metalurgia y materiales segundo semestre 2007 universidad técnica federico santa maría...

Post on 23-Jan-2016

249 Views

Category:

Documents

0 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

Metalurgia y MaterialesSegundo semestre 2007

Universidad Técnica Federico Santa María

Departamento Ciencia Materiales

ILC-204 Metalurgia y Materiales

Profesor: Mauricio Narváez

E-mail: mauricio.narvaez@usm.cl

Fot

ogra

fía: r

ajo

prin

cipa

l min

era

Esc

ondi

da, r

egió

n de

Ant

ofag

asta

Chi

le.

Objetivos

•VISUALIZAR IMPORTANCIA DE INDUSTRIA METALÚRGICA Y DE MATERIALES.

•COMPRENDER EL FUNCIONAMIENTO BÁSICO DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS DEL ÁREA.

•RELACIONAR LAS VARIABLES E INFLUENCIAS BÁSICAS QUE GOBIERNAN LA CALIDAD Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS Y NO METÁLICOS.

Contexto de la asignatura

•METALURGIA EN CHILE

•Esquema general de los procesos

•Descripción de las alternativas de procesamiento

•MATERIALES DE INGENIERÍA

•Procesos de fabricación

•Propiedades y usos

Contenidos

•METALURGIA EXTRACTIVA: BENEFICIO DE MINERALES, PROCESOS DEL COBRE Y DEL ACERO.

•PROCESOS DE FABRICACIÓN: FUNDICIÓN, CONFORMADO, PULVIMETALURGIA Y COMPUESTOS.

•MATERIALES: SELECCIÓN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

•MATERIALES METÁLICOS, POLIMÉRICOS Y CERÁMICOS.

Bibliografía

Material de apoyo de las clases (presentaciones) y CD complementario.

WEB: www.cmat.utfsm.cl/mcabrera/mym

Biswas and Davenport, Extractive Metallurgy of Copper, 3ª Ed.1994.

Askeland D.; La Ciencia e Ingeniería de los Materiales, 3ª Ed. 1998.

Callister W.; Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Ed Reverté, 1995.

Smith W.; Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, 3ª Ed, McGraw Hill, 1998.

Certámenes y Quices

• Evaluación: 3 certámenes = 80%

• Certamen 1. Fecha a definir con otros paralelos• Certamen 2. Fecha a definir con otros paralelos• Certamen 3. Fecha a definir con otros paralelos

• Promedio Quiz (20%, promedio de al menos 5 controles).

• Certamen recuperativo global en caso de:

Alguna nota en certámenes menor a 45Falta a uno de los certámenes (no requiere justificación)Promedio final menor a 55Promedio final superior a 40

Toda la materia y reemplaza la peor nota o la que faltó

• http://enco.dcsc.utfsm.cl/moodle/• Entrar con correo electrónico USM y clave personal

o como invitado mientras la consigue si no la tiene• DEBE usar clave entregada por profesor (metalurgia)

Cómo nos comunicamos…?

Cómo nos comunicamos…?

Cómo nos comunicamos…?

Cómo nos comunicamos…?

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales

metálicos, incluyendo la producción de aleaciones.

Metalurgia

Minería en Chile, norte grande

Fuente: Gobierno de Chile, Ministerio de Minería.

Minería en Chile, norte chico

Fuente: Gobierno de Chile, Ministerio de Minería.

Minería en Chile, centro sur

Fuente: Gobierno de Chile, Ministerio de Minería.

Minería en Chile, extremo sur

Fuente: Gobierno de Chile, Ministerio de Minería.

Proyección de inversiones

Una inversión global de Mill US$ 13.090 seestima materializar en la minería chilena del cobre y del oro, en el período 2006 – 2010.

Chuquicamata en Viña del Mar

Profundidad:Largo:

Ancho:

1000 mt4.500 mt

3.000 mt

Chuquicamata

Minería de tamaño mundial

Minería de tamaño mundial

Calendario de Puesta en Marcha de Principales Proyectos

Importancia de Chile sobre el cobre

PRODUCCIÓN MUNDIAL COBRE MINA

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

AÑO

mil

es T

M d

e fi

no CHILE

EEUU

PERÚ

AUSTRALIA

INDONESIA

% PRODUCCIÓN POR PAÍS DE COBRE MINA

0

5

10

1520

25

30

35

40

AÑO

%

CHILE

EEUU

PERÚ

AUSTRALIA

INDONESIA

Fuente: Anuario del cobre y otros minerales, COCHILCO.

Principales productores de cobre en Chile

Fuente: Anuario del cobre y otros minerales, COCHILCO.

COBRE POR EMPRESAS

0500

1.0001.5002.000

2.5003.0003.5004.000

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

AÑO

mil

es T

M d

e fi

no

CODELCO-CHILE

OTROS PRODUCTORES

Principales productores de cobre en Chile

COBRE POR EMPRESAS, CODELCO

0100200

300400500600

700800

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

AÑO

mil

es T

M d

e fi

no Chuquicamata

Radomiro Tomic

División Salvador

División El Teniente

División Andina

COBRE POR EMPRESAS, OTROS PRODUCTORES

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

AÑO

mil

es T

M d

e fi

no

Escondida BHP-Billiton

Collahuasi FALCONBRIDGE

Sur Andes ANGLO AMERICAN

El Abra BARRICK

Candelaria PHELPSDODGE

Los Pelambres ANTOFAGASTAMINERALS

Fuente: Anuario del cobre y otros minerales, COCHILCO.

Minería chilena es más que cobre

Metales AÑO 2006

Cobre (miles de TM de fino) 5.360,8

Molibdeno (TM de fino) 43.277,6

Oro (Kg de fino) 42.100,0

Plata (Kg de fino) 1.607.164,0

Plomo (TM de fino) 672,0

Zinc (TM de fino) 36.238,0

Hierro (TM de mineral) 8.628,2

Manganeso (TM de mineral) 37.169,0

No Metales (TM) AÑO 2006

Carbonato de Calcio 7.145.280,0

Cloruro de Sodio 4.580.471,0

Nitratos 1.111.771,0

Plumicita 1.423.144,0

Recursos Silíceos 1.081.352,0

Yeso 845.331,0

Combustibles AÑO 2006

Carbón (TM netas) 673.744,0

Petróleo Crudo (Metros Cúbicos) 168.701,0

Gas Natural (millones Metros Cúbicos) 2.199,0

Chile, es un actor relevante en el concierto mundial en las reservas, producción y exportación de molibdeno, oro, plata y renio, entre otros productos mineros.

Introducción al proceso del cobre

El cobre se encuentra en Yacimientos, en forma de Minerales de Mina (ROM), formando compuestos o ESPECIES MINERALÓGICAS… “SULFUROS Y OXIDOS”CuFeS2; Cu2S; CuO; Cu2O; CuCO3Cu(OH)2…

Las leyes de Cu de los minerales que ameritan la explotación dependen del precio del metal, con los valores actuales los yacimientos rentables son los con leyes superiores al 0,6%... Dependiendo del proceso a seguir

Malaquita CuCO3Cu(OH)2 Cuprita Cu2OCalcopirita CuFeS2

Tratamiento minerales sulfurados de cobre PIROMETALURGIALos minerales “Sulfurados” – CuFeS2 (calcopirita) siguen la secuencia:

•Beneficio de Minerales: chancado, molienda y separación de la especie. Se obtiene un CONCENTRADO •El CONCENTRADO se Funde, Convierte y Refina para obtener Cobre Refinado – ANODO o Cu RAF (Refinado a fuego): ETAPA TERMOMETALURGICA•El RAF – en la forma de ANODO se ELECTROREFINA para la obtención de CÁTODOS (99,9%Cu)

•En la etapa de Concentración (en el Beneficio de Minerales) , específicamente en la flotación, es posible obtener MoS2 como suproducto. Éste se transforma a MoO3 mediante una tostación oxidante a 800°C. EL MoO3 al refinarse (purificarse) genera otro subproducto relevante… RENIO. CHILE ES EL PRINCIPAL PRODUCTOR MUNDIAL DE MOLIBDENO y no produce Mo metálico… Igual caso con el Renio…•En la etapa TERMOMETALURGICA de tratamiento de los concentrados se elimina el S y Fe de los minerales sulfurados por tratamiento de OXIDACIÓN El azufre es eliminado como SO2 (gas), que debe ser atrapado y transformado en ACIDO SULFURICO para no producir contaminación del aire…•Otro aspecto relevante son los desechos de la etapa de concentración… los RELAVES, que representa más del 95% del todo el mineral molido (tamaño del orden de 20-40 micrones)… Los concentrados representan menos del 5% de todo el mineral molido

Termometalurgia (1250°C)Fusión (Eje - Mata; Metal Blanco)

Conversión por oxidación (Cu Blister)Refinación (Cu RAF, 99%Cu))

Beneficio de Minerales• Chancado (mm)• Molienda (micrones)• Concentración (separación CuFeS2 y MoS2)

Mineral sulfurado ROM Ley 1,2%

Tratamiento MoS2

• Tostación oxidante 800°C (MoO3)• Refinación

Electrorefinación MoO3 refinadoRenio..

SO2 (gas)recuperacióna Planta de H2SO4 (liq)

Relaves (pérdidas Cu y Mo)

Fe3O4

Sale a través deESCORIA con algo

de Cu oxidado

Cu Catódico99,9%

Au, Ag, Te…En planta metales nobles

Importancia de los subproductos

Tratamiento minerales oxidados de cobre HIDROMETALURGIALos minerales que contiene especies oxidadas y algunos sulfuros (tipo

Cu2S calcosita) pueden disolverse “facilmente” al ser atacados por soluciones acusas con ácido sulfúrico disuelto.

Estos minerales siguen el procesamiento:

Chancado (a tamaños del orden de mm) y posterior eventual aglomeración (peletización)LX=LIXIVIACIÓN. Etapa de disolución del Cu. Se obtiene solución acuosa con el cobre disuelto (5 g/l de cobre en solución). Se recupera del orden del 60% del Cu del mineralSX= Extracción por solventes. Etapa de purificación y concentración de la solución acuosa (50 g/l)EW= ElectroWining ó Electroobtención del Cu desde la solución líquida, precipitandola en cátodo. Se obtiene Cu catódico 99,99%Cu

Esta tecnología aún a pesar de las menores recuperaciones es de menor costo… del orden de 25 ¢US$/lb de Cu; versus 45¢US$/lb hasta concentrado y del orden de 20 ¢US$/lb para la termometalurgia y refianción electrolítica.

FORMACIÓN DE PILAS• Chancado (mm)

• Eventual aglomeración• Formación de Pilas, cerros…

LX : LIXIVIACIÓNAtaque de mineral por solución

acuosa con H2SO4 disuelto

Mineral oxidado ROM Ley 0,6%

EW : ElectroWiningObtención de Cu depositado

mediante electrólisis

Descarte de Mineral con Cu

sin disolver

Cu CatódicoElectroObtenido

99,9%

SX : Extracción por SolventesEtapa de purificación de solución acuosa

Precio del cobre y otros metales

Disminución precio del cobre debido a: Aumento de inventarios, baja de la demanda China. Proyecciones lo estiman en 2 US$/lb

Resumen breve del proceso del cobre

Alternativas de procesamiento según tipo de Minerales con leyes sobre 0,6%Cu…

Minerales que contienen CALCOPIRITA (CuFeS2)Beneficio de Minerales (obtiene concentrado: 30-45%Cu)

Termometalurgia (obtiene ánodos)Electrorefinación (obtiene cátodos)

Minerales que contienen “OXIDOS” y Algunos Sulfuros. PROCESAMIENTO HIDROMETALÚRGICO: LX-SX-EW

Conminución (reducción de tamaño).Lixiviación (con súlfuros es con ayuda de bacterias). LXExtracción por Solventes. SXElectroóbtención o Electrowinning. EW

Con ambas alternativas de producción se obtienen cátodos de cobre (99,99%Cu)

Formato de venta del cobre

Importancia de la Minería del Cu

Concepto de Minerales, yacimientos, leyes, estéril, ganga, especies

mineralógicas (fases)…

Valores de Cu, subproductos…

Alternativas de procesamiento en Minería del Cobre…

Objetivo: Involucrarse con temática de curso, disponer del CD, revisar página

WEB con actualizaciones, consultar ayudante…y profesor

Objetivo principal… Aprovechar la instancia del ramo para aprender los

aspectos básicos y en el fúturo GENERAR PROYECTOS EN EL ÁREA

Resumen de temas

Precio-Costo

Metalurgia y Materiales

Segundo semestre 2007

Universidad Técnica Federico Santa María

Departamento Ciencia Materiales

ILC-204 Metalurgia y Materiales

Profesor: Gerardo Hernández A.

E-mail: gerardo.hernandez@usm.cl

Fot

ogra

fía: e

spes

ador

es c

once

ntra

dora

Lag

una

Sec

a m

iner

a E

scon

dida

, reg

ión

de

Ant

ofag

asta

Chi

le.

top related