Horno convertidor(Peirce Smith)

ndiceResumen3Introduccin11Peirce Smith2Funcin del convertidor Peirce Smith3Convertidor Peirce Smith est compuesto de los siguientes sistemas y equipos.4Diagrama de bloque cclico de conversin8Funcionamiento Operacin de un Convertidor Peirce-Smith.9Componentes elctricos10Componentes mecnicos13Planos Mecnicos16Mantencin del Equipo17Conclusin19Bibliografa.20

Resumen

A partir de una exhaustiva bsqueda de informacin logramos obtener los siguientes temas tratados en este trabajo. Comenzamos por la historia del horno convertidor Pierce Smith (nombrado as haciendo referencia a sus inventores) la cual se encarga de explicar su origen, desde sus inicios hasta el horno que conocemos hoy en da utilizado en grandes compaas mineras como CODELCO Chile. Luego continuando en orden de los temas tratados en este trabajo, el siguiente es la descripcin de cada una de las piezas o partes del nombrado horno, luego las mantenciones que se le deben realizar peridicamente para alargar su vida til y as mantenerlo operativo, y adems tambin se muestran planos del mismo. Por ultimo otro de los temas tratados es el funcionamiento y operacin correcta del horno convertidor Pierce Smith.

Introduccin

En los procesos de obtencin de cobre hay muchos pasos antes de llegar a su producto final.La calcopirita es el principal mineral del que se extrae el cobre. Este ltimo posee sulfuros de cobre y hierro, pero el mineral contiene otros compuestos, por lo que se debe separar la mena de la ganga. Para este efecto se lleva a cabo una trituracin y molienda del mismo en donde laseparacin se lleva a cabo por flotacin. Como dijimos anteriormente el cobre se extrae de la calcopirita en un proceso piro metalrgico que se divide en dos etapas:-se realiza un proceso de fusin en el cual la calcopirita es sometida a 1200C donde pasa de solido a lquido. Aqu es donde se obtiene la mata de cobre, la cual consta de una mezcla de hierro y cobre.-luego de este proceso la mata de cobre se ingresa a un horno PIERCE-SMITH donde se someter a procesos de oxidacin entre otros los cuales tienen como fin obtener cobre Blster de un 96 98 % de pureza.Estos tipos de hornos se ven en plantas muy conocidas como lo son ENAMI y fundicin CALETONES divisin EL TENIENTE DE CODELCO CHILE. Este tipo de horno es complemento de otros procesos al cual es sometido el cobre pero uno de los msimportantes.

Peirce Smith

Historia

El nombre de este reactor se debe a sus creadores, los Sr. William Peirce y E.A.Cappelen Smith, Gerente y Metalurgista Jefe, respectivamente, de la Baltimore CopperSmelting& Rolling Company de Perth Amboy, New Jersey, quienes a principios del siglo 20 desarrollaron un proceso para purificar eje o mata de cobre y producir cobre de alta pureza llamado cobre blster.El convertidor consiste en un reactor semicontinuo de burbujeo, cilndrico, de aproximadamente 4.5 metros de dimetro por 11 metros de largo. El proceso es cerrado, es decir, la carga es la misma, tratada y llevada hasta el final del proceso sin recarga de material. De este modo mejoran las condiciones de trabajo y se reducen las emisiones ambientales.

Funcin del convertidor Peirce Smith

El convertidor Peirce-Smith es el equipo o dispositivo ms ampliamente utilizado en la produccin de cobre. Se trata de un reactor semi-continuo en el que la transformacin de eje, mata y metal blanco a cobre blister se realiza mediante la inyeccin de aire y oxgeno en el bao fundido para generar un burbujeo que provocan las reacciones de oxidacin del proceso. Por ser ste un proceso lote, la operacin se realiza en dos etapas: en la primera de ellas se realiza de desulfuracin del sulfuro ferroso (FeS) con escorificacin del hierro y en la segunda, se realiza la desulfuracin del sulfuro cuproso (Cu2S) hasta producir cobre blster de 98,5 a 99,2% de pureza.

Primeras representaciones de este reactor realizados por Peirce y Smith entre los aos 1987 y 1906, conformado por tres soportes giratorios y una adicin de alimentacin en la parte trasera.

Convertidor Peirce Smith est compuesto de los siguientes sistemas y equipos.

A. Reactor cilndrico con boca para carguo/salida de gases.B. Mquina de punzado de toberas.C. Sistema de alimentacin de fundente.i. Sistema motriz.ii. Frenoiii. Motoriv. Limitorquev. Cardnvi. Reductor de velocidadvii. Sistema de acoplamiento al Convertidor.

D. Sistema de suministro de aire comprimido y oxgeno tcnico.E. Campana primaria.F. Campana secundaria.G. Dispositivo de Espectroscopia ptica.

A. Reactor cilndrico con boca para carguo/salida de gases.Es el equipo principal del proceso de conversin. Consiste bsicamente enun cilindro horizontal provisto de un sistema motriz que le permite moverse sobre su eje de rotacin desde la posicin de operacin (posicin desoplado) hacia la posicin de alimentacin (posicin de carguo).B. Mquina de punzado de toberas.

Esta mquina tiene como objetivo mantenerdestapadas las toberas del reactor, a fin de permitir el ingreso del aire de soplado requerido para el proceso de conversin. En la actualidad, existe una mquina de punzado para cada CPS. Esta se desplaza sobre un riel que est ubicado paralelamente a la lnea de toberas del reactor y obtiene su fuerza motriz de presin neumtica de la red de aire comprimido de 90 psi que existe en la Fundicin.

C. Sistema de alimentacin de fundente.

El sistema de alimentacin de fundente (slice,SiO2), consiste en dos tolvas de 80 ton de capacidad cada una que alimentan por gravedad una correa transportadora de velocidad constante que introduce el material requerido a un buzn que lo conduce al interior del reactor. Este buzn se encuentra incorporado a un carro mvil, que en el momento de adicionar slice, se desplaza hacia el reactor, posicionando la punta del buzn al interior del convertidor.

D. Sistema motriz.El movimiento basculante del reactor se logra mediante el uso de unsistema de polines que descansan a su vez en una estructura de acero y concreto armado. Los polines permiten girar el horno en torno a su eje longitudinal por dos pistas de rodado ubicadas una a cada extremo del cilindro y que se extienden por todo el permetro del cilindro.

El horno descansa en un total de 8 polines, 4 por cada pista de rodado. El sistema motriz de los Convertidores, o sistema mecnico que permite el giro reversible, consta de un nmero de componentes claramente identificables.

Estos componentes son:

Freno Motor Limitorque Cardn Reductor de velocidad Sistema de acoplamiento al Convertidor.

El sistema de acoplamiento corresponde a la forma mecnica en que el torque o parMecnico generado por el motor, se aplica finalmente al giro del cilindro.

E. Sistema de suministro de aire comprimido y oxgeno tcnico.El sistema de aire desoplado para Convertidores Peirce-Smith, consiste en una red de caeras que comienza en la planta termoelctrica y termina en las toberas de soplado de cada convertidor.Desde la Planta de aire comprimido, especficamente del sistema principal de distribucin nace un arranque que alimenta aire comprimido a una presin de 20 psi y a una temperatura de 100 C a todos los Convertidores de la Fundicin.

El oxgeno tcnico a una presin de 50 psi es suministrado por las tres plantas de oxgeno que posee la Fundicin a travs de una caera principal que se distribuye a cada convertidor. Este se une a la lnea de aire de 20 psi despus de la vlvula de control que posee cada convertidor.

F. Dispositivo de Espectroscopia ptica.Para el control del avance o evolucin del proceso de conversin, cada reactor cuenta con un dispositivo que permite realizar un anlisis espectromtrico de la luz que emiten algunos componentes del gas metalrgico que se generan durante cada etapa del proceso (PbS, PbO, CuOH). A medida que cambian las propiedades fsicas del bao y de la escoria, se modifica la composicin de los gases de salida.

La informacin que despliega el sistema en los monitores dispuestos enTerreno permite identificar las siguientes condiciones operacionales:

Trmino del Soplado a Escoria Falta de Fundente (Slice). Exceso de oxidacin durante el Soplado a Escoria (sobre-soplado) Proceso con Primer Escoriado listo para realizarse. Escoriado Perfecto. Soplado a cobre perfecto.

Diagrama de bloque cclico de conversin

250 toneladas de cobre

Funcionamiento Operacin de un Convertidor Peirce-Smith.

La conversin en reactores de Peirce-Smith es un proceso lote que implica un estado inicial y uno final con etapas intermedias. Este comienza con el carguo deEje o mata (4 ollas conteniendo 37 ton del material cada una) y escoria de la etapaDe soplado a cobre (1 olla conteniendo 35 ton), luego del cual se mueve el reactorHasta la posicin de soplado, en la cual la boca de gases se ubica hacia la campana primaria y simultneamente la lnea de toberas queda en posicin paraIniciar la inyeccin de aire y oxgeno.

Conforme avanza el proceso, se adiciona fundente (slice) a travs de la compuerta lateral de la campana para formar la escoria faya ltica y se recarga con una 5 olla de eje (se mueve el reactor hacia la posicin de carguo y posteriormente, se vuelve a la posicin de soplado). Durante este tiempo, se realizan vaciados parciales de escoria hacia ollas. Mientras tanto, el operador observa el despliegue grfico del sistema Espectroscopia ptica que le indica el estado de avance del proceso. Una vez que se detecta el final de la etapa de soplado a escoria, el operador mueve el reactor a la posicin de descarga para transferir la escoria remanente.

Posterior al vaciado de escoria de la primera etapa de soplado, se recarga con metal blanco y se inicia nuevamente la operacin de soplado a cobre. Durante la primera media hora, se adiciona otro fundente (carbonato de calcio) para favorecer la escorificacin de impurezas y mejorar la viscosidad de la escoria. Se realizanRecargas parciales de carga fra, metal blanco y chatarra de cobre para completar la carga. Durante la etapa de soplado a cobre se realizan vaciados parciales de escoria hacia ollas. El proceso contina hasta el final del soplado, cuando el sistema Espectroscopia ptica indica al operador que el ciclo ha terminado, realizando el vaciado del convertidor y se transfiere el cobre blster a los hornos de refinacin andica.

Componentes elctricos

Motores Elctricos

Cada Convertidor Peirce Smith es accionado por un motor elctrico de corriente continua, excitado en serie. Sus principales caractersticas son: Marca Westinghouse, Tensin 550 Vcc, Potencia 70 HP, Velocidad 480 rpm, Excitacin en serie, Modelo MCA 70 serie 222590.

Frenos MagnticosEste elemento proporciona la energa necesaria para detener el convertidor. Consiste en una bobina en serie de 550Vcc. Cuando la bobina est sin energa las balatas mantienen frenado el motor. Cuando la bobina recibe una tensin, se genera un campo magntico que separa las balatas permitiendo el movimiento del motor. Entre sus principales caractersticas se encuentran: Marca Westinghouse, Bobina de excitacin en serie de 550Vcc, Dimetro del tambor 19, Serie 2432631.

Contactores Electromecnicos

Son elementos que mediante laenergizacin de su bobina, abren o cierran su contacto, permitiendo de esta manera realizar la lgica de control. Sus principales caractersticas son: Marca Westinghouse, Modelo MD, Serie 857D505G02 y Bobinas de excitacin en 550Vcc y 120 Vcc.

ResistenciasEstos elementos forman parte del sistema de aceleracin del motor. La aceleracin del motor se origina al ir eliminando paulatinamente estas resistencias. Sus caractersticas principales, son: Marca Westinghouse, Modelo LG.

Rels de Tiempo ElectromecnicosEstos elementos forman parte del sistema de aceleracin del motor. El ajuste de tiempo de este rel es mecnico. Al cumplirse el tiempo, cierran su contacto asociado, energizando la bobina de los contactores electromecnicos que cortocircuitan las resistencias de aceleracin. Sus caractersticas principales son: Marca Westinghouse, Modelo AZ-12S y Serie 1292490.

Master del OperadorElemento manipulado por el operador de terreno. Est formado por una palanca de mando que origina el cierre de una serie de contactos internos. Posee siete posiciones, neutro (off) y tres para cada lado (subir y bajar). Mediante este elemento el operador controla el sentido de giro, velocidad de rotacin y posicin del convertidor. Su Marca es Westinghouse y su m Modelo es SM.

Lmites SwitchSon elementos que entregan al sistema de control una seal del equipo a controlar cuando se ha alcanzado una posicin definida. Sus Marca es Westinghouse, modelo HDH, de serie 201A363G0

Safety Switch.Son elementos que se emplean para proteccin. Estn instalados en los TFC y en terreno para manejo del operador. Estn destinados principalmente a desenergizar los circuitos de fuerza, control y volteo. Su Marca es Westinghouse, modelo HDH, serie NP186P853H01A.

Contactores de ControlOperan con bobinas de 125 Vdc, marca Westinghouse con 24 aos en operacin. Este elemento al inducirse una corriente en sus terminales, genera un campo magntico que abre/cierra un contacto. En la actualidad ante una falla el elemento es reemplazado

Contactores de FuerzaOperan con bobinas de 550 Vdc, marca Westinghouse con 24 aos en operacin. La falla ms recurrente es que se quemen las bobinas.

Componentes mecnicos

Acoplamientos de transmisin.Son una masa compacta con flange incluido, que une directamente un eje con otro, con pernos rgidos que no permiten desalineamientos de ningn tipo. Se usan en caletones en ejes de transmisin de puentes y carros de gras puente.

Reductores CMD.Se denomina caja reductora a un mecanismo que consiste, generalmente, en grupo de engranajes, con el que se consigue mantener la velocidad de salida en un rgimen cercano al ideal para el funcionamiento del generador. Usualmente una caja reductora cuenta con un tornillo sin fin el cual reduce en gran cantidad la velocidad.

Eje cardanico.El cardn es un componente mecnico que permite unir dos ejes que giran en ngulo uno respecto del otro. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotacin de un eje al otro a pesar de ese ngulo. En los vehculos de motor se suele utilizar como parte del rbol de transmisin, que lleva la fuerza desde el motor situado en la parte delantera del vehculo haca las ruedas trasera.

Engranajes, Pin - Corona.Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia mecnica entre las distintas partes de una mquina. Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales a la mayor se le denomina corona y la menor pin. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto e ruedas dentadas.

Tornillo sin fin.Es un mecanismo diseado para transmitir grandes esfuerzos, y como reductores de velocidad aumentando la potencia de transmisin. Generalmente trabajan en ejes que se cortan a 90. Tiene la desventaja de no ser reversible el sentido de giro, sobre todo en grandes relaciones de transmisin y de consumir en rozamiento una parte importante de la potencia. En las construcciones de mayor calidad la corona est fabricada de bronce y el tornillo sin fin, de acero 34 templado con el fin de reducir el rozamiento.

Planos Mecnicos

Mantencin del Equipo

Sistema motriz.

Soplar freno. Revisar proteccin de freno. Revisar polea de freno. Revisar ajuste zapatas. Revisar pernos anclaje de frenos. Revisar balatas. Revisar perno regulacin del freno. Chequear regulacin entre hierro (1/16). Revisar motor elctrico (anclaje y estructura). Revisar acoplamiento motor / reductor (ver ajuste). Revisar reductor (anclaje y estructura). Revisar cardan primario. Revisar proteccin cardan primario.

Bogiflex.

Revisar barras de reaccin lado motor y nave. Revisar bomba manual lubricacin centralizada y estado del lubricante presente. Revisar barra torsin (ajustar pasador descanso). Revisar crucetas (estructura y pasadores). Revisar cardan primario y secundario.

Sistema rodado.

Verificar correcto funcionamiento rodillos. Revisar pista rodado. Verificar limpieza sistema rodado (solicitar limpieza a operaciones). Revisar caeras lubricacin.

Lubricacin

Nivel aceite BOGIFLEX Revisar niveles. Cardan Grasa EP-2. Sinfn y corona Mobilgear 636. Reductor entrada Aceite ISO-320. Nivel aceite cajas Revisar niveles y estado de los carters y sellos. Cremallera/engranaje 126 EP-0 bel-ray.

Conclusin

El horno convertidor PIERCE SMITH forma parte fundamental en el proceso de obtencin del cobre, debido a que cuando sale el cobre blster de este convertidor se encuentra con un 96 98% de pureza. Por este motivo es el ms ampliamente utilizado en la produccin de cobre. Se puede tambin tener en cuenta que el proceso de oxidacin es muy utilizado por el hecho de hacer ingresar aire y oxgeno para realizar un burbujeo que provoca este.Cabe concluir que este horno es muy completo debido a la cantidad de cobre producido y su alto porcentaje de pureza que se obtiene en el final de este proceso. Tambin se ve una gran preocupacin en su mantenimiento por la importancia de este en el proceso final.Este horno es una gran ayuda para las empresas mineras, ya que le facilita el trabajo humano y a gran escala ayuda al ingreso econmico nacional y a ser uno de los pases con mayor ingreso a nivel mundial por la obtencin del cobre,

Bibliografa.

http://www.sinia.cl/1292/articles-52008_Exp_098_119.pdfhttps://www.google.cl/search?q=convertidor+peirce+smith+pdf&oq=convertidor+peirs+&aqs=chrome.2.69i57j0l3.13089j0j8&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF-8http://campuscurico.utalca.cl/~fespinos/Patricio_A_Casanova_Q.pdfhttp://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/9543/1/247.pdf

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