una serie de cambios qumicos de los compuestos para obtener metal o a veces mata. Los compuestos irreducibles de la carga se unirn para formar la escoria. Es vital que la escoria tenga una composicin determinada, de modo que funda y fluya libremente a una temperatura fcilmente obtenible por el horno. Para lograr las buenas caractersticas de la escoria, el mineral se mezcla con una cantidad adecuada de fundentes. Tambin es necesario ajustar otras propiedades de la escoria, as como sus temperaturas de fusin y fluidez. La cantidad de combustible a usarse se basar principalmente en las consideraciones trmicas o requerimientos trmicos. Por lo general los clculos de lechos de fusin se resuelven a partir de la determinacin de la composicin deseada de la escoria que se expresa mediante una proporcin entre sus constituyentes principales, como por ejemplo: SiO2: CaO: FeO SiO2: Al2O3: CaO.El MnO se puede sumar al FeOEl MgO se puede sumar al CaO. Cuando el horno trabaja regularmente, a menudo se realizan los ajustes de la carga por simple observacin. Por ejemplo: si la escoria empieza a ser un poco ms bsica, simplemente se aumenta un poco la proporcin del mineral silicoso o se reduce la proporcin del fndente bsico. Es necesario realizar los clculos respectivos cuando se va a fundir una mezcla de mineral totalmente nueva. Los constituyentes son los siguientes materiales: Concentrados Fundentes (sustancias formadoras de escoria) Materiales re circulantes Transferencias Miscelneos

Una factora de plomo comprende:1. Planta de preparacin de lechos de fusin.Secciones: Secado Trituracin Mezclado y dosificacin Almacenamiento2. Planta de sinterizacin3. Planta de fundicin y moldeo4. Planta de electro refinacin

Por qu es necesario preparar camas de fusin? Cuando la produccin de la factora es polimetlica. Para homogenizar la alimentacin a los sinterizadores y adaptarlos a las condiciones de operacin. En qu consiste la preparacin de camas de fusin? Calcular el TOPOFF o proporciones estequiomtricas en que los concentrados y fundentes deben ser mezclados con los dems materiales (recirculantes, transferencias, etc.). Para establecer los clculos de lechos de fusin es necesario conocer la composicin del plomo de obra, escoria y gases. Algunas plantas hacen uso de mtodos empricos para calcular el peso de los materiales basndose en las relaciones qumicas obtenidas por sus propios metalurgistas.

MATERIALES A LAS CAMASCAMAS DE PLOMO

Concentrados66,0 %

Minerales2,0 %

FUNDENTESCal PacosSliceEsponja de Fierro12,0 %3,0 %1,0 %2,0 %

Polvo Cottrell Central Tostado10,0 %

Re circulantes y Limpieza4,0 %

B. FUNDENTES DEL PLOMOLos concentrados por s mismos no pueden formar escoria, por lo tanto es necesario usar fundentes. Estos materiales durante el proceso de sinterizacin le proporcionan dureza al aglomerado, alta porosidad, y durante el proceso de fundicin actan como escorificantes, silicosos, calcreos o ferrosos. Estos son compuestos o minerales que deben ser de fcil obtencin y bajo costo y en lo posible s elijaran fundentes que contengan los mismos minerales que se trata de obtener, o en otros casos que contengan metales preciosos. Estos materiales durante el proceso de sinterizacin le proporcionan dureza al aglomerado, alta porosidad, y durante el proceso de fundicin actan como escorificantes, silicosos, calcreos o ferrosos.B.1 TIPOS DE FUNDENTES DEL PLOMOSon de dos tipos:B.1.1. FUNDENTES CALCAREOS CARBONATO DE CALCIO (CaCO3)El carbonato de calcio es la principal fuente de calcio en esmaltes y tambin un fundente en alta temperatura. Otorga dureza y durabilidad, y en grandes cantidades produce un esmalte mate, puede mejorar el acabado de los objetos en esmalte salino desarrollando un efecto de acabado ms grueso.B.1.2 FUNDENTE DE SILICE OXIDO DE SILICIO (Si2O)Es un compuesto de silicio y oxgeno, llamado comnmente slice. Es uno de los componentes de la arena. Una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo.C. RECIRCULANTESSon materiales tpicamente finos producidos durante el acarreo del sinter, manipuleo de concentrados, coque y se caracterizan por tener riqueza metlica, e incluyen el sinter fino, las limpiezas y polvos recuperados en los precipitadores electrostticos.

PREPARACION DE LECHOS DE FUSION DE PLOMOCIERRE DE CAMAS Para llevar efecto esta operacin, el metalurgista calculista de L.F. deber controlar tanto el ciclo de agregado de materiales a las camas como el volumen diario de cada uno de ellos hasta asegurarse que por lo menos el 85 95% del total de los materiales que conforman la cama debe estar slo en el penltimo da, siendo el ltimo da slo para el agregado de materiales correspondiente al TOP OFF.EL PLOMO CONCENTRADO SINTERIZANDO Y FUNDIDOLa fundicin es el proceso por el cual el oro en lingotes spero de delantera est producido de concentrado de delantera. Despus de que el mineral haya sido concentrado en un molino cerca de la mina, los concentrados de delantera son enviados para un horno de fundicin.Aqu, en caso de galena, el primer paso involucra a quitar el azufre del mineral. Asar en aire causa el azufre para ser convertido a gas de dixido de azufre. Este proceso asadero convierte el sulfuro de delantera a conducir xido.Frecuentemente, los procesadores combinan el proceso asadero con el proceso de sinterizacin. Esto convierte los con precisin dividirn los concentrados en chichones grandes ms adecuados para el alto horno, lo cual hace el siguiente trabajo en fundir.La sinterizacin ocurre en un horno ambulante de la reja conocido como una "mquina de la toba caliza"" Los concentrados de delantera son mixtos con fundentes, reciclaron toba caliza, y polvos del tubo de chimenea y otros materiales reciclados. Despus de que la humedad se agrega, la mezcla de bolas y alimentado para la mquina de la tolva caliza. Un bao del pienso es dirigido encima de las rejas, y comenzado a arder con quemadores del gas natural. El pienso adicional est entonces acomodado en parte superior del estrato en llamas, y el aire es soplado a travs de las rejas para la raz de la mquina de la toba caliza. El aire se combina con el sulfuro caliente de delantera en el pienso, produciendo dixido de delantera de xido y de azufre. El proceso progresa de la raz del estrato para la parte superior, fundiendo el pienso en una empresa, material poroso llamada toba caliza. Conversos que sinterizando sulfuros metlicos para xidos, quitan metales voltiles, y convierten la mayora de azufres en dixido de azufre (SO2). La toba caliza del producto es dimensionada para el uso en el alto horno, y las partculas finas de la toba caliza son recicladas para la mezcla del pienso. La sinterizacin es el primer paso en la produccin primaria de plomo.El proceso de fundicin hace ms pequeo xidos metlicos para metal en un alto horno. El alto horno de delantera se construye con la forma de un eje vertical. Los lados del alto horno constan de agua chaquetas aceradas enfriadas, mientras la raz del horno es un crisol refractario. Los tubos de aire (las llamadas toberas) son instalados en las chaquetas inferiores, dejando el aire ser soplado en el horno. El mineral sinterizado (conduzca xido) es alimentado (cobrado) para la parte superior del alto horno, adelante con coque, los fundentes, y los materiales reciclados. El pienso gradualmente se hunde abajo del eje mientras el aire pasa desde abajo la columna de la raz. El aire causa el coque para quemar intensamente, produciendo calor y monxido de carbono.El monxido de carbono reacciona con el xido de delantera en el pienso, produciendo metal de delantera. El calor del coque muy caliente ablanda la delantera y los otros compuestos presentan en el pienso. El protagonista metal (el oro en lingotes) se fluidifica fuera de la raz del horno, junto con otro presente ablandado de xidos en los alimentos. Estos xidos (primordialmente los xidos de hierro, silicio, calcio, y el cinc) son llamada chatarra, y son mucho menos densos que el plomo derretido. Esta diferencia en la densidad permite al plomo ser separado de la chatarra en un colono, lo cual es instalado adyacente para el alto horno.El oro en lingotes caliente de delantera del horno es un solvente excelente para muchos otros elementos, incluyendo oro, la plata, el cobre, el antimonio, el arsnico, y el azufre. Segn que el pienso para el horno, estas impurezas pueden equivaler a vario por ciento del total global. El contenido alto de la impureza a menudo resulta en el ser de oro en lingotes de delantera llamado oro en lingotes spero o crudo de delantera.Si el mineral es de suficiente tamao, la instalacin (y el enfriamiento) causar oro en lingotes de delantera para separar en las fases. La delantera spera en la que el oro en lingotes puede estar separado hasta cuatro estratos lquidos distintos, a merced de la composicin de la toba caliza. El oro en lingotes de delantera (94 para delantera de 98 por ciento por peso) coleccionar al pie de la hoguera de la chimenea, con speiss (una mezcla de los arseniuros y antimonios de cobre) por encima del oro en lingotes. Las colectas mates (primordialmente cubra de cobre sulfuro) por encima de los speiss, y los flotadores de la chatarra (consistente en los xidos que no se redujeron a la condicin metlica en el alto horno) por encima del encuadre decorativo.El encuadre decorativo y speiss se enajenan para los operadores de hornos de fundicin de cobre para la recuperacin de metal. A merced del contenido de cinc, la chatarra puede enviarse un cinc humeando horno o almacenado. Los hornos de fundicin dos Missouri recobran chatarra y oro en lingotes spero de delantera de los colonos del horno. Ningn horno de fundicin maneja un horno humeante para recobrar cinc de chatarra. La chatarra se guarda en el sitio en la condicin permitieron reas de almacenamiento. Ambos de los hornos de fundicin Missouri transfieren el oro en lingotes spero de delantera para calderos de cruce para el ms procesamiento.

Conclusiones Los lechos de fluidizacin se comparan al de un reactor continuo, el flujo de gas es soplado por la parte interna. Aplicar las distintas acciones del tratamiento de lechos fluidizado de los minerales a tratar Evaluacin de la velocidad de mnima fluidizacin del lecho en las diferentes configuraciones ensayadas, mediante el mtodo de la prdida de carga y el anlisis de la desviacin tpica de las fluctuaciones de presin en el lecho. Se han comparado los resultados con correlaciones tericas. Todo el plomo es producido por fusin reductora, siendo el agente reductor para este proceso el coque metalrgico.

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