arcillas horno mineria

7/23/2019 Arcillas Horno Mineria

1/9

20 (2006) 32-40

Estudio de factibilidad tcnica y econmica para producirarenas de moldeo para fundicin Metalnorte

V. Lamas1, L. Valderrama1

1 Departamento de Metalurgia, Universidad de Atacama, opiap!, "ile#

$-mail% lvalder&uda#cl('# alderrama)

Resumen$ste traa*o anali+a la viailidad tcnica econ!mica para producir arena de s.lice para la/undici!n Metalnorte, entre los tamaos 0,1 mm 0,60 mm, un contenido de i2 maor a05# 'as muestras en estudio ueron caracteri+adas por granulometr.a, 7u.mica morol!gica#$sta caracteri+aci!n indico 7ue la me*or opci!n es producir arena de moldeo a partir de mineral deroca de cuar+o, de la mina 8edro 'uis# 'uego ueron reali+adas prueas para determinar suresistencia a la compresi!n punto de sinteri+ado para conocer su comportamiento a*o lascondiciones de moldeo# 'os resultados otenidos indican 7ue las propiedades son ineriores enrelaci!n a una arena de origen sedimentario, por lo cual se determin! me+clar arenas en unaproporci!n de 39,5 de arena de origen sedimentario 62#15 de arena producida en esteestudio, alcan+ando una resistencia de ,:4 ;g


2/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

1. #ntroduccin

'as undiciones de "o enrentanmCrgenes de utilidades cada ve+ menores, elcosto de los materiales siempre en aumento#MCs 7ue nunca, deen reeBaminar su orma de

producir sus coladas determinar si usan losmateriales mCs adecuados para su proceso decolado# i ien el costo dee tener un papelpara decidir 7ue material se usara para laaricaci!n de moldes, dee ser mCsimportante su desempeo, en especial si sedee a"orrar por menor consumo de resina,menor arena necesaria para producir un molde me*or acaado de la pie+a colada#Metalnorte, es una empresa 7ue se dedica a laundici!n de c"atarra de "ierro, para aricar,desventa*a para Metalnorte con respecto a lacompetencia 7ue otiene la arena a un costo

muc"o mas a*o#

1.1. rena de moldeo

'a s.lice es el componente principal deuna arena de moldeo# $l silicio no se encuentraen estado nativo, se encuentra como arena,cuar+o, amatista, Cgata, pedernal, !palo

*aspe son algunas de los minerales en los 7ueaparece el !Bido# $n geolog.a (riem, riem,2001) se denomina arena a una roca naturalinamente dividida, compuesta de part.culas

cuo tamao var.a entre 0,063 2 mm# Unapart.cula individual dentro de este rango esllamada grano de arena# $l componente mCscomEn de la arena en tierra continental en lascostas no tropicales es la s.lice (di!Bido desilicio), generalmente en orma de cuar+o# 'aarena es transportada por el viento el agua, depositada en orma de plaas, dunas,mdanos, etc# $n el desierto, la arena es el tipode suelo mCs aundante#

'a arena para moldeo dee cumplir conlos siguientes re7uerimientos (8i@on;a, 1::)%

$stailidad trmica dimensional a

elevadas temperaturas# Apropiado tamao orma del grano# Fo dee reaccionar 7u.micamente

me+clarse Ccilmente con el metalundido#

Dee dar liertad para el escape de losgases producidos por el calor#

Disponiilidad econ!mica# omposici!n Gu.mica

ompatiilidad con el sistema deaglomeraci!n#

$n general, el cuar+o (alvador, 2002)es un recurso relativamente aundante en elpa.s, de ra+onales perspectivas geol!gicas 7ue

se eBplotan en volEmenes de producci!n demediana a*a escala# ?iene una amplia gamade aplicaciones industriales en el pa.s eBisteuna oerta diversiicada, por tipos de productos calidades# e destinan preerentemente almercado nacional, donde deen competir conproductos similares importados# Algunos deellos alcan+an grados de calidad 7ue lespermite ser eBportados# 'os productos de s.licetienen varios usos, concentrados en industriascomo la cerCmica, vidrio, construcci!n,metalErgica, electr!nica, !ptica *oer.a%

'as rocas de cristal puro de cuar+o se

utili+an en e7uipos !pticos electr!nicosde alta precisi!n#

omo "arina cuar+osa, sirve de materiaprima en la aricaci!n de vidrio deladrillos de s.lice, losas, aldosas, pie+ascerCmicas, o como cemento argamasa#

'as arenas sil.ceas, por su parte, seemplean en undiciones, depuraciones,revestimientos, impermeaili+antes aligual 7ue las "arinas en la industria dela construcci!n#

$l cuar+o molido sirve de arasivo en el

cortado de piedras, en los c"orros dearena en el molido de vidrio# $l cuar+o en polvo se usa para "acer

porcelana, papel de li*a relleno demadera, asimismo es materia primapara undente en operaciones deundici!n#

?amin el cristal de cuar+o natural dealta calidad, se utili+a como materiaruta en la industria electr!nica#

1.$. %uentes de s&lice en la 'ona

'os acimientos de roca de cuar+ocorresponden tanto a cuerpos pegmat.ticos,empla+ados en la ranodiorita ierra 'os 'irios(sector Fantoco), como a vetas olsones deorigen "idrotermal, relacionados con laintrusi!n de plutones del retCcico uperior,8lut!n Hemolino, uicado en Gueradaalitrosa, (los plutones constituen cuerpos deormas alargadas 7ue incluen sienogranitos,

33


3/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

mon+ogranitos, dioritas cuarc.eras granodioritas de "ornalenda) ($spino+a etal, 1), en rocas volcCnicas del IurCsico-retCcico, /ormaci!n 8unta del ore# $stosEltimos acimientos se distriuen ampliamenteen el sector de Jnca de ro, por e*emplo, la

Mina 8edro 'u.s, donde se eBtrae la s.lice enorma de cuar+o se utili+a eBclusivamente enlas undiciones de core de la +ona norte delpa.s, para captar el "ierro en la me+cla undidade manera de ser retirado en la orma deescoria permitir la puriicaci!n del core#

$n el desierto de Atacama (8as;o etal, 2003), las dunas de la regi!n de opiap!(29K22L) son las de maor eBtensi!n en "ile,curir.an una supericie de 240 ;m2#

on dunas 7ue aparecieron en la costa,sin emargo, con el tiempo, "an avan+adotierra adentro, a travs de un sistema interno

de cuencas serran.as, "asta el cerroMedanoso, sore una distancia de 60 ;m "asta una altura de 1#643 m sore el nivel delmar# 'a ausencia en este sector del acantiladocostero continEo 7ue caracteri+a la costa delnorte de "ile la eBistencia de corredorestopogrCicos transversales permitieron lamigraci!n de las arenas e!licas "acia el este#$n la regi!n de Atacama, ademCs de este tipode dunas, se encuentran pe7ueas dunasactivas 7ue en la actualidad son alimentadas dearena desde la costa 7ue no se ale*an muc"o

de ella# Fo tienen comparaci!n por su eBtensi!n su volumen con las dunas remanentes# $lsistema mCs desarrollado puede verse a pocadistancia al norte de aldera, asociado a laplaa Hamadas# $stC constituido por dunaslongitudinales continuas, paralelas entre s., de1 a 2 m de alto, 7ue llegan a avan+ar "asta 9;m# tierra adentro 7ue orman un con*unto dealgunos cientos metros de anc"o#

1.(. )aracter&sticas principales de lasarenas de proceso autofra*uante. +-),$//0

1.(.1. umedad

ore el 0,25 de "umedad, el procesopresenta una disminuci!n de la resistencia una disminuci!n de la velocidad de rage# $nel caso de los procesos /en!lico UretCnicos Al7uidico UretCnicos es mCs inluente, deidoa la presencia de Jsocianatos 7ue reaccionan

con el agua, provocando una in"iici!n de lacura una uerte reacci!n espontCnea si elporcenta*e es alto#

1.(.$. )antidad de finos

'o ideal es traa*ar con la menorpresencia de inos (0,2 - 0,9 mCBimos), deidoa 7ue disminuen la resistencia, lapermeailidadN aumenta el consumo deresina la generaci!n de gases#

1.(.(. )antidad de arcilla

$l mCBimo aceptale es 0,25,porcenta*es maores ocasionan una uertedisminuci!n de la resistencia de lapermeailidad, un aumento en la generaci!n degas un maor consumo de resina de

catali+ador, dado 7ue las arcillas actEan comoespon*as 7ue atrapan el catali+ador 7uedancomo puntos landos entre granos de s.lice,inluendo directamente en la resistencia#

1.(.0. Morfolo*&a de los *ranos de arena

De acuerdo a la orma de los granos,angular


4/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

1.(.4. Mdulo de fine'a +malla

'a arena de .lice para las undicionesdee tener una graduaci!n ien deinida con un905 mCs de los granos retenidos en 3 mallasadacentes# $l FEmero de /ine+a de la A/

(American /oundrmens ociet), eBpresa demanera aproBimada el tamao de malla de esetami+ 7ue de*ar.a pasar solamente granos dearena de tamao uniormeN es decir, eBpresa elpromedio de los tamaos de todos los granosde la muestra(Universidad im!n Ool.var,200B)# 'a "omogeneidad de estas arenas 7uedadescrita en la ?ala 1#2

2abla 1.$. Jnluencia de la "omogeneidad de lasarenas

M5s *ruesa: Mdulo

menor.

M5s fina: Mdulo

mayor.

Maor permeailidad# Menorpermeailidad

Menor arenasinteri+ada#

Maor arenasinteri+ada#

Maor resistencia delmolde

Menor resistenciadel molde#

Menor tendencia adeectos de eBpansi!ndeido a maorplasticidad en caliente#

Maor tendencia adeectos deeBpansi!n por sermCs compacto#

Maor tendencia apenetraci!n de metal#

Menor tendencia apenetraci!n demetal#

Hugosidad maor enpie+as si no se utili+apintura#

8ie+as con me*oracaado si no seutili+a pintura#

$. Parte e6perimental

8ara lograr los o*etivos propuestos, la etapa

eBperimental, contempl! 3 etapas, las cualessiguieron un orden secuencial% la primeraconsiste en la recolecci!n de muestras, anClisisgranulomtrico 7u.micoN la segunda en lapreparaci!n de las muestras segEn lasespeciicaciones del productoN la ultima en ladeterminaci!n de propiedades .sicas delproducto# 'as dos primeras etapas ueronreali+adas en las dependencias del Jnstituto de

Jnvestigaciones ient.icas ?ecnol!gicas,JDJ?$, de la Universidad de Atacama# 'aEltima etapa ue reali+ada en el 'aoratorio de/undici!n de la Universidad de antiago#$n la tala 2#1 se indican los lugares donde setomaron las muestras, estas a su ve+, previa

reducci!n preparaci!n, ueron anali+adasgranulometricamente en tamices A?M deaertura 6,3mm "asta los 0,03:mm#

$l anClisis 7u.mico ue reali+ado por elmtodo anal.tico# 'a segunda etapa consisti! enclasiicar lavar la arena, 7ue reEne lasme*ores caracter.sticas tanto de tamao, ormadel grano contenido de s.lice# Mediantedeslamado, ue eliminado el material contamao P 0,10mm# 8or otra parte el materialcon tamao maor a 0,6mm ue eliminadomediante tami+ado en seco# on el prop!sito dea*ar los contenidos de caronato de calcio se

reali+aron dos tipos de lavado, el primeroconsisti! en agitar, por 1 minutos, una pulpade 25 de s!lido para luego eliminar laspart.culas inas 7ue no decantaanN en elsegundo lavado ue utili+ado un cilindro lavadorde capacidad #429,99cm3, los parCmetros deoperaci!n utili+ados ueron 4: 5 de !lidoNtiempo de lavado% 10, 1, 20 minutos# Al inalde cada tiempo se procedi! a deslamar con lamalla 0,10mm a clasiicar en los tamices0,:mm "asta la malla 0,09mm paradeterminar el .ndice de ine+a# on el prop!sito

de me*orar la redonde+ de los granos seatricionaron las muestras utili+ando el mismomolino de la etapa de lavado por tiempos detiempos de 10, 20, 30, 40, 60, 0 minutos luego reali+ar nuevamente el tami+ado paracalcular el .ndice de ine+a#

$n la etapa siguiente, las prueasconsistieron en la oservaci!n al microscopio delas arenas utili+ando un microscopio marca'eicaN la medici!n de la resistencia a lacompresi!n utili+ando una ma7uina de ensaode tracci!n < compresi!n marca ?JFJU '$Fde 30#000 ;g de capacidadN la medici!n del

punto de sinteri+ado mediante la utili+aci!n deun "orno de sinteri+ado, el cual alcan+a unatemperatura de 100= #

(. Resultados y discusin

'a tala 3#1 muestra un resumen de losparCmetros estad.sticos# $n ella se indica lamediana el .ndice de clasiicaci!n o selecci!n

3


5/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

de las muestras# 'a ?ala 3#2 muestra losparCmetros granulomtricos# 'a ?ala #3muestra un resumen de la composici!n 7u.micade las arenas#

'os resultados otenidos indican 7ueeBiste un parentesco entre a7uellas arenas de

las dunas las 7ueradas (muestras D, $, /, ,Q, R), incluendo la del sector Maria Jsael(muestra ')# $Biste gran similitud en loscontenidos de s.lice, alEmina "ierro total# $ntodas estas muestras el contenido de caronatode calcio es a*o, eBcepto la muestra R, deidoa su cercan.a con la costa# 8redominan granossuangulosos a suredondeados, deido a uncorto traecto de despla+amiento de las arenas#in emargo, el posterior anClisis microsc!pico.ndico 7ue las arenas del grupo de las dunas 7ueradas, son de origen eldespCtico# $ncamio, las arenas originadas en la costa

(muestras J, I), son claramente calcCreas conun porcenta*e mu elevado de caronato decalcio (sore 305)# 'os granos presentan unredondeamiento moderado deido a la erosi!nconstante a la 7ue son sometidas por el mar# 'amuestra , presento caracter.sticas similares,aun7ue su contenido de s.lice ue muc"o menor(alrededor del 2 5), a pesar de la +onamuestreada, 7ue no correspond.a a una +onadel litoral# 'a muestra O, proveniente de undep!sito de gravas, presenta un contenido des.lice mu a*o# us caracter.sticas

granulomtricas son pores deido a 7ue "asido sometida a transporte luvial, presentagranos suredondeados# 'a muestra A,proveniente de un dep!sito de rocas de cuar+o,contiene un porcenta*e de s.lice alto (sore:35)# us caracter.sticas granulomtricas sonpores deido a 7ue "a sido sometida atrituraci!n, presenta granos angulares# 'ascaracter.sticas mencionadas anteriormentepermitieron determinar las me*ores alternativaspara otener, a travs de un proceso, arena demoldeo# 'os parCmetros a tener en cuentaueron% los contenidos de s.lice caronato de

calcio, el tamao de los granos la orma delgrano# De esta manera se determin! seguirtraa*ando con la muestra A, por su altocontenido de s.lice a*o contenido decaronato de calcio, a pesar de sugranulometr.a morolog.a de sus granos, loscuales se me*oraran en la siguiente etapa de laeBperiencia#

2abla $.1# Jdentiicaci!n de las muestras lugares de procedencia#

Muestra 2ipo y procedenciaA Mineral de s.lice c"ancado, rec"a+o -4 mm,

Mina 8edro 'u.s, precordillera, Jnca de ro#

O Arena de r.o, Sridos Ouitr!n, riera r.oopiap!, ?ierra Amarilla

Arena de 7uerada, ector Maria JsaelD Arena de duna, erro Medanoso#$ Arena de duna, amino 32, ;m 24, ector

alleguillos/ Arena de duna, amino 329, ;m 2:, ector

alleguillos Arena de 7uerada, Huta , ;m 03, ector

aleta TentenoQ Arena de 7uerada, amino 31, ;m 10

,Guerada $l MoradoJ Arena de duna de plaa, Huta , ;m 23I Arena de duna de plaa, 8laa /lamenco

R Arena de 7uerada, ector 8laa /lamenco' Arena de sedimentos, riera r.o opiap!,ector Maria Jsael

2abla (.1. Hesultados de los parCmetrosestad.sticos#

Muestra 8arCmetro estad.sticoMediana

micr!metrosDesviaci!n

estCndar p"iA 429#3 1#:6

O 963#39 2#19 29#00 0#:D 24#93 0#26$ 14#04 0#3/ 219#:: 0#3 1#69 1#96Q 93#10 1#:0J 369#6 0#0:I 24:#0 0#3R 643#29 1#:2' 217.87 0.71

36


6/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

2abla (.$# Hesumen de caracter.sticasgranulomtricas de las muestras#

Muestra )aracter&stica *ranulomtrica78 de

mallas con

9retenido1/9

9 enpeso

entrelasmallas7;0/ y7;1//-2M


7/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

2abla (.4# Hesumen de la pruea de lavado encilindro lavador#

2iempo deLavado +min.

9-i=$

9)a)=(

0 ::, 1,00

10 ::,9 1,001 ::,14 0,:20 ::,1 1,00

'a pruea de atrici!n se reali+! a lamuestra A2, la cual ue sometida a clasiicaci!n al primer lavado, el o*etivo de esta prueaue producir una part.cula, con un Creasupericial menor, sin modiicar, drCsticamente,la curva granulomtrica# $sto se logr!, perocomo se aprecia en la /igura 3#1, "uo unadisminuci!n de los porcenta*es retenidos en las

mallas superiores un aumento en las mallasineriores, lo mas importante ue 7ue semantiene constante en las mallas intermedias(F=0, F=90, F=100), lo 7ue permite mantenerun .ndice de ine+a constante, como se apreciaen la tala 3#6# $n el microscopio se oserv!7ue los granos a no presentan ormasangulares como se oservaron en la muestraoriginal, a"ora los granos no presentan cantosien deinidos, sino gastados, aparecen granossuangulares, otros con orma de lente*a, solounos pocos granos presentan una orma angularien deinida#

2abla (.>.Hesumen de la pruea de atrici!n dela muestra A1

2iempode

tricin

9 de%inos


8/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

'a igura 4#1 muestra el diseo de unaplanta de lavado propuesto por este estudio#'a tala 4#1 muestra un resumen con lasinversiones necesarias para llevar a cao dic"oproecto#

%i*ura 0.1. Diagrama de proceso para unaplanta de clasiicaci!n lavado de arena des.lice#

2abla 0.1.Hesumen de inversiones#


9/9

# 'amas, '# alderrama 20 (2006) 32-40

*radecimientos

$l autor agradece la audaproporcionada por /undici!n Metalnorte pormedio del erente de operaciones r# HeneMoralesN al JDJ?$ por la acilitaci!n de las

dependencias, para reali+ar la caracteri+aci!nde las muestrasN inalmente al personal dellaoratorio de undici!n de la UAQ#

>. Referencias

riem, W X riem, #R#, Apuntes de eolog.aeneral8lata#Uda#cl#

arcillas horno mineria

Documents