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CONVERTIDOR TENIENTE
CONVERTIDOR
PEIRCE-SMITH
ESCORIA CT
6 a 10% cobre
ESCORIA FINAL
0,8 a 1,1% cobre
METAL BLANCO
72 a 76% cobre
METAL BLANCO
72 a 76% cobre
GAS A PLANTA DE ÁCIDO
6 a 10% SO2
GAS A PLANTA DE ÁCIDO
8 a 12% SO2
COBRE ANÓDICO
(ANODOS)
REFINERIA ELECTROLÏTICA
sobre 99% cobre
HORNO BASCULANTE
REFINO A FUEGO RUEDA DE MOLDEO
DE ÁNODOS
SECADOR CONCENTRADOS
aire con 32 a 36%
oxígenoaire
concentrado
HORNO LIMPIEZA
SISTEMA TENIENTE
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HORNO DE FUSION CONVERTIDOR A BLISTER
REFINO A FUEGO LIMPIEZA DE ESCORIA
ESCORIA A BOTADERO COBRE REFINADO O ANODO
CONCENTRADO DE COBRE CIRCUITO DEL COBRE
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• 1. ORIGEN DE LOS GASES • Los gases metalúrgicos en la industria del cobre son gases sulfurosos con
contenidos variables de SO2,SO3 e impurezas sólidas y gaseosas y proceden de las siguientes fuentes:
• - GASES DE ETAPA DE FUSION • Hornos reverberos • CT autónomo • Hornos Flash, etc. • Son gases con altos contenidos de impurezas sólidas y gaseosas de; Cu, Fe,
Pb, Zn, Cd, Se, Te, Cl, F, Hg,, As, etc. • GASES DE ETAPA DE CONVERSION • Convertidores PS, DE CONVERTIDORES FLASH. • Gases con bajos contenidos de, impurezas sólidas y gasesosas , Cu, Fe, Pb,
Zn, Cd, Se, Te, Cl, F, Hg, As, etc. • En Chile la solución más económica para no emitir estos gases a la
atmósfera es captarlos para fabricar ácido sulfúrico.
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REACCIONES DE FUSION DE CONCENTRADOS 2Cu Fe S2 + 4O2 + ( As + Pb + Zn + Cl + F + Hg + etc) = Cu2S + 2FeO + 3SO2 + CALOR + (As2O3 + As2O5 + PbO + Cl+F+Hg+etc) REACCIONES DE CONVERSION DEL METAL BLANCO Cu2S + O2 = Cu + SO2+ CALOR
Los Convertidores Teniente (CT) y Convertidores Peirce Smith (CPS) son los
hornos basculantes de Fusión-Conversión utilizados en la Fundición de
Caletones.
El CT recibe el concentrado seco desde las plantas de secado fluosólido, que es
ingresado al horno por intermedio de cuatro toberas con aire de inyección.
Además se ingresa aire de soplado por toberas con el objeto de fundir el
concentrado.
Después de un tiempo de operación se obtiene Metal Blanco (73%-75% de
Cobre) y escoria(<8% de Cu) que es enviada a los Hornos de Limpieza de
Escorias (HLE).
Producto de la operación se Producen gases ricos en SO2 que se envían a las
Plantas de Limpieza de Gases (PLG).
El metal blanco es entregado a los CPS donde ocurre la conversión del Cobre
obteniéndose el llamado Cobre Blister que es entregado a los Hornos de
Refinación RAF y Anódico.
La escoria producida se envía a los CT y los gases generados son entregados a
las PLG.
PROCESO DE CONVERSIÓN DE METAL BLANCO
A COBRE BLISTER
INTRODUCCIÓN
La fusión del concentrado de cobre produce una mezcla de sulfuros artificiales de
cobre y fierro llamado Mata que contiene el cobre y una escoria que contiene casi
todos los elementos de la ganga y que se descarta.
Este proceso se realiza en una variedad de hornos de fusión tales como el
Reverbero, el Convertidor Teniente, Flash Outokumpu, Flash Inco, Horno Eléctrico,
y otros.
El objetivo del proceso de Conversión es tratar la Mata anterior para producir Cobre
Blister de una ley >98% Cu, es decir, “Convierte” este sulfuro artificial que contiene
cobre, en cobre casi puro.
De ahí proviene el nombre del proceso y del reactor donde se realiza.
PROCESO DE CONVERSIÓN DE METAL BLANCO
A COBRE BLISTER
INTRODUCCIÓN
El proceso se lleva a efecto en el Convertidor Peirce-Smith (CPS) ampliamente
conocido con este nombre en honor a sus dos inventores, los señores W. H. Pierce y
E. A. Smith, en 1909.
El Convertidor es un reactor Batch, es decir, procesa cantidades bien definidas o
lotes, en un determinado lapso de tiempo llamado el Ciclo del Convertidor, después
de lo cual se vacía quedando listo para el procesamiento de una nueva Carga o Lote.
COMPOSICIÓN DE LA MATA
En la composición de la Mata se encuentran básicamente los elementos
metálicos Cobre y Fierro combinados químicamente con el Azufre
formando los compuestos Cu2S y FeS.
Por tanto, la Mata se puede suponer como una mezcla de estos dos
sulfuros.
La ley de cobre en la Mata va a depender de la proporción en que se
encuentren estos compuestos en ella.
A la Mata de alta ley, como la que produce el Convertidor Teniente, también
se le llama Metal Blanco.
COMPOSICIÓN DE LA MATA
En la práctica, la Mata contiene además pequeñas cantidades de otros
elementos que constituyen las impurezas que acompañan normalmente al
cobre. A saber:
Metales preciosos (Oro, Plata, Platino, Iridio, etc).
Oxígeno como Fe3O4.
Arsénico, Zinc, Plomo, Antimonio, Selenio, Teluro, etc.
La suma de los cuales es inferior al 6%.
PROCESO DE LIMPIEZA DE ESCORIAS
INTRODUCCIÓN
La Limpieza de Escorias, consiste en un tratamiento pirometalúrgico al que
se somete la escoria proveniente del proceso Fusión Conversión y que
contiene niveles altos de cobre, del orden de 8 a 9% Cu.
El proceso tiene como objetivo, generar una escoria con un contenido de
cobre inferior al 1% y que permite su descarte al botadero.
El exceso de cobre que porta la escoria, es recuperado bajo la forma de
Metal Blanco, también conocido como Producto y reciclado al proceso.
En Caletones, la escoria que se trata en el Horno de Limpieza, es la
proveniente de los Convertidores Teniente y el Horno en que se realiza el
proceso, se conoce como HLE (Horno de Limpieza de Escorias).
INTRODUCCIÓN AL TEMA: Controlar Conversión de
Metal Blanco a Cobre Blister en hornos CPS
Los Convertidores Peirce Smith (CPS) son los hornos basculantes de Conversión
utilizados en la Fundición de Caletones.
El metal blanco que se obtiene en los Convertidores Teniente que contiene un 75%
de Cobre aproximadamente es entregado a los CPS donde ocurre la conversión
del Cobre obteniéndose el llamado Cobre Blister con una ley de entre 98 y 99% de
Cobre que será entregado a los Hornos de Refinación.
La escoria producida se envía a los HLE y los gases generados son entregados a
las PLG.
DIAGRAMA CONCEPTUAL
PROCESO DE FUSION CONVERSION Y
LIMPIEZA DE ESCORIAS
Proceso de Fusión
Conversión y Limpieza
de Escoria
Es un proceso pirometalúrgico en
donde el concentrado de cobre
finaliza en metal blanco con una ley
del 75 % de cobre. En este reactor
es donde se efectúa el secado,
fusión, conversión y formación de
escoria.
¿Qué es Fusión
Conversión CT?
El objetivo es recuperar el cobre
presente en las escorias procedentes
de los procesos de fusión
conversión.
¿Cuál es el Objetivo del proceso de
limpieza de escoria?
Consiste en la eliminación de azufre y
fierro presente en el metal blanco
mediante un proceso de oxidación en un
convertidor basculante tipo PS
¿En que consiste la
conversión en un CPS? El manejo de gases son todas las etapas a
que se someten los gases provenientes
desde los CT y los CPS desde que salen
por la boca de estos y son captados en las
campanas, diluidos, pasados por los
sistemas de enfriamiento y limpiados en
los precipitadores electroestáticos, para
ser entregados a las plantas de limpieza
de gases, para la obtención de ácido
sulfúrico como producto final
¿Qué es el Manejo de Gases?
INTRODUCCIÓN
La Tecnología del Convertidor Teniente ha sido aplicada exitosamente desde 1977 en
la Fundición de Caletones donde fue desarrollada.
Otros reactores similares están operando en Chile en las Fundiciones de
Chuquicamata, Potrerillos, Las Ventanas, Hernán Videla Lira y en las Fundiciones
Nkana en Zambia, Ilo en Perú y La Caridad en México, y próximamente en Tailandia
El proceso de fusión conversión en el Convertidor Teniente está basado en los
fenómenos físico-químicos de inmiscibilidad (no se mezclan) en fase líquida entre la
escoria y el metal
El objetivo del proceso es producir Metal Blanco con un contenido de cobre entre 73%
a 75% a partir de concentrado de cobre sulfurados.
Las reacciones de oxidación en el proceso de fusión-conversión se regulan mediante
la razón másica de la carga alimentada y el flujo de oxígeno inyectado al CT, llamado
Coeficiente de Oxigeno. El calor generado en el CT se debe a las reacciones de
oxidación que ocurren en él y su velocidad de generación depende del flujo de oxígeno
y de la ley de MB. El balance de calor se ajusta mediante la adición de carga fría y por
el grado de enriquecimiento del aire de soplado.
INTRODUCCIÓN
Las reacciones de oxidación en el proceso de fusión-conversión se regulan mediante
la razón másica de la carga alimentada y el flujo de oxígeno inyectado al CT, llamado
Coeficiente de Oxigeno.
El calor generado en el CT se debe a las reacciones de oxidación que ocurren en él y
su velocidad de generación depende del flujo de oxígeno y de la ley de MB.
El balance de calor se ajusta mediante la adición de carga fría y por el grado de
enriquecimiento del aire de soplado.
La escoria se genera acomplejando el fierro oxidado con silice, por lo su
calidad depende, en gran parte, de la relación entre Fierro y silice presente,
lo que comunmente llamanos Razón Fierro/Silice.
FUNDAMENTOS PIROMETALURGICOS
DEL PROCESO CT
El fundamento físico químico principal de la operación del Convertidor Teniente se
basa en inmiscibilidad (no se mezclan) del Metal Blanco y la Escoria que se
separan por diferencia de densidades:
ρ (metal) = 4800 a 5600 ton/m3
ρ (escoria) = 2800 a 3800 ton/m3
El Metal Blanco que es “más pesado” (de densidad mayor) se va al fondo del
convertidor, en tanto la Escoria más liviana (de densidad menor) se mantiene en la
parte de arriba del baño.
Este fenómeno es el mismo que ocurre al mezclar agua y aceite vegetal, por
mucho que esta mezcla se agite cuando se deje tranquila, estos líquidos siempre
se separan en dos capas o fases.
La Figura adjunta muestra un corte del Convertidor Teniente, en donde se puede
visualizar las diferentes zonas del CT
DIAGRAMA DEL CONVERTIDOR TENIENTE
