Horno ReverberoHorno mas ampliamente usado 1979 (100)Horno mas ampliamente usado 1979 (100)Horno de Crisol Horno Calentado con Horno de Crisol Horno Calentado con Combustible FósilCombustible FósilFunde Concentrados o calcinasFunde Concentrados o calcinasProduce capas separadas de Mata Fundida y Produce capas separadas de Mata Fundida y Escoria Ferro silíceaEscoria Ferro silíceaTiene 33 m L Tiene 33 m L 10 m W 10 m W 4 m H 4 m HProduce 500 a 800 ton mata (35-45% Cu) y Produce 500 a 800 ton mata (35-45% Cu) y 300 a 900 ton escoria por día300 a 900 ton escoria por díaRecupera Cu de escorias de conversiónRecupera Cu de escorias de conversiónEs versátil funde grueso, fino, seco, húmedo, Es versátil funde grueso, fino, seco, húmedo, etc…etc…Consume mucho combustible pues usa poco Consume mucho combustible pues usa poco la energía de oxidación del FeSla energía de oxidación del FeSDonde no se requiere versatilidad se tiende a Donde no se requiere versatilidad se tiende a usar FSFusar FSF

Declinación Horno Reverbero

Principal desventaja es gases de salida con Principal desventaja es gases de salida con SOSO22 muy diluido (< 2%). muy diluido (< 2%). Remoción de este SORemoción de este SO22 es difícil y caro. es difícil y caro. Medio ambientalmente inconvenienteMedio ambientalmente inconvenienteSegunda desventaja es que usa mas Segunda desventaja es que usa mas energía que Flash y otros.energía que Flash y otros. Es un proceso de fusión mas que proceso Es un proceso de fusión mas que proceso

de oxidación.de oxidación. Solo una pequeña cantidad de S es Solo una pequeña cantidad de S es

oxidado y es diluido con COoxidado y es diluido con CO22, H, H22O y NO y N22..SOSO22 y problemas de energía llevaron a usar y problemas de energía llevaron a usar QOP, s/e SOQOP, s/e SO22 siguió diluido. siguió diluido.1994 permanecían 30 HR de los 100 en 1994 permanecían 30 HR de los 100 en 1980.1980.

Descripción del ProcesoContinuamente se funde carga sólida que se Continuamente se funde carga sólida que se carga por paredes laterales formando taludescarga por paredes laterales formando taludesContinuamente se produce mata y escoria que Continuamente se produce mata y escoria que se descargan intermitentemente por sangrías se descargan intermitentemente por sangrías separadas manteniendo nivel 0.6 a 0.8 y 0.5 m.separadas manteniendo nivel 0.6 a 0.8 y 0.5 m.Escoria se sangra lo mas lejos de la zona de Escoria se sangra lo mas lejos de la zona de fusión para aumentar tiempo sedimentación, fusión para aumentar tiempo sedimentación, i.e., en el extremo opuesto al quemadori.e., en el extremo opuesto al quemadorSangrado usa un orificio sumergido para evitar Sangrado usa un orificio sumergido para evitar descarga de concentrado no fundido flotante descarga de concentrado no fundido flotante Sangrado de la mata es por el lado, su Sangrado de la mata es por el lado, su ubicación no es critica pues mata se extiende ubicación no es critica pues mata se extiende por todo el largo, s/e, sangría se ubica en zona por todo el largo, s/e, sangría se ubica en zona sedimentación.sedimentación.Se descarga en ollas de 6 mSe descarga en ollas de 6 m33 (25 ton) según CPS (25 ton) según CPSGases calientes pasan a caldera para recuperar Gases calientes pasan a caldera para recuperar calorcalor

Función del Proceso (2 + 1)FUSIÓN :Fundir la carga sólida y producir mata FUSIÓN :Fundir la carga sólida y producir mata y escoriay escoriaRequiere suministro de calor por quemador y Requiere suministro de calor por quemador y que la mayoría de la carga se haga en la mitad que la mayoría de la carga se haga en la mitad del hornodel hornoCalor funde y mantiene Tº (1150 a 1250ºC) Calor funde y mantiene Tº (1150 a 1250ºC) usando combustión de petróleo, GN, Carboncillousando combustión de petróleo, GN, CarboncilloLlama y gases calientes (1500ºC) transfieren Llama y gases calientes (1500ºC) transfieren calor al talud y los gases salen a 1250 a 1300ºCcalor al talud y los gases salen a 1250 a 1300ºCSEDIMENTACIÓN: permitir a la mata sedimentar SEDIMENTACIÓN: permitir a la mata sedimentar a través de la escoriaa través de la escoriaOcupa la otra mitad del horno y se carga poco Ocupa la otra mitad del horno y se carga poco sólido solo con el fin de proteger las paredessólido solo con el fin de proteger las paredesLIMPIEZA ESCORIA: trata escoria de conversión LIMPIEZA ESCORIA: trata escoria de conversión 2 – 10% Cu, que se agrega en ollas 6m2 – 10% Cu, que se agrega en ollas 6m33 (20 ton) (20 ton) al lado del quemador para aumentar tiempo al lado del quemador para aumentar tiempo sedimentaciónsedimentación

Materias Primas y Productos

MATERIAS PRIMAS: MATERIAS PRIMAS: Concentrados y Calcinas y Fundente SiliceoConcentrados y Calcinas y Fundente SiliceoOtras: cemento de Cu, circulante (reverts) y Otras: cemento de Cu, circulante (reverts) y polvos + escoria de conversiónpolvos + escoria de conversiónPRODUCTOS PRINCIPALES:PRODUCTOS PRINCIPALES:Mata liquida (35-45 % Cu, 1150ºC) la cual se Mata liquida (35-45 % Cu, 1150ºC) la cual se envía a conversiónenvía a conversiónEscoria Liquida (0.3 a 0.8% Cu, 1200ºC) que va Escoria Liquida (0.3 a 0.8% Cu, 1200ºC) que va a descartea descarteGases efluentes del proceso a 1250ºC Gases efluentes del proceso a 1250ºC compuesto por gases de combustión mas SOcompuesto por gases de combustión mas SO22 (1/2 a 2 %) de la oxidación del FeS, demasiado (1/2 a 2 %) de la oxidación del FeS, demasiado diluidos para producir Hdiluidos para producir H22SOSO44 (si en FSF) (si en FSF)Gases arrastran 1% de la carga sólida de Gases arrastran 1% de la carga sólida de concentrado o calcina y son colectados en concentrado o calcina y son colectados en ciclones y EPS para reciclarlosciclones y EPS para reciclarlos

Escoria de ConversiónUna segunda función de HR es recuperar Una segunda función de HR es recuperar Cu de Escoria de ConversiónCu de Escoria de ConversiónEscoria entra con 2-8% Cu y sale con 0.6-Escoria entra con 2-8% Cu y sale con 0.6-0.8%0.8%Se agrega por pared lateral cercana al Se agrega por pared lateral cercana al quemador por vaciado de olla.quemador por vaciado de olla.Se agrega lo mas lejos posible de la Se agrega lo mas lejos posible de la sangria de escoria.sangria de escoria.1987 Mt. Isa, Cananea(Sonora,México) 1987 Mt. Isa, Cananea(Sonora,México) vía solidificación/molienda/flotación.vía solidificación/molienda/flotación. Baja cantidad de escoria recicladaBaja cantidad de escoria reciclada Elimina Magnetita del circuitoElimina Magnetita del circuito Se usa donde concentradora este Se usa donde concentradora este

disponibledisponible

Concentrado Húmedo/Tostado

El concentrado se carga húmedo 6 – 8 %El concentrado se carga húmedo 6 – 8 %Parcialmente se seca en “filtros de Parcialmente se seca en “filtros de queque” producto de la flotaciónqueque” producto de la flotaciónEs fácilmente alimentado por correas Es fácilmente alimentado por correas para formar taludes en la paredes del para formar taludes en la paredes del HRHRConcentrado puede ser tostado Concentrado puede ser tostado (parcialmente oxidado).(parcialmente oxidado). Disminuye requerimiento de energíaDisminuye requerimiento de energía Aumenta tasa de fusiónAumenta tasa de fusión La calcina seca caliente requiere La calcina seca caliente requiere

menos energía que el concentrado frío menos energía que el concentrado frío húmedohúmedo

Detalles de ConstrucciónHorno es una cámara refractaria Horno es una cámara refractaria (Cr(Cr22OO33.MgO o MgO) soportada en una .MgO o MgO) soportada en una fundación de concretofundación de concretoSe mantiene unida por una estructura de Se mantiene unida por una estructura de aceroaceroEl techo son ladrillos refractarios El techo son ladrillos refractarios suspendidos en barras de acero, la suspendidos en barras de acero, la ventaja es que el fuerte desgaste en ventaja es que el fuerte desgaste en esta sección hace fácil el cambio esta sección hace fácil el cambio Las paredes refractarias son protegidas Las paredes refractarias son protegidas por el taludpor el taludLa fundación del horno es de concreto y La fundación del horno es de concreto y encima se ponen capas de arcilla, arena encima se ponen capas de arcilla, arena y magnetita. Duran 20 a 40 años.y magnetita. Duran 20 a 40 años.

POSITION REFRACTORY MORTAR

Hearth Basex AXP Dybond Easiflow

Sub Hearth Basex AXP Dybond Easiflow

Safety SDR Dyset A/S

Lower Sidewall Basex AXP Dybond Easiflow

Upper Sidewall Basex AXP, M/C BXP Dybond Easiflow

Roof Dybond EE70, Basex AXP, M/C BXP Dybond Easiflow

Exhaust Flues PH 59 PH 59AS

Matt/Slag Tapholes Dybond 55, Dymax AN, Dymax FT, Magnex  

Partida y Detención La fusión comienza con un suave La fusión comienza con un suave

calentamiento del crisol con la llama de calentamiento del crisol con la llama de quemadores tipo lanzas ubicadas en el quemadores tipo lanzas ubicadas en el techo del Horno.techo del Horno.

Cuando alcanza los 500 a 700ºC, las Cuando alcanza los 500 a 700ºC, las paredes protegen por apilamiento de paredes protegen por apilamiento de concentrado, se encienden los concentrado, se encienden los quemadores principales y comienza la quemadores principales y comienza la fusión.fusión.

La fusión se detiene dejando de alimentar La fusión se detiene dejando de alimentar concentrado y vaciando el horno de su concentrado y vaciando el horno de su contenido de mata y escoria.contenido de mata y escoria.

El horno de deja enfriar naturalmenteEl horno de deja enfriar naturalmente

Quemadores La carga es continuamente fundida por el La carga es continuamente fundida por el

paso continuo de gases calientes de paso continuo de gases calientes de combustión sobre los bancos de carga combustión sobre los bancos de carga (taludes)(taludes)

Carbón, petróleo, gas son quemados para Carbón, petróleo, gas son quemados para producir gases calientes. producir gases calientes.

El oxidante es aire, aire $ y O2El oxidante es aire, aire $ y O2 Cuando se usa aire se precalienta a 200 – Cuando se usa aire se precalienta a 200 –

400ºC por intercambiadores de Q con los 400ºC por intercambiadores de Q con los gases de salidagases de salida

HR se compone de 6 a 8 QAP ubicados en HR se compone de 6 a 8 QAP ubicados en la pared frontal (aire/aire leve $)la pared frontal (aire/aire leve $)

1979-1980 se reemplazo QAP por QOP en 1979-1980 se reemplazo QAP por QOP en el techo del horno apuntando hacia abajoel techo del horno apuntando hacia abajo

Ventaja QOP Llama del QOP directamente sobre carga Llama del QOP directamente sobre carga

donde se requieredonde se requiere Temperatura de llama QOP es mayor que QAP Temperatura de llama QOP es mayor que QAP

calentamiento, fusión y reacciones calentamiento, fusión y reacciones concentrado-fundente mas rápidasconcentrado-fundente mas rápidas

La ausencia de NLa ausencia de N22 hace que aumente la tasa hace que aumente la tasa de fusión sin sobrecargar el sistema de de fusión sin sobrecargar el sistema de manejo de gases de salidamanejo de gases de salida

El calor sensible de NEl calor sensible de N22 se aprovecha en fundir se aprovecha en fundir cargacarga

La tasa de fusión aumento en 40% y consumo La tasa de fusión aumento en 40% y consumo de combustible bajo 50%de combustible bajo 50%

Costo es 300 kg de OCosto es 300 kg de O22 /ton carga /ton carga Kg OKg O22 = 0.02 US$ = 0.02 US$ Costo es 70 kg de combustible/ton cargaCosto es 70 kg de combustible/ton carga Kg Combustible = 0.4 US$Kg Combustible = 0.4 US$

Campaña del Horno1.1. Horno debería operar indefinidamente Horno debería operar indefinidamente

por 20 o mas años con reparaciones por 20 o mas años con reparaciones menores hechas durante su operación.menores hechas durante su operación.Esto evita detener toda la fundición (1 Esto evita detener toda la fundición (1 HR)HR)Es del tipo de techo y paredes Es del tipo de techo y paredes superiores suspendidos y los refractarios superiores suspendidos y los refractarios se cambian según plan de mantención.se cambian según plan de mantención.

1.1. El horno se detiene completamente para El horno se detiene completamente para repararlo según un plan de mantención repararlo según un plan de mantención cada 2 o 3 años.cada 2 o 3 años.Esto requiere la existencia de otra Esto requiere la existencia de otra unidad de fusión para no detener la unidad de fusión para no detener la planta. planta.

Combustión, Temperatura y Balance de Calor

Se requiere 1.3 a 1.8 Gcal/ton concSe requiere 1.3 a 1.8 Gcal/ton concSe requiere 8 a 11 Gcal/ton calcinaSe requiere 8 a 11 Gcal/ton calcinaCalor por combustible fósilCalor por combustible fósilSe emplea aire pre-Q 200 a 500ºCSe emplea aire pre-Q 200 a 500ºCQuemadores son barriles de 0.3-0.5 m DQuemadores son barriles de 0.3-0.5 m DSe diseña para que la combustión ocurra a Se diseña para que la combustión ocurra a lo largo del horno creando una zona de alta lo largo del horno creando una zona de alta TºTºTºmax ocurre a 7 m desde el quemadorTºmax ocurre a 7 m desde el quemadorLos gases salen a 50-100ºC mas que la Los gases salen a 50-100ºC mas que la escoria, buena transferencia de calorescoria, buena transferencia de calorSalen a 1250-1300ºC llevando gran calor Salen a 1250-1300ºC llevando gran calor sensible consigo (Co-Corriente)sensible consigo (Co-Corriente)Uso de calderas recupera 50-60% Uso de calderas recupera 50-60% (electricidad) y 10-15% pre-Q aire(electricidad) y 10-15% pre-Q aire

Contribuciones EntálpicasCalor que entra y producción; H sensible Calor que entra y producción; H sensible de la carga (sobre 25ºC), escoria de la carga (sobre 25ºC), escoria conversión, aire + calor producido por conversión, aire + calor producido por Reacciones Químicas oxidación (25ºC)Reacciones Químicas oxidación (25ºC)Calor que sale; calores sensibles (sobre Calor que sale; calores sensibles (sobre 25ºC) de la mata, escoria y gases 25ºC) de la mata, escoria y gases producidos por oxidación de la carga + producidos por oxidación de la carga + calor usado en eliminar humedad de la calor usado en eliminar humedad de la carga, y las perdidas de calor convección y carga, y las perdidas de calor convección y radiación.radiación.El exceso de calor que sale (b) sobre (a) es El exceso de calor que sale (b) sobre (a) es el calor que debe suministrar la el calor que debe suministrar la combustióncombustiónEFICIENCIA: Energía de combustión EFICIENCIA: Energía de combustión aplicada sobre el proceso de fusiónaplicada sobre el proceso de fusiónE = (PC+HE = (PC+Haireaire – H – Hgasesgases)/PC)/PCOrden 40 % a 57%(aire a 550ºC)Orden 40 % a 57%(aire a 550ºC)

Tasas de ProducciónTasas de Producción2 a 4 ton carga por m2 a 4 ton carga por m22 de crisol por día de crisol por díaMenor para concentrados húmedos Mayor Menor para concentrados húmedos Mayor en calcinasen calcinasFusión es operación de Fusión, entonces, Fusión es operación de Fusión, entonces, tasa de Fusión es:tasa de Fusión es:Proporcional al Flujo de Calor transferido Proporcional al Flujo de Calor transferido a la cargaa la cargaInverso a la cantidad de Calor requerido Inverso a la cantidad de Calor requerido por la cargapor la carga

TASA DE FUSION = q/C (tph)TASA DE FUSION = q/C (tph)q = flujo de calor [J/s] o [W]q = flujo de calor [J/s] o [W]C = calor requerido por ton de carga [J/kg]C = calor requerido por ton de carga [J/kg]Falta incluir calor perdido + calor Falta incluir calor perdido + calor producido por RQx.producido por RQx.

Flujo Calor Transferido a la Carga

1.1. Área del talud de carga: fusión ocurre en Área del talud de carga: fusión ocurre en superficie de talud, se debe maximizar superficie de talud, se debe maximizar su área, especialmente cerca su área, especialmente cerca quemadoresquemadores

2.2. Tasa de Combustión: la tasa de fusión se Tasa de Combustión: la tasa de fusión se controla mediante el flujo de controla mediante el flujo de combustible.combustible.

Una alta tasa combustión aumenta Una alta tasa combustión aumenta gradiente gas/sólido (limite es desgaste gradiente gas/sólido (limite es desgaste del techo)del techo)Se puede subir el techo lo que aumenta Se puede subir el techo lo que aumenta a su vez el tiempo de residencia del gas.a su vez el tiempo de residencia del gas.Se puede aumentar también Se puede aumentar también temperatura de la llama (aire pre Q, $), temperatura de la llama (aire pre Q, $), infiltración lo contrarioinfiltración lo contrario

Formación de MAGNETITAFeFe33OO44 se forma durante Tostación, Fusión y se forma durante Tostación, Fusión y ConversiónConversiónBajo Bajo condiciones (T, O condiciones (T, O22) puede pptar ) puede pptar Puede combinarse con CrPuede combinarse con Cr22OO33 formando pisos formando pisos

Control de magnetitaControl de magnetita1.1. Alta temperatura de operaciónAlta temperatura de operación2.2. Alto grado de SiOAlto grado de SiO22, %SiO, %SiO22/%FeO > 0.8/%FeO > 0.8

Para evitar formación de pisoPara evitar formación de piso1.1. Operar a alta tasa de fusión para lavar por Operar a alta tasa de fusión para lavar por

arrastre la magnetitaarrastre la magnetita2.2. Evitar puntos muertos donde no hay flujoEvitar puntos muertos donde no hay flujo3.3. Evitar caída de ladrillos durante mantenciónEvitar caída de ladrillos durante mantención

Una vez formado el pisoUna vez formado el piso1.1. Soplar OSoplar O22 con lanza localmente con lanza localmente2.2. Usar Fe-Si, arrabio, etc..Usar Fe-Si, arrabio, etc..