UTILIZACIN DE ESCORIAS DE FUNDICIN PARA LA PRODUCCIN DE COMPUESTOS DE HIERRO

MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL QUMICO

CONSUELO ALEJANDRA SEPLVEDA ESTAY

PROFESOR GUA JESS CASAS DE PRADA

MIEMBROS DE LA COMISIN:

LUIS CIFUENTES SEVES ALBERT HERRERA ZEPPELIN

SANTIAGO DE CHILE

OCTUBRE 2006

UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA Y BIOTECNOLOGA

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A mis padres Gladys y Alberto, por su apoyo incondicional y por ser los mejores.

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Agradecimientos Quiero agradecer a todas las personas que ayudaron a que esta memoria saliera adelante. A mi Profesor Gua, el Profe Jess, por realmente guiarme a travs de la memoria, por estar sie mpre disponible para ayudarme frente a todas las consultas que se me ocurrieron, y sobre todo por todo su apoyo. A los profesores de mi comisin, Profesor Luis y Profesor Leandro, por tener siempre la disponibilidad y el tiempo para apoyarme en este trabajo. A Gloria Crisstomo, por sus consejos, por respaldarme en todos los experimentos de esta memoria y por las entretenidas conversaciones que compartimos. A don Ral, por su ayuda y disponibilidad incondicional. A Emma, por su simpata y por ser tan servicial. A las chicas de doctorado del laboratorio: Poldie, miles de gracias por tu constante ayuda y por tu gran espritu docente, Carola, por aconsejarme y ayudarme cuando recin entr al laboratorio completamente perdida, y Vero por tu alegra y simpata. El paso a travs de la Universidad no hubiera sido posible sin el gran apoyo de mi familia. Gracias a mis padres, Gladys y Alberto, por creer en m, por apoyarme en todos esos momentos en que ya no quera saber nada ms de ramos de ingeniera y por el enorme esfuerzo que han hecho para que yo pudiera terminar con mis estudios. A mis hermanos, Coni, Gonzalo, Sole, Daniel, Marcela, Flo y Dieguito por su preocupacin, cario y alegra, son la mejor familia que uno pudiera pedir. Y como dejar de mencionar a mis queridos amigos de la Universidad, que hicieron que el paso a travs de ella fuera lo mejor: Carola G., Dani, Pame y Hctor, amigos inseparables de primero, siempre estarn en mi corazn. A las qumicas: Brbara, Karlita, Katy, Tati y Mnica, por estar siempre preocupadas de mi y por todos esos momentos entretenidos que compartimos. Un enorme gracias a Briggit te, Carola C., Cecy, Hernn, Issis, Ivn, y Klau por ser los verdaderos. Tampoco puedo dejar de mencionar al departamento de ingeniera qumica y biotecnologa y sus funcionarios, gracias a su apoyo y organizacin todo funciona en el departamento. A todos los chicos de la salita, por aquellos momentos que hicieron que el departamento fuera cada vez ms unido. Y a mis amigas del colegio Clau M., Clau S., Dani, Barby, Caro y Tere, porque s que siempre seremos amigas, gracias por escucharme y estar siempre ah para mi. El paso por la Universidad ha sido una etapa sin duda de un gran crecimiento personal y profesional, y quiero agradecer a todos los que fueron parte de ella, siempre los recordar y estarn en mi corazn.

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Tabla de Contenidos

Agradecimientos .............................................................................................................................. 3 Tabla de Contenidos ........................................................................................................................ 4

ndice de Ilustraciones ................................................................................................................. 6 ndice de Tablas........................................................................................................................... 7

Captulo I ......................................................................................................................................... 9 Introduccin..................................................................................................................................... 9

1.1 La industria del cobre y la escoria ......................................................................................... 9 1.1.1 Industria y procesos de obtencin del cobre................................................................... 9 1.1.2 Origen de las escorias de fundicin.............................................................................. 12 1.1.3 Caractersticas de la escoria de fundicin .................................................................... 14 1.1.4 Escoria y medio ambiente ............................................................................................ 14 1.1.5 Usos alternativos para la escoria de fundicin ............................................................. 15

1.2 Objetivos .............................................................................................................................. 17 1.2.1 Objetivo General .......................................................................................................... 17 1.2.2 Objetivos Especficos ................................................................................................... 17

1.3 Antecedentes sobre proceso productivo diseado ............................................................... 18 1.3.1 Lixiviacin.................................................................................................................... 18 1.3.2 Cristalizacin................................................................................................................ 19 1.3.3 Precipitacin................................................................................................................. 20 1.3.4 Usos actuales de los compuestos de hierro a obtener ................................................... 21

Captulo II...................................................................................................................................... 23 Metodologa................................................................................................................................... 23

2.1 Metodologa experimental................................................................................................... 23 2.1.1 Etapa de lixiviacin de escoria ..................................................................................... 24 2.1.2 Etapa de cristalizacin de compuestos de hierro .......................................................... 26 2.1.2 Etapa de precipitacin de compuestos de hierro .......................................................... 27

2.2 Diseo conceptual .............................................................................................................. 28 Captulo III .................................................................................................................................... 29 Resultados experimentales y anlisis ............................................................................................ 29

3.1 Resultados de anlisis de escoria..................................................................................... 29 3.2 Resultados de lixiviacin................................................................................................. 31 3.3 Resultados cristalizacin-filtracin-secado ..................................................................... 37 3.4 Resultados precipitacin-filtracin-secado ..................................................................... 40 3.5 Discusiones y conclusiones parciales de los resultados experimentales......................... 48

Captulo IV .................................................................................................................................... 50 Diseo Conceptual......................................................................................................................... 50

4.1 Diagrama de procesos de diseo conceptual................................................................... 50 4.2 Balances de masa para diseo conceptual ....................................................................... 53 4.4 Discusiones parciales del diseo conceptual................................................................... 57

Captulo V ..................................................................................................................................... 58 Discusiones Generales ................................................................................................................... 58 Captulo VI .................................................................................................................................... 60 Conclusiones.................................................................................................................................. 60 Captulo VII ................................................................................................................................... 62 Bibliografa .................................................................................................................................... 62

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Captulo VIII ................................................................................................................................. 65 Anexos y Apndices ...................................................................................................................... 65

8.1 Glosario ............................................................................................................................... 65 8.1.1 Abreviaturas usadas ...................................................................................................... 65

8.2 Anexos Introduccin ..........................................................................................