presentaciones de primera prueba de tostación

Marcos Alberto Rivera Cortés Ingeniero Ejecución en Prevención de Riesgos y Medio Ambiente

Técnico Universitario en Plantas Metalúrgicas

tostación filtración

1 Preparado por: Marcos Rivera Cortés

Identificar los conceptos básicos de la tostación

Proceso de tostación

El tostado es un paso en la transformación de ciertas menas. Más específicamente,

el tostado es un proceso metalúrgico que implica reacciones sólido-gas a

temperaturas elevadas con el fin de purificar el componente metálico. A menudo

antes del tostado, el mineral ya ha sido parcialmente purificado, por ejemplo, por

flotación en espuma. El concentrado se mezcla con otros materiales para facilitar el

proceso. La tecnología es útil, pero también es una grave fuente de contaminación

atmosférica.

El tostado consta de reacciones térmicas de sólido-gas, que pueden incluir oxidación,

reducción, cloración, sulfatación, y pirohidrólisis. En la tostación, el concentrado de

mineral o se trata con aire muy caliente. Este proceso se aplica generalmente a los

minerales de sulfuro. Durante la tostación, el sulfuro se convierte en un óxido, y el

azufre se libera como dióxido de azufre, un gas. Para el mineral de Cu2S (calcosina)

y ZnS (esfalerita), las ecuaciones de equilibrio para el tostado son:

2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2




El producto gaseoso de sulfuro de tostado, el dióxido de azufre (SO2) se utiliza a

menudo para producir ácido sulfúrico. Muchos minerales de sulfuro contienen otros

componentes tales como el arsénico que se liberan al medio ambiente.

Hasta principios del siglo XX, el tostado se iniciaba por la quema de madera en la

parte superior del mineral. Esto aumenta la temperatura del mineral hasta el punto

que el azufre contenido pase a ser su fuente de combustible, y el proceso de tostado

podría continuar sin fuentes de energía externas. Las primitivas tostaciones se

realizaban en "hogares" abiertos, los tostadores, donde se agitaban manualmente

(una práctica conocida como "rabbling" en inglés), utilizando como herramientas en

forma de rastillo para exponer el mineral sin tostar al oxígeno para continuar la

reacción.




La tostación se realiza en hornos tipo Nichols-Herreshoff, que son los tipos de hornos

casi universales más usados. También puede usarse reactores fluosólidos que

teóricamente deberían dar mejores resultados. Según antecedentes en Rusia se

estaría usando reactores fluosólidos desde hace más de treinta años. Sin embargo,

en el mundo occidental los principales productores como EE.UU., Canadá, Chile, etc.

siguen usando los hornos tipo Nichols-Herreshoff y los nuevos proyectos y

ampliaciones contemplan este tipo de hornos.



Partes y funcionamiento de horno



Procedimientos de tostación

Lateritas de Níquel con alto contenido de magnesio – Hogar.

Concentrado de sulfuro de cobalto – Hogar, lecho fluido.

Concentrado de sulfuro de cobre – Lecho Fluido

Concentrado de sulfuro de plomo – Sinterización.

Concentrados de sulfuros de zinc – Lecho fluido, de hogares, sinterización.



Prácticas en horno de tostación

Para el mejor control de la temperatura de tostación, los hornos poseen camisas de

aire y ventanas en cada nivel para realizar observaciones de la marcha de la carga.

El aire que se inyecta también debe controlarse.

El otro control importante que debe hacerse, es la pérdida de molibdeno que se

produce en forma de partículas que escapan junto con el humo de la chimenea.

Como la granulometría de la molibdenita es muy fina y la inyección de aire produce

un fuerte tiraje, parte del concentrado tiende a escaparse por la chimenea.

Para eliminar este problema se colocan en el camino de los gases, ciclones,

precipitadores electrostáticos y lavadores sellados con agua. Las partículas

recuperadas se desaguan y se introducen nuevamente al horno.



Variables manipulables para controlar el proceso de tostación

Dentro de las variables de operación del horno se tiene la alimentación (ton/h) y su

continuidad operacional.

La calidad química.

La humedad de la carga.

Su tamaño o granulometría.

El muestreo.

En planta son importantes, los sistemas de tratamiento de gases, del producto y los

insumos generales requeridos para operación del horno.



Variables manipulables para controlar estado de horno Estructura del hornos sin manchas en su periferia.

Altas temperaturas en su carcaza.

Desprendimiento del refractario o del revestimiento.

Deformaciones estructurales.

Interpretación de resultados de mediciones Los resultados de todas las mediciones realizadas en el horno sirven para que el planificador mecánico programe una mantención preventiva del horno o una mantención mayor de él. Donde se deben planificar recursos, insumos, tiempos y personal.


Verificar el funcionamiento del horno de tostación, según requerimientos operacionales

Mecanismo de funcionamiento del Nichols-Herreshoff

Los hornos tipo Nichols-Herreshoff tienen generalmente 8-10-12 niveles o pisos y

una capacidad de carga que varía de tres a veinte toneladas por día. La carga es

molibdenita concentrada con 90-94 % de , humedad 5-7 % y otras impurezas; se

alimenta desde arriba. El calentamiento se realiza con un gas natural (quemadores

ubicados en las paredes del horno) y el azufre también ayuda a la auto combustión.

En cada piso existe un sistema de rastrillo que mueve el material. Actualmente se

recupera el azufre que sale en forma de SO2 , el cual se transforma en H2SO4 .



Instrumentos de medición, herramientas, dispositivos e insumos de

diagnóstico del estado de los hornos

Check List de inspección.

Libro de novedades.

Comunicación efectiva entre el operador, jefe de turno y mantenedores.

Pirómetros.

Flexómetro.

Topografía.

Todo tipos de herramientas mecánicas.(llaves, martillos, alicates, cierras,

soldadura, maquinas para soldar, tecles, porta power, líquidos penetrantes).

Aceros (planchas, ángulos, perfiles), pernos, tuercas, soldaduras, gases,

empaquetaduras, ladrillos refractarios y E.P.P. 12 Preparado por: Marcos Rivera Cortés


Proceso de combustión Manejo de combustibles

Combustión: Por combustión, puede entenderse en el sentido amplio, toda reacción

química que ocurre con una velocidad relativamente rápida, de carácter

eminentemente exotérmico, por otra parte, las llamas no son otra cosa que el

resultado de las reacciones químicas de combustión, entre el oxigeno y un cuerpo

combustible cualquiera. la llama puede definirse, como una reacción de combustión,

que se propaga a través del espacio, a velocidad menor que la del sonido,

acompañada normalmente de radiaciones visibles.

Para que se produzca una llama es necesario tanto la presencia del combustible,

comburente, así como la del iniciador; este puede ser una chispa, una fuente

térmica, un hilo incandescente o una llama piloto.

Una mezcla inflamable, puede encender por si misma, si se conduce una

temperatura a la cual la reacción entre el combustible y el comburente, alcanzan una

velocidad suficientemente rápida. La ignición visible, esta precedida por un rango de

temperaturas en las que se verifican reacciones preliminares de oxidación que

ocurren a velocidades mas lentas. La temperatura limite, mas allá de la cual se

produce siempre la ignición, se denomina auto encendido. 13 Preparado por: Marcos Rivera Cortés



En la combustión industrial, el objetivo es alcanzar el mayor rendimiento calórico de

acuerdo con las necesidades y en la forma mas económica posible; para ello se

deben considerar dos variables de la combustión:

i) Tener una combustión eficiente con una dosificación adecuada de aire u oxigeno.

ii) Transferir el máximo de calor producido por la combustión al proceso o material

a calentar.

Solo un estricto control del proceso total de la combustión, puede darnos a conocer

en forma cuantitativa lo que esta realmente esta ocurriendo.




Temperatura de la llama: En la combustión de un determinado combustible pueden

conseguirse llamas de diversas temperaturas, según las condiciones impuestas al

sistema. Determinantes son, el poder calorífico del combustible y su composición, el

tipo de comburente y la velocidad global de combustión. La máxima temperatura que

puede alcanzar una reacción de combustión, solo se alcanzará si cumple las

siguientes condiciones:

i ) La reacción se produce generando un 100% de productos de reacción.

ii ) La proporciones de combustible - comburente son las estequeometricas de

acuerdo a la reacción química.

iii ) La mezcla de combustible - comburente sea completamente homogénea.

iv ) La reacción de combustión ocurre en un tiempo muy corto, de manera que no se

pierde calor en medio circundante.

Una temperatura alta sobre 1300º C, implica un deterioro gradual en el refractario, el

cual termodinámicamente tiende a dilatarse con el poder calorífico de la llama y a

perder su espesor dentro del horno, formándose algunas zonas gruesas, otras más

delgadas, además de grietas provocando así el deterioro del horno. 15 Preparado por: Marcos Rivera Cortés



Al perder el horno algunos puntos de espesor de su revestimiento, la carcaza

tendera a colocarse roja y se deteriorara, recuerde que el fierro funde

aproximadamente a los 1200º C.

Una dosificación adecuada como ejemplo del comburente al 18% de oxigeno ( 53.52

m3/h) a una presión de 100 psi y dosificando el combustible adecuado ( petróleo ),

originara una llama con un adecuado poder calorífico 1150º C, esto trae los

siguientes beneficios:

- Tiempo operacional del horno mas prolongado.

- Mayor duración del refractario.

- Consumo adecuado del combustible y del comburente.

- Tiempo operacional del quemador mas prolongado.

- Los costo se mantendrán en lo esperado.

- La fusión del producto en el tiempo estimado.




• D.S. N° 90/96 del MINECON.

• D.S. N°379/85 del MINECON.

• D.S. N° 594/99 del MINSAL.

• NCh 389.Of74.

• NCh 758.Of71.

Organismo Regulador Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC).

1.0 Especificaciones técnicas para las instalaciones de almacenamiento de

Combustibles.

1.1 Obligaciones, responsabilidades y derechos del contratista.

1.2 Tipos de envases para el almacenamiento.

1.3 Rotulación.

1.4 Almacenamiento en tambores.

1.4.1 Locales (lugares cerrados).

1.4.2 Recintos (lugares abiertos).




2.0 Almacenamiento en estanques.

2.1.2 Rotulación y señalización.

2.1.3 Ubicación.

2.1.4 Acceso a Estanques.

2.1.5 Control de Derrames.

2.1.6 Zonas Estancas de Seguridad.

2.1.7 Venteo Normal de Estanques sobre Nivel de Terreno.

2.1.8 Soportes, Fundaciones y Anclaje de Estanques.

2.1.9 Fuentes de Ignición.




2.2 Medidas de prevención.

2.2.1 Modalidad de tambores.

2.2.2 Modalidad de estanques.

2.3 Señalizaciones.

2.4 Aspectos Básicos sobre Diseño, Construcción y Operación.

PLAN DE CONTROL DE DERRAMES

INSTALACIONES PARA RECOLECTAR DERRAMES




3.0 CONTROL DE DERRAMES

3.1 Procedimiento de limpieza.

Limpieza sobre suelo sólido.

Limpieza sobre suelo removible.

3.2 Equipamiento de protección personal.

3.3 Disposición final de material contaminado recolectado.



.


PODER CALORIFICO DE COMBUSTIBLES LIQUIDOS Combustible PCI PCS Combustible PCI PCS kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg Aceite de esquistos ------ 38830 Fuel-oil nº1 40600 42695 Alcohol comercial 23860 26750 Fuel-oil nº2 39765 41860 Alquitrán de hulla ------ 37025 Gasóleo1) 42275 43115 Alquitrán de madera 36420 ----- Gasolina2) 43950 46885 Etanol puro4) 26790 29720 Petróleo bruto 40895 47970 Metanol4) 19250 ----- Queroseno3) 43400 46500

Reconocer las materias primas y su aplicación en tostación



COMBUSTIBLE PODER C. MEDIO kJ/kg Bagazo húmedo 10500 Bagazo seco 19200 Cáscara de cacahuete 17800 Cascarilla de arroz 13800 Celulosa 16500 Corteza escurrida 5900 Cosetas de caña 4600 Madera seca 19000 Madera verde (*) 14400 Paja seca de trigo 12500 Paja seca de cebada 13400 Serrín húmedo 8400 Viruta seca 13400




PODER CALORIFICO DEL CARBÓN Y OTROS COMBUSTIBLES SOLIDOS Densidad Combustible media PCI PCS Combustible PCI PCS kg/m3 kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg Turba 360 21300 22500 Aglomerados de carbón 31300 35600 Lignito 1050 28400 29600 Carbón de madera 31400 33700 Hulla 1350 30600 31400 Coque 29300 33700 Antracita 875 34300 34700 Coque de petróleo 34100 36500




PODER CALORIFICO DE COMBUSTIBLES GASEOSOS Combustible Densidad PCI PCS Combustible Densidad PCI PCS kg/m3 kJ/kg kJ/kg kg/m3 kJ/kg kJ Gas natural (*) 39900 44000 Gas de agua 0´711 14000 16000 Gas de hulla 0´50 ---- 46900 Gas ciudad 0´650 26000 28000 Gas de coquería 0´56 31400 35250 Gas de agua carburado 0´776 26400 27200 Gas de aire ---- 10000 12000 Propano 506 (l) 1´85 (g) 46350 50450 Hidrógeno 0’0899 120011 141853 Butano 580 (l) 2´4 (g) 45790 49675



Técnicas y uso de herramientas de limpieza del horno de tostación

Rastrillo, paletas de limpieza, barretas de picado, herramientas de tiraje, combos

para limpieza, martillos neumáticos, montacargas, espátulas, palas, aspiradoras

industriales. Entre otros.

Las limpieza de los hornos o cualquier equipo que se encuentre relacionado con el

secado, calcinamiento o tostación se le debe realizar limpieza a las diferentes partes

de ellos.

Ductos de extracción de gases.

Bases o piso.

Chimeneas.

Cámara de vacío.

Niveles o zonas del horno.

Tomas de muestras (sólidas o gaseosas).

Bandejas de almacenamiento.

Interior horno.



Reporte de información de operación.

Esto incluye registros operacionales del siguientes tipos.

Nombre de los operadores.

Novedades principales del turno.

Que equipos se recibieron en servicio y que equipos se entregaron en servicio.

Que se alimento al horno.

Cuanta carga se alimento.

Cuanto combustible se gasto.

Cuantas horas se opero.

Cuantas horas estuvo el equipo stand-by.

Cuantas horas el equipos quedo fuera de servicio.

Descripción de los equipos que se entregaron a mantención y porque.

Cuantas muestras se tomaron.

Registros de las variables de operación.

Mejoramiento al área. (housekeeping).

Que insumos se gastaron.

Que insumos faltan.


Verificar que la calidad del producto final sea la óptima según procedimientos operacionales.

Producto final (características y parámetros de calidad)


El control de calidad son todos los mecanismos, acciones, herramientas que realizamos para detectar la presencia de errores o no conformidades. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del producto y proporcionar asistencia al departamento de tratamiento, para que la producción alcance altas estándares. Como tal, la función consiste en la recolección y análisis de grandes cantidades de datos que después se presentan a diferentes departamentos para iniciar una acción correctiva adecuada. Toda producción que no cumpla las características mínimas para decir que esta correcta, será retratada, corrigiendo los posibles defectos del proceso añadiendo costos y evitando desperdicio de producción. Para controlar la calidad de un producto se realizan inspecciones o pruebas de muestreo para verificar que las características del mismo que sean óptimas. El único inconveniente de estas pruebas es el gasto que conlleva el control de cada producción, ya que se retratan los que están fuera de estándar. La Función Principal - Es asegura que sus productos o servicios cumplan con los requisitos mínimos de calidad para satisfacción del cliente Interno.



Producto final (características y parámetros de calidad)


Variables involucradas en el sistema de control de proceso


En la operación del horno las variables más importantes son la temperatura y las presiones parciales de oxigeno y anhídrido sulfuroso. Lograr mantener estas variables en los rangos requeridos permite estabilizar la operación del horno y asegurar la calidad del producto. El control de temperatura debe ser muy estricto debido a que en algunos elementos o metales sufren transformaciones indeseadas. Ejemplo A temperatura > 620 °C empieza a sublimar. A temperaturas < 600 °C la tostación es insuficiente. A temperatura > 650 °C se producen aglomeraciones o sinterización. A temperaturas > 700 °C se sublima.

Ejecutar normas de seguridad según procedimientos de operación

Normas de seguridad y medioambiente, relacionado con la combustión.

La Constitución Política de 1980.

Ley 16744. Ley de accidentes laborales y enfermedades profesionales.

D.S. 594 Aprueba Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales

Básicas en los Lugares de Trabajo.

D.S. 72 Reglamento de Seguridad Minera.

Ley 19300 Bases del Medio Ambiente.



Conceptos básicos de seguridad en faenas mineras.

Visión de la Empresa.

Misión de la Empresa.

Superintendencia o Departamento de Prevención de Riesgos.

Política de la Sustentabilidad de la Empresa.

Inventario de Levantamiento de Peligros.

Control de Riesgos Operacionales.

PMC; Programa de Mejoramiento Conductual.

Control de Perdidas.

Reglamento Interno.



Procedimientos e instructivos de operación, emergencia y seguridad

Los procedimientos indican el área donde se va a ejecutar las tareas, siguiendo el

un formato:

Versión, Titulo, Sección, Autor, Revisor, Aprobador y Fecha.

Objetivos.

Alcance.

Responsabilidades.

Definiciones.

Desarrollo de Actividades (Identificación de equipos, Materiales, Desarrollo

operacional).

Criterios de Aceptación (Seguridad implica riesgos asociados),(Equipos de

protección personal).

Estándares (dirigidos a las obligaciones que debe cumplir el colaborador).

Medio Ambiente (impactos producidos por la operación).

Estándares (ISO 14001).

Calidad (no conformidades).

Estándares (Variables de Operación o de Proceso).

Medidas Preventivas.

Referencias – Registros – Bitácoras --- Anexos. 32 Preparado por: Marcos Rivera Cortés



Los Instructivos indican como se va a ejecutar la tarea, siguiendo el un formato:

Versión, Titulo, Sección, Autor, Revisor, Aprobador y Fecha.

Objetivos.

Alcance.

Responsabilidades.

Definiciones.

Descripción de las actividades.

Frecuencia (Actividad – Frecuencia de ejecución).

Instructivo de trabajo (EPP- Actividades a realizar, describir uno a uno los

pasos que hay que realizar para realizar la tarea asignada).

Medidas Preventivas.

Referencias.

Registros.

Bitácoras.

Anexos.




Los Procedimientos de emergencia y seguridad indican como se va a actuar en

caso de tener algún evento en faena:

o Situaciones de emergencia.

o Preparación antes la emergencia.

o Diagrama de flujo de como actuar ante la emergencia.

o Detección de la situación de emergencia (Aviso, recepción, verificación y

activación).

o Respuesta a emergencia (equipamiento, vías de evacuación y zonas de

seguridad, equipo de extinción).

o Brigada de emergencia.


Nº CATEGORÍA SITUACIÓN

1 Incendio Industrial 1.1.- Equipos Móviles

1.2.- Sustancias Peligrosas

1.3.- Eléctricos

1.4.- Instalaciones

2 Rescate Industrial 2.1.- Alta Montaña

2.2.- Espacios Confinados

2.3.- Vehicular

3 Emergencia HAZMAT 3.1.- Derrame

3.2.- Acido Cianhídrico

4 Desastres Naturales 4.1.- Sismo – Terremoto

ARSENICO

La finalidad de esta planta es procesar los lechos de fusión armados en la Planta de

Preparación para obtener calcina de cobre mediante la eliminación de elementos

volátiles como arsénico, antimonio y parte de azufre.

La calcina conteniendo cobre, plata, oro y otros metales es enviada al horno Oxy

Fuel y los polvos y gases generados son conducidos a un sistema de precipitadores

electrostáticos.

En los precipitadores electrostáticos se recupera el polvo que es recirculado a los

tostadores de arsénico para drenar este elemento como trióxido de arsénico, para

venta o su disposición final.

Para el trióxido de arsénico se dispone de un sistema de transporte hermético (carro

torpedo) y un relleno de seguridad construidos de acuerdo a normas ambientales

internacionales.


ARSENICO


CAL


CALCULOS


Determinación de Humedad.

%H = (𝑃.𝑀.𝐻.−𝑃.𝑀.𝑆)

𝑃.𝑀.𝐻 x 100

Ley de un elemento.

LEY % = 𝑃𝐸𝑆𝑂 𝐷𝐸𝐿 𝐹𝐼𝑁𝑂 𝐸𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐸𝑁 𝐿𝐴 𝑀𝑈𝐸𝑆𝑇𝑅𝐴

𝑃𝐸𝑆𝑂 𝐷𝐸 𝐿𝐴 𝑀𝑈𝐸𝑆𝑇𝑅𝐴 X 100

CALCULOS


Eficiencia de los procesos.

%Eff = 𝐹𝑖𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝐶

𝐹𝑖𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻 x 100

Unidades que pueden expresar las leyes los laboratorios químicos %. p.p.m p.p.b gr/h gr/l. gr/kg. gr/ton.

CALCULOS


BALANCE

¿Qué es un balance? Respuesta En resumidas cuenta todo lo que entra debe salir de alguna forma En secado, calcinación y tostación según figura adjunta

Entrada de Producto. Leyes. Peso. Humedad.

Gas. Leyes. Volumen.

Líquido. Leyes. Volumen.

Sólidos. Leyes. Peso.

CALCULOS


EJERCICIO 1 Un precipitado se va a secar en un secador a una temperatura de 90° C, para extraer el agua. El precipitado tiene un Peso de 1200 kg húmedo, determinándose su humedad en un 38%, además sabemos que por histórico la eficiencia de recuperación de agua es de un 98.68%, se necesita conocer Cuánta agua en estado líquido se recuperó en litros por condensación y cuánta agua en estado gaseoso se escapó al medio ambiente en CC. Teniendo los resultados de humedad del precipitado seco con 0% de humedad, debido a que el tiempo de tratamiento es de 24 hrs.

CALCULOS


EJERCICIO 2 Después de un tostador existe un scrubber el cual según registros de una medición Isocinética registro los siguientes datos en la alimentación de gases al scrubber ley de Hg 1.62 (gr/h) y después del lavado de gases se registró una ley de Hg 0.64 (gr/h) recordando que esta medición se tomó en 8 hrs de operación del tostador. Se desea conocer cuántos kg de mercurio entraron al proceso, cuantos se recuperó, cuantos se fueron a la atmosfera si sabemos que el horno opero en el mes un total de 1980000 seg.

CALCULOS


EJERCICIO 3 Un concentrado se va a secar en un secador a una temperatura de 90° C, para extraer el agua. La capacidad diaria de tratamiento del secador es de 1200 kg húmedo de concentrado, determinándose su humedad en un 38%. Teniendo los resultados de humedad del concentrado seco con 0% de humedad, debido a que el tiempo de tratamiento es de 24 hrs. Se necesita saber cuánto concentrado seco se obtendrá, desde el día 01 al 30 de Abril, Si nosotros nos comprometemos a enviar un embarque el día 01 de Mayo con 30000 kg concentrado. ¿Cumpliremos? Realice los cálculos correspondiente para dar una respuesta a su Gerencia de Operaciones, si la respuesta no es positiva justifique por medio de cálculo el por qué no se pudo cumplir.

CALCULOS


EJERCICIO 4 Determine el peso seco de la muestra si su % de humedad es 45% y su peso húmedo fue de 138 gr.

presentaciones de primera prueba de tostación

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