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INDICE
I. INTRODUCCION ............................................................................................... 3
“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DELFORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
INGENIERIA QUIMICA Y
METALURGICAINGENIERIA METALURGICA
Secado
de
CONVERTIDORES ROTATORIOS DE SOPLO POR ARRIBA (PROCESO (TBRC)
Para el curso:
Metalurgia Extractiva
Docente:
Briseño Flores Ranulfo
VII ciclo
Integrantes:
Aguayo Florecin a!y "ellen Fern#n$e% Ra&os Flor Eli%a!et' (au)ari Pastrana *'ristian *orcino Morales Rulan
2!"
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II. MARCO TEORICO ....................................................................................... 4 - 6III. CONVERTIDORES ROTATORIOS DE SOPLO POR ARRIBA
(PROCESO TBRC)…..............................................……………………......7-14
o La mata de sulfuro de níquel.o TBRC.
o Plomo metálico con contenido de azufre.
IV. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................... 15
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A+RADE*IMIE(ra$ece&os la o)ortuni$a$ $e reali%ar el siguiente tra!a.o/ ya 0ue cree&os 0ue $e esto a$0uirire&os con
,a&!i3n $el $ese&)eño 0ue )ue$en cu&)lir estas &
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I. INTRODUCCION
La conversión es la etapa segunda y final en la fundición de minerales o concentrados
de sulfuros y es tami!n una operación de concentración" como lo es la fusión. La fase
liquida del sulfuro metálico de la mata que se produ#o en el $orno de fusión $a
e%perimentado la separación de la mayor parte de la ganga y una parte del contenido de
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$ierro en forma de escoria durante el paso de fusión" despu!s del cual quedó la mata
como una solución comple#a pero $omog!nea de core" níquel" coalto" $ierro y azufre"
con peque&as cantidades de metales preciosos y otros metales ásicos.
HORNOS DE CONVERSIÓN
'l proceso de conversión consiste en o%idar sucesivamente el $ierro y el azufre
contenido en el e#e líquido proveniente del $orno de fusión (se mantiene el proceso de
o%idación" sólo que en este caso se o%ida un material ya fundido)" para formar core
lister con un **+ de core. 'sto se logra" o%idando el fierro y el azufre contenido en la
mata con aire" algunas veces enriquecido con o%ígeno. La conversión del e#e de core se
lleva a cao casi universalmente en los convertidores Peirce,-mit$" aunque tami!n
e%isten equipos alternativos tales como el convertidor oo/en" 0nspiration" 1itsuis$i
y otros en desarrollo.
II. MARCO TEORICOII#!#LOS CONVERTIDORES ROTATORIOS DE
SOPLO POR LA PARTE SUPERIOR $T%RC&
-on un nuevo tipo de dise&o astante similar al del $orno 2aldo que se emplea en la
faricación de acero con o%ígeno. 'l convertidor es de forma cilíndrica" cerrado en un
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e%tremo y con un cono aierto en el otro. 'l recipiente es un casco de acero" revestido
de magnesita" que se $ace girar a velocidades de 3 a 45 rpm" y que está inclinado 678
respecto a la $orizontal. 'l convertidor descansa sore dos #uegos de co#inetes de
rodillos y puede inclinarse a cualquier posición dentro de los 9:58 para llevar la oca a
diversas posiciones para el vaciado de la escoria" la adición de fundentes y el vaciado de
la carga final. ;espu!s de que se carga el recipiente con mata por el e%tremo aierto" se
le incline l78 a la posición de traa#o" se inicia la rotación y se introduce una lanza
enfriada por agua a trav!s de la oca" para dirigir un c$orro de o%igeno sore la
superficie del a&o rotatorio. Tiene lugar rápidamente la o%idación del sulfuro de $ierro
y se agrega fundente de sílice para formar una escoria de silicato de $ierro" la cual se
vacía y se regresa al $orno de fusión. Luego se agrega mata fresca del $orno para
reponer el volumen de escoria removido" y se repite el ciclo de soplado" o%idación y
formación de escoria $asta que el convertidor está cargado con producto metálico. 'ste
producto final se vacía y se lleva a refinación. Los convertidores rotatorios que se
emplean para níquel son de 6< pies de longitud y 66 6=> pies de diámetro e%terior (3.4*
% 9.36 m) y normalmente traa#an aa#o de sus velocidades inferiores a su velocidad
má%ima de rotación de 45 rpm $asta un poco antes de terminar el soplado" momento en
que se les $ace girar a su velocidad má%ima. La cominación del soplado superficial por
medio de la lanza" y de la turulencia inducida mecánicamente al a&o por la rotación"
tienen por o#eto me#orar el rendimiento de las funciones esenciales del convertidor" a la
vez que se efect?an las dos acciones de soplado y agitación independiente entre sí
aumentando la flotailidad del proceso.
Convertidor rotatorio soplado mediante una lanza refrigerada
'ste proceso puede reemplazar las etapas del proceso convencional
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Tienen @lto contenido de -A> en los gases
Permite tratamiento de distintos tipos de concentrados
Refractarios de Cromo,1agnesita.
Figura N°1
ormada la mata por sucesivas cargas y escoriados" se sopla aire para otener
líster.
-e producen altas emisiones de polvo generando prolemas en las campanas y
ductos.
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Figura N° 2
III. LOS CONVERTIDORES ROTATORIOS
DE SOPLO POR ARRIBA
(PROCESO TBRC)7
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-e desarrollaron inicialmente para convertir mata de níquel a níquel metálico impuro"
mediante lanzas de o%ígeno para generar las elevadas temperaturas necesarias para
minimizar la formación de ó%ido de níquel esta operación se discute en detalle en la
sección relativa a los procesos de conversión de la mata de níquel. -in emargo" se $a
despertado cierto inter!s en la conversión del core mediante este proceso" aunque no es
proale que los convertidores con soplo de o%igeno por arria se utilicen e%tensamente
para la conversión normal dela mata de core" en vista de que la conversión
convencional del core con soplo de aire es autógena y de que puedan lograrse las
temperaturas usuales de conversión sin dificultad. La fundición de @fton 1ines
(Columia Británica" Canadá) está instalando un proceso TBRC en el que se limpiarán
las escorias resultantes de un concentrado de core que contiene calcocita y core
nativo y que se fundirá y convertirá luego a core metálico.
LA MATA DE SULFURO DE NÍQUEL:
-e convierte en sulfuro de níquel en convertidores del tipo Peirce,-mit$" similares a los
usados para la conversión de mata de níquel" soplando el convertidor con aire o aire
enriquecido con o%ígeno. Tami!n puede convertirse directamente a níquel metálico
líquido en convertidores rotatorios de soplo por arria inyectando o%ígeno. 'n todas las
operaciones de conversión" las primeras reacciones son similares a las encontradas al
soplar la mata de core" ya que la o%idación del $ierro y el azufre ocurren primero en
reacciones fuertemente e%ot!rmicas" >e- D 95 > E >eA + > -5> y el eA forma una
escoria con la -i5> agregada como fundente" que se separa por rastrillado y se regresa al
$orno de fusión" mientras el -5> sale en los gases de escape. Cuando se soplan los
convertidores del tipo Peirce,-mit$ con aire o aire enriquecido con o%ígeno" se
acostumra detener el soplado cuando se $an formado eA y 359 y de#ar el producto del
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convertidor como sulfuro de níquel fundido o una solución mi%ta de sulfuro de níquel
con algo de sulfuro de core" para ser tratado por alg?n otro proceso. 'ste producto
corresponde a la fase de metal lanco de la conversión de core y se le llama mata de
convertidor" o a veces mata Bessemer. La razón para suspender el soplo en esta etapa es
que el níquel tiene un punto de fusión más alto que el del core" >:358 (6433
8C) en
comparación con 6*<5 8 (65<4 8C)" y se o%ida con muc$a mayor rapidez. Por tanto es
más difícil alcanzar y mantener la temperatura necesaria para conservar el níquel
metálico en estado líquido" y siendo mayor la rapidez con que se o%ida" el níquel
metálico se transformaría en FiA a medida que se fuera produciendo por o%idación del
Fi9->" en vez de quedar como níquel metálico. 'n el convertidor rotatorio de soplo por
arria e inyectando o%ígeno" con cl ailo en turulencia promoviendo la mezcla y la
corriente de gas dirigida $acia el a&o" lo que provoca una e%celente transferencia del
calor" es posile otener las temperaturas elevadas necesarias y o%idar directamente el
sulfuro de níquel líquido al estado de níquel metálico" en una sola etapa. Fi9-> D >5> E
9Fi +
>-5>
Lo !o"#$%&'o%$ o%'*o"&+,$ $, &'o P$'%!$-S'& que se utilizan para la
conversión de mata de níquel son de tama&o
y construcción similares a los usados para
la conversión de core. 'l ciclo de carga" soplado y escoriado es tami!n seme#ante
se vacían 73 toneladas de mata del $orno de fusión con 69 a 6<+ cominado de níquel
y core a >5558 (65*58C) a un convertidor de69 por 93 pies (9.*: % 65.:7 m) o de 69
por95 pies (9.*: % *.63 m)" y se sopla para producir eA a partir del e- que contiene la
mata. -e agregan a intervalos" de : a < toneladas de fundente silíceo además de algo de
mineral grueso seg?n se requiera para formar la escoria de eAG-i5>" y !sta se separa
por rastrillado periódicamente para regresarse al $orno de fusión para su limpieza" ya
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que contiene alrededor de >+cominado de valores de níquel y core. Luego se regresa
el convertidor a su etapa de operación con mata de $orno fundida y fresca" y se repite el
ciclo de soplado y escoriado. Cada soplo requiere alrededor de 93 minutos" y se alcanza
una temperatura de >>358 (6>95 8C) antes de detener el soplado luego se separa la
escoria de una o dos ollas de colada. 'l contenido de azufre deseado se otiene soplando
$asta que la mata alcanza una temperatura predeterminada" la cual se logra por el calor
producido por la o%idación del azufre suficiente para calentar la carga del convertidor a
esta temperatura. ;espu!s de un ciclo de unos 45 soplos que se efect?an en un periodo
de >4 $oras" la mata final del convertidor ascenderá a 655 toneladas y ensayará de 73 a
7<+ cominado de níquel y core además delos metales preciosos. Los minerales de
alta ley de níquel dan una mata de convertidor de $asta 73+ de níquel y sólo 9+ de
core" mientras que los de a#a ley de níquel y alta ley de core dan una mata cercana a
un 35+ de níquel y >3+ de core.
Los gases de escape del convertidor se filtran y el polvo de c$imenea se regresa al $orno
de fusión ya filtrados se descargan a la atmósfera a trav!s de c$imeneas altas. Como la
mata del convertidor es el producto final y a?n contiene >>+ de azufre" el contenido de
-A> de los gases no es lo suficientemente alto como para servir de materia prima para
la faricación de ácido sulf?rico. La producción de magnetita es tami!n similar a la
que se tiene en la conversión de core.
E" ,o !o"#$%&'o%$ o%'*o"&+,$ !o" $"%'/0$!''$"&o $ o2$"o disminuye la
proporción de nitrógeno presente en el aire de soplo y el calor que normalmente es
arrastrado por el nitrógeno al salir con los gases de escape se suma al del convertidor.
'n consecuencia" el enriquecimiento con o%ígeno permite lograr la fusión de una parte
de la carga fría en el convertidor" como por e#emplo mineral en trozos" concentrados de
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sulfuros o materiales de retorno utilizándose este calor e%cedente y manteniendo la
temperatura dentro de límites razonales que no deterioran e%cesivamente el
revestimiento refractario. Pueden agregarse $asta 9 toneladas de carga fría por cada
tonelada de o%igeno inyectado. La rapidez de la reacción de conversión del e- a eA y
-A>
se acelera tami!n con el enriquecimiento de o%ígeno" ya que la producción de un
convertidor es casi directamente proporcional a la cantidad de o%igeno inyectado con la
carga. 'l contenido de o%igeno del soplo es del ><+ en promedio" y la temperatura que
se alcanza en el convertidor es apro%imadamente de >9558 (6>:58C). 'l contenido de
metal en las escorias producidas es similar al delas otenidas con soplo de aire solo.
LOS CONVERTIDORES ROTATORIOS DE SOPLO POR ARRIBA (TBRC):
0nstalados inicialmente por la 0nternational Fic/el Company" son dise&os de
convertidores delo más modernos y astante seme#antes al $orno rotatorio 2aldo
desarrollado en los a&os cincuenta para la faricación de acero con o%ígeno. @unque se
desarrollaron primero para convertir sulfuro de níquel" en la actualidad se están usando
o proyectando para convertir mata de core y fundir materiales secundarios del core"
en la nueva fundición de core de @fton 1ines en Columia Británica" Canadá" y en la
fundición Tennant Cree/ de Pe/o, Hallsend en @ustralia.
'l convertidor es una coraza cilíndrica de acero con revestimiento de magnesita o de
cromo,magnesita está cerrado en un e%tremo y es un cono aierto en el otro. ;os
#uegos de anillos que giran sore co#inetes de rodillos soportan al convertidor y le
permiten girar sore su e#e longitudinal $asta una velocidad má%ima de 45 rpm. La
unidad entera está soportada sore maltones $uecos y puede inclinarse dentro de un
ángulo de 6<58 para $acer la carga" las adiciones de fundente y el rastrillado de la
escoria en su posición normal de traa#o queda inclinado a apro%imadamente 678 (entre
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l:8 y >58 ) respecto a la $orizontal" con el e%tremo aierto del recipiente $acia arria. 'l
o%ígeno se suministra mediante una lanza enfriada por agua que se introduce por la oca
aierta del convertidor" y se sopla contra la superficie del a&o a un ángulo peque&o
respecto a la $orizontal" el cual puede variarse (>>8 a 958).
La lanza tiene normalmente un solo orificio de 9 a 5 pulgadas de diámetro (7.3 a 6>.3
cm)" y el o%ígeno se inyecta a a#a velocidad con una presión de traa#o menor de
45l=pu0g >(>73.:
/Pa). Los gases
producidos en el convertidor se e%traen por una
campana conectada a un sistema de e%tracción" que se a#a sore la oca aierta y que
prácticamente cierra el recipiente mientras se efect?a el soplado. Con el convertidor
inclinado a un ángulo de 67I respecto a la $orizontal" la carga líquida cure por lo
menos la mitad de la pared e%trema inferior" de manera que esta parte del revestimiento
así como la parte cilíndrica inferior están todas cuiertas y sumergidas en el a&o
durante cada rotación. 'sto contrarresta la posiilidad de que ocurra sorecalentamiento
del refractario durante el ciclo de soplado" algo del calor radiante asorido por las
porciones superiores e%puestas del revestimiento refractario se transmite a la masa
fundida durante un lapso de cada rotación cuando se sumerge la parte del revestimiento
que se calentó. Las dimensiones del convertidor varían algo" siendo su diámetro
apro%imadamente igual a dos tercios de su longitud. Las unidades de 95 toneladas de
capacidad sonde l< pies de longitud y 66 J de diámetro
(3.4* % 9.36 m) y las unidades de l55toneladas tienen >7 pies de largo y 6< pies de
diámetro (<.>9 K 3.4* m).'l convertidor $orizontal Peirce,-mit$ no opera a una
temperatura suficientemente alta para permitir que se forme níquel metálico al o%idarse
el sulfuro de níquel. La temperatura de conversión dee ser superior a >36:8 (69<58C)
cuando cl contenido de azufre del ailo es mayor del >5+" y dee incrementarse a por
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lo menos >*>58 (6:558C) cuando la proporción de azufre $a disminuido a menos del
3+.
;e lo contrario" se formará FiA al re o%idarse el níquel metálico que se $aya formado
Fi + A E FiA @demás de la necesidad de mantener el sistema para conversión de níquel
a temperaturas muc$o más elevadas que las necesarias para la conversión a core
ampollado" es importante tami!n que $aya una mezcla efectiva en el a&o 'sta
turulencia es menos importante en la conversión de metal lanco a core ampollado"
ya que al producirse la fase de core ampollado" !sta va al fondo del convertidor"
apartándose del soplo" con lo cual se reduce al mínimo toda o%idación del core
metálico. Mueda una fase con una relación azufre,core apro%imadamente constante
e%puesta al soplo durante la mayor parte del proceso" la cual" al irse separando de !sta
los dos productos" el - como -5>
en los gases y el Cu por asentamiento como core
ampollado" va disminuyendo. Por otra parte" cuando se convierte el sulfuro de níquel a
níquel metálico" el a&o presenta una sola fase en la que disminuye el contenido de
azufre. -i el mezclado no es efectivo" la región del ailo e%puesta directamente a soplo
puede llegar a un agotamiento temporal del azufre y saturarse con o%ígeno" lo cual
permite que el Fi metálico liquido se o%ide a la forma de cristales de FiA. Con la
precipitación de cristales finos de FiA aumenta la viscosidad del a&o" lo cual reduce
a?n más la posiilidad de un mezclado eficiente agravándose la situación. 'n
consecuencia" el convertidor rotatorio de soplo por arria es superior para la conversión
de mata de níquel metálico por el contacto íntimo y el mezclado que ocurre entre el gas"
el sulfuro de níquel líquido y los cristales sólidos de ó%ido de níquel que induce la
rotación del convertidor" así como por la mayor producción de calor a partir de las
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reacciones e%ot!rmicas de o%idación que tiene lugar por el uso de o%igeno gaseoso para
el soplo en vez de aire.
'l ciclo de operación es el mismo para el convertidor rotatorio de soplo por arria que
para el tipo Peirce,-mit$ de soplo lateral en amos" la mata liquida se carga al
convertidor" se inicia la rotación" se a#a la lanza de o%ígeno" se inicia el soplado y el
e- contenido en la mata se o%ida a eA. Posteriormente se agrega fundente silíceo
y cuando se $a formado suficiente escoria" se la separa por rastrillado y se regresa al
$orno de fusión para su limpieza. -e repite el ciclo $asta que despu!s de varios períodos
de soplo el convertidor está lleno de níquel metálico" el cual se vacía y se envía a
refinación. @lgunas de las dificultades que se encuentran en mata de níquel de alta
pureza se alivian cuando la mata contiene cantidades apreciales de core. La aleación
metálica de níquel,core producida en este caso tiene un punto de fusión que desciende
en proporción apro%imadamente directa con la cantidad de core presente" además de
que el core disminuye la actividad del níquel en el a&o y reduce la tendencia a que se
o%ide a FiA. ;eido a que se elimina del a&o mayor cantidad de azufre en esta
operación de conversión" convirti!ndose el níquel a metal en vez de permanecer como
sulfuro de níquel" los gases del convertidor contienen más -A>" y despu!s de separar el
polvo de c$imenea (que se convierte en riquetas y se regresa al convertidor) el gas
puede utilizarse para faricar ácido sulf?rico.
EL PLOMO METÁLICO CON CONTENIDO DE AZUFRE
Como se procesa en la fundición Rónnskár de Boliden" se sopla en un convertidor y se
o%ida el azufre formando una escoria" una mata y el plomo deso%idado.
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'l concentrado fino de sulfuro de plomo" de 77+ menos 9>3 mallas" se funde primero
por cl m!todo de fusión instantánea" en un $orno el!ctrico arria del ailo líquido para
que reaccione la mayor parte del P- con el aire y formar plomo metálico y -A>. 'l
P- restante que no se o%idó" llega al a&o de escoria" en donde e%perimenta la reacción
de tostación,reducción con el PA retornado del polvo de c$imenea y reducirse a plomo
ulión con un contenido residual de 9+ de azufre. 'l plomo se e%trae periódicamente"
75toneladas cortas a la vez" y se transfiere #unto con escoria de refinaría a convertidores
Peirce,-mit$ de 7 6=> por64 pies (>.>< % 4.>7 m) revestidos con ladrillo de al?mina" en
los cuales se le sopla con aire durante 45 minutos" con un gasto de 9555 pies c?icos
(85 m9) por minuto. Luego se de#a enfriar el plomo en el convertidor de 7 a * $oras"
tiempo en el cual se separan la mata y la escoria de la capa de plomo liquido del fondo.
La escoria y la mata se separan por rastrillado y se reciclan al $orno de fusión. 'l plomo
crudo" que perdió su azufre en forma de -A> durante el periodo de soplo" se lleva a
refinación. Los gases del convertidor se depuran en un sistema colector de polvo y el
polvo recuperado se recicla al proceso en el $orno de fusión.
BIBLIOGRAFA
o file===C=Nsers=lenovo=;es/top=9*><<64,Pirometalurgia,0.pdf
o $ttp==metalurgia.usac$.cl=sites=metalurgica=files=paginas=capitulo69.pdf
15
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o $ttps==es.scrid.com=doc=454>437>=Pirometalurgia,00,>,il
o $ttps==es.scrid.com=doc=9*><<64=65=PRAC'-A-,;',CAFO'R-0AF
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