Proceso Noranda_ Expo 11-12-2012

Alumno: TALAVERA VALERIO LUIS ANTONIO Código: 20094158G

• Como grandes fuentes de metales podemos encontrar en la naturaleza compuestos oxidados y compuestos sulfurados. La gran importancia de trabajar con estas sustancias es su diferente método de procesamiento.

• En piro metalurgia, el papel trascendental recae sobre los hornos. Dentro de la clasificación de hornos se encuentran dos grupos importantes: • Hornos Flash. • Hornos Bath.

• La principal característica de un horno de fusión Bath es que las reacciones se llevan a cabo dentro del baño fundido. VENTAJAS

DESVENTAJAS

 Puede tratar concentrados de  Gran consumo de refractario diferentes composiciones. en procesos alimentados por toberas.  Obtención de escorias de bajo contenido de cobre.  Mayores consumos energéticos (Mitsubishi) que  Poca contaminación por los procesos flash. polvos.

• Según su tipo de alimentación se clasifican en: • INYECCION POR TOBERAS. • Reactor Noranda

• Convertidor Teniente • INYECCION POR LANZAS. • Horno Mitsubishi.

• HORNO NORANDA • Desarrollado en la década del 60, específicamente 1964. La investigación estuvo a cargo de la empresa Noranda Inc. Compañía canadiense, actualmente su unidad operacional se encuentra en manos de la empresa Xtrata. • Fue la primera fundición continua de cobre en el mundo. • El Proceso de Noranda tuvo su origen en un proyecto de investigación en pérdidas de cobre en la escoria del horno de reverbero.

• Los investigadores reconocieron las ineficiencias de la transferencia de mate y escoria entre el horno de reverbero y convertidores. Además el hecho de que había un exceso de energía térmica disponible en el convertidor mientras que el horno de reverbero era un gran consumidor neto de energía. • Los investigadores razonaron que la respuesta a estas deficiencias era combinar fundición y conversión en un solo horno y que esto podría hacerse mediante la aplicación de los principios de ingeniería-química.

• La figura. 1 - Concepto original del Proceso de Noranda.

• La figura. 2 - Proceso de Noranda reactor piloto.

• Un diagrama de potencial de azufre - oxígeno para la Cu-FeS sistema en 1200°C. la mata fundida y conversión generalmente sigue el camino ABCD a lo largo de la línea correspondiente a una presión parcial de SO2 de 0,1 atm. La fundición continua de cobre está representado por el punto D en el que el cobre, Cu2S, y la escoria se encuentran en equilibrio. • A 1200 el punto D está por encima de la línea correspondiente magnetita para una escoria con una actividad FeO de 0,35; en mayor temperaturas inferiores o actividades FeO la línea se desplaza a mayor potencial de oxígeno.

• La figura. 3 - El azufre-oxígeno diagrama potencial de Cu-FeSO-SiO ~ sistema (después de Yazawalg).

• El horno Noranda es un barril de acero horizontal recubierto por dentro con un refractario de magnesia - cromo de aproximadamente 0.5m de espesor. Los hornos industriales son de 4,5 a 5,5 m de diámetro y de 18 a 26 m de largo. Tienen 35 a 65 toberas (5 o 6 cm de diámetro) a lo largo del horno. La figura. 4 Horno de fusión Noranda. El concentrado se carga en la parte superior del baño o secado e inyectado por toberas especializadas. El concentrado es oxidado soplando aire enriquecido con oxígeno por toberas en la capa de mata fundida.

• METODOLOGIA DE TRABAJO: • Inyectar continuamente concentrado seco por toberas especiales alimentar continuamente concentrado húmedo, fundente, material retornado, chatarra y carbón o coque por una pared del extremo del horno. Ellos se funden cuando caen al baño • Soplar continuamente aire enriquecido con oxígeno (30 a 50 % en volumen de O2, a 1.4 atmósferas) a través de toberas en la capa de mata fundida del horno. El horno es equipado con un mecanismo de rotación. Se usa para posicionar correctamente las puntas de la tobera en la capa de mata fundida y para hacer rodar las toberas sobre los líquidos durante el mantenimiento y reparación.

• METODOLOGIA DE TRABAJO: • Las gotas de sulfuro densas caen hacia la capa de mata y se oxidan por el O2 de las toberas y por los óxidos de Cu y Fe los óxidos de Fe reaccionan con el fundente de SiO2 para formar escoria – la cual se eleva a la parte superior del baño. • El SO2 de las reacciones de oxidación sube a través del baño y sale del horno junto con N2 del aire de las toberas y CO2 / H2O de la combustión del hidrocarburo. • Finalmente realizar el descargue.

• SEPARACIÓN DE MATA Y ESCORIA • Mata y escoria están íntimamente mezcladas en la región de las toberas. Se dejan separar en una zona quieta libre de toberas en el extremo de sangrado de la escoria del horno, Fig.4. La mata desciende, el gas de SO2 / N2 sube y la escoria forma una capa bastante diluida en Cu para sangrarla del horno. Contiene aprox. 5 % de Cu, 30 % disuelto y 70 % en forma de mata atrapada. Se sangra del horno y se envía a solidificación / molienda / flotación o sedimentación en horno eléctrico para recuperación de Cu.

• COMPORTAMIENTO DE LAS IMPUREZAS: • La tabla siguiente describe el comportamiento de las impurezas durante la fusión Noranda. Muestra que las impurezas dañinas aparecen principalmente en la escoria y el gas efluente. También muestra que la mayor parte del As, Bi, Pb y Sb pueden removerse del circuito de Cu no reciclando los sólidos del gas efluente a la fusión o a la conversión.

• FUTURO DE NORANDA • El nuevo milenio ha visto a la fusión Noranda extenderse en Chile y China - y reintegrarse en Australia. La inyección por toberas de concentrado seco en el nuevo horno de la fundición Altonorte, aumentará la eficiencia termal y de producción del proceso. La fusión Noranda explicará pronto más del 5 % de la fundición de cobre del mundo.

• Se conduce a temperatura y presión parcial de oxigeno constantes. • Las tasas de alimentación de reactantes al convertidor y la tasa de evacuación del gas de conversión son constantes, como también lo es la composición del gas. • En todo momento, el baño fundido presente en el convertidor consiste solo de productos finales, cuyas composiciones son también constantes.

• Dos posibles productos. • Semiblister – operación con tres fases condensadas (semiblister, MB y escoria). • Blister – operación con dos fases condensadas (cobre blister y escoria).

• Tres procesos industriales. • Mitsubishi (1974). • Kennecott (1996). • Noranda (1997).

ESTRUCTURA: • Posee una boca grande para la carga de mata fundida y grandes trozos de chatarra. • Un hondero pared final y el agujero para el flujo de alimentación, vuelva pedazos y coque. • Una segunda boca grande para la elaboración de gas de escape en una planta de campana y ácido • Toberas para la inyección de aire enriquecido en oxígeno en la mata fundida. • Agujeros por separado para aprovechar mate fundido y escoria. • Un mecanismo de rodadura para posicionar correctamente las puntas de toberas en el fundido.

• El convertidor funciona de forma continua y siempre contiene cobre fundido, mata fundido (principalmente Cu2S) y escoria fundida. Se sopla aire enriquecido en oxígeno continuamente a través de sus toberas y recoge continuamente -18% offgas SOZ. Se nutre de cobre y escoria de forma intermitente.

Figura 5. Grafico de un convertidor Noranda tobera sumergida. El horno está de diámetro 20 m de largo y 4,5 m. Convierte mate de un horno de fundición de Noranda.

• MECANISMOS DE REACCION: • Un cucharón de fundido -70% mate Cu (5 a 10% de Fe,% -22 S) se vierte en el horno - que se une a la capa de mata fundida entre el cobre y escoria. • Este mate es oxidado por el O2 en la explosión de toberas por las reacciones:

• La fase mate es consumido continuamente, gotas de escoria fundida y aumento gotas de caída cobre fundido por debajo de las toberas a la capa de cobre fundido. • La capa de mate se repone con Cu, Fe y S por la siguiente cuchara de colada de mate alimentarse • ESCORIA • Utiliza Si02 escoria en lugar de la Mitsubishi y Outokumpu conversión continua de CaO escoria. Esto se debe a: • Una capa de Noranda Cu2S tiende a reducir la magnetita por la Reacción (10,7) para que solubilidad magnetita (en CaObase escoria) no es crítica • SiO2 escoria es más barato, menos corrosivo y más fácil de

• La innovación del proceso piro metalúrgico del cobre tuvo gran influencia en la aparición de nuevas tecnologías y procesos. El proceso Noranda no puede estar ajeno de eso. • Las fusiones Noranda es un proceso de fusión de tobera sumergida. Ellos oxidan Fe y S soplando aire enriquecido con oxígeno por toberas en un baño de mata-escoria. El producto principal es mata de excelente alta calidad, 72-75% Cu.

• La inyección por tobera aumenta debido a sus distribuciones parejas de concentrado y calor; alta eficiencia termal y diminuta liberación de polvo.

• Es facilmente (Fe2+)2SiO4.

adaptable

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opera

conescoria

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• Ambos reactores requieren frecuentes reparaciones de refractarios.

• Tabla 1. Tabla comparativa de los diferentes hornos Bath inyectado por toberas.

• Tabla 2. Tabla comparativa de los diferentes convertidores.

• PROCESOS FLASH Y PROCESOS BATH PARA OBTENCIÓN DE COBRE VÍA PIROMETALURGICA – Univ. De Concepción. • EXTRACTIVE METALLURGY OF COPPER – W.G. DAVENPORT, M. KING, M. SCHLESINGER Y A.K. BISMAS. – Cuarta edición. • FUNDAMENTOS DE METALURGIA GABRIEL RIVEROS -26 de Agosto de 2010.

EXTRACTIVA

–

• REVIEW OF COPPER PYROMETALLURGICAL PRACTICE: TODAY AND TOMORROW - R.R. MOSKALYK, A.M. ALFANTAZI – Minerals Engineering.

• PROCESS R & D THE NORANDA PROCESS - E TARASSOFF - The 1984 Extractive Metallurgy Lecture The Metallurgical Society of AIME. • PAGINAS WEB: • http://www.slideserve.com/sharla/tendencias-enpirometalurgia-del-cobre-al-inicio-del-siglo-xxi • http://es.vbook.pub.com/doc/3928814/7/PROCESOS-DE-FUSION • http://es.wikipedia.org/wiki/Fayalita

GRACIAS