Pirometalurgia 4c646a

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚFacultad de Ingeniería

Metalúrgica y de Materiales

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES

CÁTEDRA: PIROMETALURGIA TEMA: EQUIPOS UTILIZADOS EN PIROMETALURGIA CATEDRÁTICO: Ing. Cesar Ortiz Jhan CICLO: VII Semestre

ALUMNO:  Quispealaya Carrizo Franky 1



2017 INTRODUCCION La pirometalurgia es una rama de la metalurgia extractiva en la que se emplean procesos para obtención y refino o refinación de metales utilizando calor, como en el caso de la fundición. Es la técnica más antigua para extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus menas, directamente o después de concentradas, por medio de calor. Se trata principalmente de extraer –del mineral– el metal, mediante separación –de la ganga– del mineral y purificación de los metales. El rango de temperaturas suele superar los 950 °C. Para mantener la temperatura a la que el proceso se lleva a cabo, la mayoría de los procesos pirometalúrgicos requiere aporte de energía. Esta energía la proporciona generalmente la reacción exotérmica de alguna variedad de carbón, como el coque, o la energía eléctrica. Según sea el proceso, se añade un agente reductor, que puede ser el combustible. Cuando la reacción exotérmica del material de partida es suficiente para mantener la temperatura del proceso (es decir, sin adición de combustible o de electricidad), se dice que el proceso es autógeno. La pirometalurgia se emplea mucho porque es más rápida y puede procesar grandes cantidades de mineral. Los demerita una desventaja ambiental: son altamente contaminantes, pues emiten SO (anhídrido sulfuroso) y CO (anhídrido carbónico). 2

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Contenido

INDICE …

EQUIPOS UTILIZADOS EN CADA PROCESO DE PIROMETALURGIA........................................................................................... 4 SECADO....................................................................................................... 4 

SECADOR DE TAMBOR...............................................................................4



SECADOR POR

ASPERSION.....................5

TOSTACION................................................................................................... 6 

TOSTADOR DE LECHE FLUIDIZADO.................................................................6

FUSION........................................................................................................ 7 

HORNO CUBA:........................................................................................7



Horno Reverbero....................................................................................7



HORNO ELÉCTRICO..................................................................................8



HORNOS DE FUSIÓN RELÁMPAGO FLASH ( OUTOKUMPO, INCO):..............................9

CONVERSION............................................................................................... 10 CONVERTIDORES DISCONTINUO DEL TIPO PIERCE-SMITH:..........................................10 

LOS CONVERTIDORES HOBOKEN (O DESIFÓN):.................................................10

AFINO PIROMETALURGICO...............................................................................11 AFINO DEL HIERRO FUNDIDO: OBTENCIÓN DEL ACERO.............................................11 AFINO DEL COBRE: ELECTROREFINO DEL COBRE....................................................12 AFINO DEL ALUMINIO....................................................................................12 MOLDEO..................................................................................................... 13 MÁQUINAS DE MOLDEAR CON PRENSADO.............................................................13 MÁQUINAS DE SACUDIDAS..............................................................................13 MOLDEO A LA CERA PERDIDA...........................................................................14 

MOLDEO CON YESO................................................................................14

DESTILACION...............................................................................................15 3





DESTILACION AL VACIO............................................................................15



DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA:.....................................................................16

DESTILACIÓN DESTRUCTIVA............................................................................16 DESTILACIÓN EXTRACTIVA..............................................................................17 DESTILACIÓN FRACCIONARIA:..........................................................................18 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.........................................................................19

EQUIPOS UTILIZADOS EN CADA PROCESO DE PIROMETALURGIA SECADO Mediante el proceso de secado se elimina la humedad del material, que aporta agua no unida químicamente: el agua de cristalización. En general, para secar los sólidos húmedos se les trata con los gases calientes resultantes de la combustión de combustibles fósiles. En el proceso de secado, la cantidad de calor necesaria es igual a la del calor requerido para evaporar la humedad del material sólido. En este proceso el agua normalmente se evapora a 100 °C. Altas temperaturas pueden causar daños en el material sólido, por lo cual normalmente el proceso se desarrolla a 105 °C. Sin embargo, en algunos casos se debe aumentar la temperatura hasta 120 °C. Existe gran variedad de equipos de secado en esta industria: la metalurgia.



SECADOR DE TAMBOR

Consta de un tambor de metal calentado, como se observa en la figura 3, en las paredes se evapora el líquido, mientras una cuchilla metálica, raspa lentamente el sólido, para que descienda por el tambor, hasta la salida. Este tipo de secadores son típicos del trabajo con pastas, suspensiones, y soluciones. El tambor resulta como un híbrido entre un secador y un evaporador.

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

SECADOR POR ASPERSION En este tipo de secador, se atomiza una suspensión líquida, la cual es recibida por una corriente a contraflujo de aire caliente que evapora el líquido, de modo que caen las partículas sólidas que se separan de la corriente de gas, por no ser volátiles. Las cámaras para este efecto deben ser suficientemente grandes, para que el tiempo de o interfacial sea suficiente. La aspersión se hace por medio de toberas o difusores de alta velocidad.

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TOSTACION

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

TOSTADOR DE LECHE FLUIDIZADO

Partes del fluidizado:

tostador de lecho

1. Conductos concentrado (3 2. Conductos entradas). Not ubicación a los quemadores 3. Lana 4. Conducto de conductos). 5. Cámara de postcombustión. 6. Cilindro superior. 7. Columna de cono. 8. Material aislante. 9. Material refractario. 10. Cilindro inferior. 11. Boquillas de arranque del quemador (3 boquillas). 12. Rebose del lecho. 13. Conducto de descarga de calcina (2 salidas). 14. Boquillas de temperatura de lecho. 15. Placa de toberas. 16. Toberas. 17. Conducto de aire de fluidización. 18. Cámara de aire o wind box.

de alimentación de conductos). de agua de refrigeración (3 a: se cambiaron de ductos donde se alojan los mineral. gases de salida (2

FUSION La fusión es un proceso de concentración, en el que una parte de las impurezas de la carga se reúnen formando un producto ligero llamado escoria el cual puede separarse por gravedad de la porción más pesada que contiene prácticamente todos los componentes metálicos , que es la mata. La fusión se puede hacer en los siguientes hornos:

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

HORNO CUBA:

 Horno Reverbero: Es el más utilizado porque era el único que permitía la fusión de minerales pulverulentos, cada vez más frecuentes, debido a la generalización de la concentración por flotación

 HORNO ELÉCTRICO: 



Los hornos eléctricos son herméticos ya que de lo contrario entraría aire y a la alta temperatura que alcanzan los electrodos, estos se quemarían muy rápidamente. Por ser herméticos no pueden utilizar carga húmeda, ya que al evaporarse el agua no se podría eliminar el vapor con facilidad pudiendo reaccionar con los electrodos y producir explosiones, salvo esto, puede tratarse cualquier 8





material, incluso escorias con alto contenido en cobre. Son pues muy versátiles. No hay llama y por lo tanto hay menos gases. Se controla mejor el SO 2



HORNOS DE FUSIÓN RELÁMPAGO FLASH ( OUTOKUMPO, INCO):



Los hornos de fusión instantánea son uno de los desarrollos más recientes (después de la 2ª guerra mundial) para fusión de mata, son del tipo autógeno, es decir, aprovecha la oxidación de los sulfuros que contiene la carga para aportar el calor necesario para fundir la carga y alcanzar las temperaturas de reacción. En estos procesos se inyectan hacia la cámara de reacción los concentrados finos, secos y sin tostar, junto con el fundente para que haga o con el oxígeno o aire precalentado, que también se inyecta a presión. Una parte del sulfuro de hierro que hay en la carga reacciona inmediatamente y se oxida a FeO y SO2 en una reacción fuertemente exotérmica.





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CONVERSION CONVERTIDORES DISCONTINUO DEL TIPO PIERCE-SMITH: Estos convertidores son del tipo convencional y los que se usan más frecuentemente para la conversión de la mata. Son cilindros de aceros revestidos con ladrillos de magnesita, instalados sobre rodillos en un plano horizontal, y pueden girar en torno a su eje mayor hasta un ángulo de 120º.Una abertura que tienen en el centro de su parte superior sirve para alimentar la carga y para vaciar la escoria y el producto, para lo cual se gira el convertidor de manera que la abertura se desplace hacia delante desde su posición más alta. CARACTERISTICAS:

     

Procesa 300 a 500 TPD mata. Obtiene 100 a 200 TPD blíster. Es autógeno. Escorias con alto contenido de Cu (atrapado física y químicamente). Es un tipo de convertidos discontinuo (Batch). Contaminante.

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

LOS CONVERTIDORES HOBOKEN (O DESIFÓN):

Son una innovación reciente que ha instalado ya en varias fundiciones para mejorar aún más la recolección de con S0 2 y reducir al mínimo la contaminación del aire, ya que son más eficaces que las campanas que son equipo estándar en los convertidores Pierce-Smith. El convertidor Hoboken extrae los gases con alto contenido de S02 a través un ducto conectado axialmente a un extremo del convertidor, con un “cuello de ganso o “sifón” que deja que los gases pasen libremente desde el convertidor en las fases de la operación, sin que se derramen gotas de líquido en el sistema de gases de chimenea. Esto permite que el convertidor esté sellado durante las operaciones de soplo cerrando físicamente su boca, lo cual impide que escape SO2 a la atmósfera y evita cualquier dilución del SO2con al aire infiltrado. CARACTERISTICAS:

 Creado en Belgica.  Difiere del convertidor PIERCE-SMITH en sistema de carguío y evacuación de gases.  Genera un producto: BLISTER de 99%.  Menos capacidad que el convertidor PIERCE-SMITH.  Es un convertidor Batch.

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AFINO PIROMETALURGICO Tiene por objeto la separación del metal principal de otros elementos, considerados como impurezas, que pueden o no aprovecharse. Las principales operaciones de purificación o afino del metal son:

1) electrólisis en disolución acuosa 2) descomposición térmica 3) fusión por zonas.

AFINO DEL HIERRO FUNDIDO: OBTENCIÓN DEL ACERO La mayoría del acero se obtiene mediante oxidación del carbono y otras impurezas del arrabio hasta que el contenido de carbono del hierro se reduce al nivel requerido (hasta un 2,11 % en peso como máximo): proceso de refinado del arrabio. El proceso obtención de acero puede realizarse de dos formas:  Horno básico de oxígeno, HBO (BOF, Basic Oxigen Furnace): el proceso más utilizado habitualmente para convertir el arrabio en acero es el soplado con oxígeno puro en medio básico en un convertidor para quemar las impurezas y eliminar el carbono excedente.  Horno eléctrico: el acero se produce a partir de chatarra de hierro y acero en un horno de arco eléctrico, en el cual el calor la funde.

AFINO DEL COBRE: ELECTROREFINO DEL COBRE

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El electrorefino del cobre tiene dos objetivos: 1) eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre y 2) separar las impurezas valiosas del cobre, las cuales pueden ser recuperadas después como subproductos metálicos. Para ello los ánodos de cobre impuros se someten a electrólisis en una disolución de sulfato de cobre ácida, de forma que el cobre puro se deposita en los cátodos, obteniéndose una pureza del 99,99 % de cobre. Las impurezas caen al fondo de la celda de electrólisis formando los barros anódicos.

AFINO DEL ALUMINIO El refinado del aluminio se realiza por vía electrolítica. La celda electrolítica está formada por tres capas de naturaleza y densidades diferentes: 1) la capa inferior, formada por una aleación de aluminio-cobre, es la fuente de metal a refinar y el ánodo de la celda, 2) la capa intermedia está constituida por el electrólito y 3) la capa superior, constituida por el aluminio refinado, está en o con los bloques de grafito que distribuyen la corriente eléctrica y sirve de cátodo de la celda electrolítica. La segunda electrólisis permite purificar el aluminio de primera electrólisis y obtener un producto muy puro con un

contenido en peso del 99,999 % de aluminio.

MOLDEO 

MÁQUINAS DE MOLDEAR CON PRENSADO 13



Constan de una platina o tablero sobre la que se fija la placa modelo. Encima de ella se sitúa la caja de moldeo y sobre ésta el marco de realzado o relleno. La caja y el marco se llenan de arena de moldeo y se comprime. Posteriormente, se retira el plato, el marco de realzado y se efectúa el desmoldeo.

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MÁQUINAS DE SACUDIDAS

Se emplean para comprimir la arena en las cajas altas, donde se apisona junto a la placa modelo por inercia, dejando caer desde cierta altura la platina de la máquina junto con la caja llena de arena hasta que choca contra el yunque de la máquina.

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

MOLDEO A LA CERA PERDIDA

 MOLDEO CON YESO. Los moldes de yeso se usan para colar metales no férreos tales como: oro, plata, aluminio, magnesio, cobre y sus aleaciones, particularmente bronce y latón.

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DESTILACION En general la destilación se define como la operación de separar, por transferencia de masa y calor, las sustancias de una mezcla aprovechando la diferencia de volatilidades o puntos de ebullición. Ésta depende de parámetros como el equilibrio liquido-vapor, temperatura, presión, composición, energía (todos relacionados con las presiones de vapor de las sustancias).

 DESTILACION AL VACIO:

 DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA: Mezcla azeotropica es aquella mezcla líquida de dos o más componentes que poseen una temperatura de ebullición constante y fija, esta mezcla azeotropica se forma debido a que al pasar al estado vapor se comporta como un líquido puro, es decir como si fuese un solo componente, esto se verifica en el hecho que el vapor producido por la evaporación parcial del líquido tiene la misma composición que el líquido.

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

DESTILACIÓN DESTRUCTIVA

Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada, descomponiéndose en varios productos valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento en la misma operación, el proceso se llama destilación destructiva.



DESTILACIÓN EXTRACTIVA La destilación extractiva es una técnica utilizada para separar mezclas binarias azeotrópicas, en la que se adiciona un agente de 17



separación o solvente, cuya característica principal es que no presenta la formación de azeótropos con ninguno de los componentes de la mezcla a separar.



DESTILACIÓN FRACCIONARIA:

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado para separar mezclas de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea principalmente cuando es necesario separar compuestos de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS    

Ayala J. Y García M. Fundamentos de metalurgia extractiva. Universidad de Oviedo, 1995 Bray, J. L. Metalurgia extractiva de los metales no férreos. John Willey, 1961 Gilchrist, J.D. Extraction metallurgy. Pergamonn Press, 1980 Gill Charles B. Metalurgia extractiva no ferrosa. Ed. Limusa, 1989 19



     

Gómez, J. Metalurgia extractiva. Universidad nacional Facultad de Minas, 1976 Newton, J. Extractive metallurgy. John Willey, 1989 Pehlke, R.D. Unit process of extractive metallurgy. American Elsevier Publishers, 1975 Rosenquist, T. Principies of extractive metallurgy. Mc graw Hill Co. , 1987 Sancho M. Jose P. La metalurgia del aluminio. Aluminium Verlag, 1995 Cátedra de metalurgia Universidad de Oviedo Prácticas de metalurgia, refractarios y hornos. Universidad de Oviedo, 1989

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