“UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ”
FACULT FACULTAD AD DE INGENIERIAS INGE NIERIAS CARRERA PROFESIONAL PROFES IONAL DE INGENIERIA DE MINAS
CURSO: Metalurgia Etra!ti"a TEMA: Pr#$e!t#: “C#%&tru!!i'% (e u% )#r%# T#&ta(#r”
TURNO: Tar(e
Are*ui+a , Per./01
PRESENTACIÓN En el siguie siguiente nte trabaj trabajo o realiz realizado ado verem veremos os las caract caracterí erísti sticas cas de un horno horno tostador tostador ue !osee !osee un un !roceso !roceso de consiste consiste en en la o"idaci o"idaci#n #n !arcial !arcial de de los sul$uros del concentrado% &os !rocesos !iro metal'rgicos son los m(todos m)s anti antigu guos os * de a!lic a!licac aci# i#n n m)s m)s $recu $recuen ente tess de e"tr e"trac acci ci#n #n * !uri$ !uri$ic icac aci# i#n n de metales+ Realiz)ndose con la $inalidad de im!lementaci#n del laboratorio de ing+ ing+ mina minass de la univ univer ersi sida dad d * brin brinda darr los los sabe sabere ress nece necesa sari rios os !ara !ara todo todo estudiante de ingenierías El !ro*ecto !ro*ecto $ue !ro!uesto !ro!uesto !or el docente docente del curso curso metalurgia metalurgia e"tractiva e"tractiva a cargo del Ing+ Sanz Sanz ,ernandez ,ernandez Richard con la $inalida $inalida del del mejor a!rendisaje de los alumnos alumnos asi mismo ciendo ciendo ace!tado ace!tado !or los alumno !resente !resentess bajo el interese de a!render mas sobre el $uncionaminero de un horno tostador+ Para ellos de conto con el el a!ollo incondicional incondicional del ing+ -etalurgico Roberto huamani encarg encargado ado del laborat laboratori orio o de metalurg metalurgia ia de la unsa% unsa% bajo bajo el seguime seguimento nto contante contante de los alumonos alumonos encargados encargados de la carrera de ingenieria ingenieria de minas. curso metalurgia e"tractiva % se !ro!uso una serie de ideas !ara el costeo del !ro*ecto !ro*ecto !ro!one !ro!onendoc ndoce e ue se haga haga un horno horno ue $uncion $uncione e con carbon carbon !or ser ser mas mas econ econom omic ico o !or !or lo cual cual $ue $ue desc descar arta tado do !or lo ue ue emit emite e muno muno %!udiendo %!udiendo se se obtar una una nueva nueva $orma !ro!uesta !ro!uesta !or !or el ing+ Robert Roberto o huamani huamani se se obte !or aserce aserce un hono tostador tostador a gas !or ser meno meno contaminante %mas adecua adecuado do !ara la mani!u mani!ulac lacion ion de $utura $uturass !romoc !romocion iones es de la unive univerci rcidad dad tecnologica del !eru+
PRESENTATI/N In the $ollo0ing 0or1 0e 0ill see the characteristics o$ a toaster oven that has a !rocess consisting o$ the !artial o"idation o$ the sul$ides o$ the concentrate+ Piro metallurgical !rocesses are the oldest and most $reuent methods o$ e"traction and !uri$ication o$ metals+ Per$orming 0ith the !ur!ose o$ im!lementing the ing+ -ines o$ the universit* and !rovide the necessar* 1no0ledge $or all engineering students The !roject 0as !ro!osed b* the teacher o$ the e"tractive metallurg* course in charge o$ the Engineer Sanz ,ernandez Richard 0ith the end o$ the best learning o$ the students as 0ell being acce!ted b* the students !resent under the interest o$ learning more about the $unction o$ a toaster oven+ ,or them tale 0ith the unconditional a!ollo o$ the ing+ -etalurgico Roberto 2uamani in charge o$ the the unsa unsa meta metallllur urg* g* labo labora rato tor* r*%% unde underr the the cont contin inuo uous us $oll $ollo0 o0.u .u! ! o$ the the alumonos in charge o$ the mining.course o$ e"tractive metallurg*% !ro!osed a series o$ ideas $or the costing o$ the !roject% !ro!osing that a $urnace be made 3or1s 0ith charcoal $or being more economical reason 0h* it 0as discarded b* 0hat emits muno% being able to obtain a ne0 $orm !ro!osed b* the ing+ Roberto 2uamani is obtained b* a toaster to gas $or being less !olluting% more suitable $or the mani!ulation o$ $uture !romotions o$ the technological universit* o$ Peru+
INTR/45CCIÓN
El !resente trabajo titulado 6 Construcc Construcción ión
de un Horno Tostado Tostador”, r”,
tiene el
objetivo general de Construir un 2orno Tostador% bajo un en$oue e"!erimental descri!tivo+ Se entiende ue dentro del secado * tostaci#n ocurren cambios $ísico uímicos * estos son la !rimera reacci#n dentro del !roceso% la humedad original del concentrado 789 a :9; se reduce a niveles ue oscilan entre <+=9 a <+>9 * la o"idac o"idaci#n i#n !arcia !arciall de los sul$u sul$uros ros del concen concentra trado do !roduc !roducen en la elimin eliminac aci#n i#n !arcial del azu$re de este como S/=+ Se conclu* conclu*# # !rinci !rinci!al !almen mente te ue dentro dentro de un horno ocurre ocurre una o"idaci# o"idaci#n n !arcia !arciall de los sul$u sul$uros ros del del conce concentr ntrado ado !roducie !roduciendo ndo o"ido o"ido del del metal metal * la eliminaci#n !arcial del azu$re como S/= gaseoso+
Ilustraci#n ? industria de re$inaci#n r e$inaci#n
@N4ICE
?+ T@T5&/++++ T@T5&/++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++++++++ ++++++++++++++ ++++ =+ /BETI/S /BETI/S+++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++ =+? /bjetivo general++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ =+= /bjetivos es!ecí$icos++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ >+ PR/&E-A+ PR/&E-A+++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++ ++++++++ >+? Identi$icaci#n del !roblema !rinci!al+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ !rinci!al+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ D+ 2IPÓTESIS+ 2IPÓTESIS++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++ + -ARC/ -ARC/ TEÓRIC/+++ TEÓRIC/+++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++++++ +++++++++++++ +?+ PIR/-ET PIR/-ETA& A&5RFIA 5RFIA++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++ += T/STACI/N++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ T/STACI/N++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +> TIP/S 4E T/STACI/N++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ T/STACI/N++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +D TIP/ 4E 2/RN/S 2/RN/S 4E T/ST T/STAC ACIÓN+++ IÓN+++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++ +++++++++ +D+? T/STA4/R T/STA4/R 4E 2/FAR -G&TIP&E+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ -G&TIP&E+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++ +++++++++ ++++++D D +D+= T/STA4/R 4E &EC2/ ,&5I4/+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +D+> T/STA4/R T/STA4/R 4E TIR/ TIR/ 7SINTERIHACIÓN;+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++ +++++++++ ++ 8+ SECA4/ SECA4/ T/STAC T/STACIÓN++ IÓN++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++ ++++++++ 8+? SECA4/+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 8+= T/STACIÓN++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ T/STACIÓN++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 8+=+?Reacciones b)sica de la tostaci#n+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++J 8+> ARIA&ES 4E& PR/CES/+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 8+>+? TA-AK/ TA-AK/ 4E A&I-ENTACIÓN++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ A&I-ENTACIÓN++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++?< 8+>+= A4ICIÓN 4E /LIFEN/++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++?< 8+>+> TE-PERAT5RAS ETAPAS 4E T/STACIÓN++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++?< J+ Procedimie Procedimientos ntos de tostac tostaci#n i#n de de !irita !irita * blenda+++++ blenda+++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++ :+ entajas entajas * 4esventaj 4esventajas as del del uso de de hornos++++ hornos+++++++++++ +++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++ +++ :+? entajas++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ :+=+ 4esventajas+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ M+ 4ESARR/&& 4ESARR/&&/ / 4E& PR/ECT/ PR/ECT/++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ +++++++++++++ +++++++ RE,ERENCIAS I&I/FR,ICAS+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
TA&A 4E I&5STRACI/NES Ilustraci#n ? industria de re$inaci#n++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++= Ilustraci#n = eta!as del !roceso de re$inaci#n+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++> Ilustraci#n >O Secador rotatorio de concentrados+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++D
?+ T@T5&/ El !resente trabajo titula 6 Construcción de un Horno Tostador + =+ /BETI/S
.20 O34eti"# ge%eral Investigar * realizar un !ro*ecto sobre el tema de !iro metalurgiaO un 2orno Tostador+
.2. O34eti"#& e&+e!56i!#& a; b; c; d;
4escribir el $uncionamiento * !rocesos de un horno tostador+ Cotizar el costo de un horno tostador+ 4iseQar un modelo >4 de un horno tostador+ Identi$icar las ventajas * desventajas del horno tostador+
>+ PR/&E-A
720 I(e%ti6i!a!i'% (el +r#3le8a +ri%!i+al ,alta de eui!os !iro metal'rgicos en los laboratorios de Ing+ de -inas de la 5niversidad Tecnol#gica del Per'+ D+ 2IPÓTESIS Si se im!lementa un horno tostador en los laboratorios de Ing+ de -inas de la 5niversidad Tecnol#gica del Per'% entonces a*udara a realizar !ruebas de tostaci#n con los alumnos del se"to ciclo del curso de metalurgia e"tractiva+
1
92 MARCO TEÓRICO 9202
PIROMETALURGIA TRATAMIENTOS PIROMETALURGICOS DE METALES NOREACTIVOS:
&os !rocesos !iro metal'rgicos son los m(todos m)s antiguos * de a!licaci#n m)s $recuentes de e"tracci#n * !uri$icaci#n de metales+ &os metales m)s comunes ue se tratan !or estos m(todos inclu*en cobre% níuel% !lomo cobalto Son los !rocesos ue utilizan una combinaci#n de tostaci#n% $usi#n% conversi#n re$inaci#n a $uego% re$inaci#n electrolítica * re$inaci#n uímica+ &a tostaci#n% ue es el !rimer !roceso% se em!lea !ara cambiar los com!uestos met)licos a $ormas de tratamiento m)s $)cil !or las o!eraciones ue siguen% así como tambi(n !ara remover algunas im!urezas vol)tiles en la corriente de gas+ -ediante la $usi#n * la conversi#n se $unden los com!uestos met)licos * se $orman nuevos com!uestos en estado líuido% los cuales se se!aran en ca!as de valores met)licos !esados * escoria m)s ligera ue se $orman con la roca de desecho+ &os valores met)licos% a los ue se les ha se!arado la ma*or !arte de las im!urezas iniciales% se !uri$ican des !u(s !or !rocesos de re$inaci#n electrolítica o uímica+ Estos !rocesos de tratamiento se agru!an en sus categorías !rinci!ales
92. TOSTACION En la ma*oría de los casos el concentrado metalí$ero no est) en una $orma uímica de la cual !ueda se!ararse el metal !or medio de una reducci#n directa sim!le+ Es necesario cambiarlo !rimero en alg'n otro com!uesto ue !ueda tratarse con ma*or $acilidad+ &a tostaci#n es un tratamiento uímico !reliminar ue se em!lea con mucha $recuencia% * ue consiste es!ecí$icamente en la o"idaci#n de los sul$uros a #"idos% *a ue muchos de los metales no $errosos se !resentan en $orma de sul$uros+ &a tostaci#n de los sul$uros es un !roceso 7de reacci#n de gas . s#lido; en el ue se !one en contacto aire en grandes cantidades% a veces enriuecido con o"ígeno% con los concentrados del mineral de sul$uro+ Esto se hace a una tem!eratura elevada a la ue se combine el o"ígeno del aire con el azu$re del sul$uro !ara $ormar S/= gaseoso * con los metales !ara $ormar #"idos met)licos+ Al !roducto s#lido de la tostaci#n se llama calcinado+ -etales no reactivos% tratamientos !irometal'rgicos+ 2
-(todos de tostaci#n •
•
•
Concentrados de sul$uros de cobre.de hogar% de lecho $luido% de sinterizaci#n+ Concentrados de sul$uros de níuel.de hogar% de lecho $luido% de sinterizaci#n+ Concentrados de sul$uros de !lomo.sinterizaci#n+
92.20 O;
92.2. VARIA;LES DEL PROCESO &as variables del !roceso m)s im!ortantes ue deben ser consideradas en la tostaci#n sonO
• • • • • •
TamaQo de alimentaci#n+ Tem!eratura Tiem!o de tostaci#n+ Adici#n de o"ígeno+ /"idaci#n del azu$re * carb#n org)nico elemental+ ,ijaci#n del di#"ido de azu$re+
92.27 PROCESO DE TOSTACIÓN PARA SULFUROS2 Para la recu!eraci#n del metal !resente en un mineral como sul$uro es necesario !asarlo !or varias eta!as de !roceso% la !rimera ue se denomina Tostaci#n% se realiza en un 2orno% a alta tem!eratura se hace reaccionar el mineral con el /"ígeno a $in de se!arar el Azu$re * se !uede obtener de!endiendo de la tem!eratura * las condiciones como gas% 4i#"ido de Azu$re% en general se busca a!rovechar el Azu$re 7!+ ej+ $abricar 2=S/D o regular las condiciones !ara $ormar un Sul$ato del metal; resulta un !roceso mu* ingenioso% no se utilizan eui!os mu* com!licados !ero sí ha sido necesario un !ro$undo conocimiento de la materia !rima * del e$ecto del calor 7la reacci#n de o"idaci#n del Azu$re es e"ot(rmica; sobre (sta !ara diseQar un !roceso industrial ue soluciona los !roblemas ue las im!urezas en el material de !artida !rovocan +
3
ImagenO Pro*ecto horno tostador rotatorio+
TOSTACIÓN EN EL PROCESO PIROMETALURGICO MINA
CHANCADO
MOLIENDA
FLOTACIÓN
SECADO
TOSTACIÓN
FUSIÓN
CONVERSIÓN
REFINACIÓN
927 TIPOS DE TOSTACION
ELECTRO REFINACIÓN
ANODOS
4
&a o"idaci#n de los concentrados desul$uro !ara obtener #"idos met)licos * la aglomeraci#n de los $inos en trozos grandes !ara !oder tratarlos en hornos de cuba son los !rocesos ue se realizan durante la tostaci#n+ &a elecci#n del !roceso de tostaci#n de!ende de la clase de !roceso de $usi#n al ue han de someterse los calcinados des!u(s de la tostaci#n+ &a tostaci#n ue se hace en hornos de hogar m'lti!le * de lecho $luido reuiere de material de alimentaci#n $ino * !ro!orciona calcinados $inos ue se tratan !osteriormente en hornos de reverbero% en hornos de cuba o en hornos el(ctricos+
El tostador de hogar m'lti!le es el m)s antiguo% habi(ndose desarrollado !or !rimera vez en los 'ltimos aQos de la d(cada de ?:M< este tostador ha encontrado am!lia ace!taci#n+
El tostador de lecho $luido es de desarrollo m)s reciente% de los !rimeros aQos de la d(cada de ?M<% * se caracteriza !or su ca!acidad e"ce!cionalmente alta un tostador de $luido tiene una ca!acidad euivalente a ocho veces la de u tostador de hogar m'lti!le de la misma )rea de hogar+ Esta innovaci#n ha eliminado la necesidad de grandes conjuntos de tostadores de hogar m'lti!le en las o!eraciones de gran tonelaje ue se tenían !or la ca!acidad limitada del tostador individual+
&os concentrados de sul$uro ue tienen ue de sul$urarse * aglomerarse se tuestan Piro metalurgia generalmente en tostadores de so!lo 7m)uinas de sinterizaci#n; m)s ue en tostadores de hogar m'lti!le o de lecho $luido+ Esta tostaci#n da una torta gruesa de sinter% !oroso * o"idado% como !roducto% ue sirve como material de alimentaci#n !ara un horno de $usi#n del ti!o de cuba o de tiro tal como sale de la o!eraci#n sim!le de tostaci#n
92=TIPO DE )ORNOS DE TOSTACIÓN 92=20 TOSTADOR DE )OGAR MÚLTIPLE Esta unidad consta de un cierto n'mero de hogares re$ractarios horizontales% circulares% ue van sobre!uestos * alojados en un casco de acero el material de alimentaci#n se descarga sobre el lugar su!erior * va descendiendo !ara ser descargado en $orma de calcinados * tostados !or el lugar in$erior+ 5na $lecha central de rotaci#n lenta hace girar brazos de arrastres en$riados !or el aire o !or agua sobre cada hogar+ &as as!as giratorias de arrastre !asan en su rotaci#n sobre la carga del tostador !ara hacer ue el material $resco salga a la su!er$icie !ara ue tenga lugar la tostaci#n% o sea la reacci#n de o"idaci#n gas . s#lido% * tambi(n em!ujan la carga transversalmente al hogar hacia agujeros de caída !ara ue va*an !asando hacia abajo al siguiente hogar+ &os agujeros de caída o de 5
descarga est)n situados en tal $orma ue no uedan uno debajo de otro% sino en la !eri$eria e"terior de un hogar * en el centro del hogar ue se encuentra abajo+ Como consecuencia de esto la carga sigue una tra*ectoria !rolongada en zigzag hacia abajo% a trav(s del tostador% con lo cual se logra el tiem!o necesario !ara ue tengan lugar las reacciones de o"idaci#n+ Al ir avanzando el material de alimentaci#n hacia abajo en el tostador% lo van calentando los gases calientes ue !roceden de la reacci#n e"ot(rmica de tostaci#n ue tiene lugar en los hogar es in$eriores% hasta ue $inalmente este material de alimentaci#n llega alcanzar a la tem!eratura de reacci#n% comienza a arder * se o"ida con gran ra!idez+ Esta reacci#n continuar) hasta ue los calcinados tostados sean descargados del hogar in$erior del tostador * en$riados al aire a una tem!eratura in$erior a la de reacci#n de tostaci#n+ En los hogares in$eriores ha* instalados uemadores de gas !ara asegurarse de ue se alcanza la tem!eratura de reacci#n si la tostaci#n no es aut#gena+ &a corriente de aire ue se alimenta al tostador se regula abriendo !uertas en los hogares in$eriores% * el tiro natural ue tiene la instalaci#n succiona aire hacia el interior !ara a!ortar el o"ígeno necesario !ara la o"idaci#n+ &a ca!acidad del tostador es en !romedio de alrededor de <+= toneladas corta de !irita 7o contenido euivalente de azu$re; !or !ie cuadrado 7<+; de )rea de hogar * !or día el tamaQo de los tostadores varía de D a ?= tostadores de di)metros desde ?< a =D !ies 7>+< a J+>=m+;+ &a concentraci#n de S/= en el gas del tostador es del orden de D+ a 8+9+
92=2. TOSTADOR DE LEC)O FLUIDO El horno est) $ormado !or un casco de acero cilíndrico recubierto de ladrillo * cerrado en el $ondo !or una rejilla+ 4esde una caja de viento situada abajo de la rejilla se in*ecta aire en volumen su$iciente * se distribu*e uni$ormemente !or la rejilla !ara mantener en sus!ensi#n las !artículas s#lidas de la alimentaci#n * dar un e"celente contacto entre gas * s#lido en todas las su!er$icies+ En $orma continua se alimenta una !ul!a% una sus!ensi#n de s#lidos en agua% del material ue habr) de tostarse% manteniendo el tamaQo m)"imo de Pirometalurgia I !artícula a alrededor de ?D de !ulgada78++> mm;% la cual !asa a trav(s de un tubo descendente hasta la ca!a turbulenta del tostador+ 4icha ca!a turbulenta con sus !artículas s#lidas en sus!ensi#n tiene las características de un $luido+ Si el material de alimentaci#n tiene tamaQos * densidades mezclados% las !artículas m)s !eueQas * m)s ligeras ascienden a
6
la !arte su!erior de la ca!a turbulenta% mientras ue las m)s grandes * !esadas se juntan en la !arte in$erior+ Parte de los calcinados tostados salen !or un tubo de derrame !ara descarga lateral% * !or otra !arte es arrastrada !or los gas es de esca!e% de los cuales se recu!era como !olvo de chimenea en un sistema de de!uraci#n de gases+ -ediante ser!entín es de en$riamiento se remueve el e"ceso de calor de reacci#n de la ca!a turbulenta% * en casi todos los cascos se a!rovecha este calor !ara la !roducci#n de va!or de agua% estando conectado el sistema de en$riamiento del tostador a una caldera de recu!eraci#n+ &a reacci#n o"idante es aut#gena% * la alta turbulencia de la sus!ensi#n * el e"celente contacto resultante entre gas * s#lido% así como el intercambio de calor e"!lican el mu* elevado r(gimen de reacci#n del !roceso * su alta ca!acidad consecuente+ Esta ca!acidad es del orden de =+
92=27 TOSTADOR DE TIRO >SINTERI?ACIÓN@2 5na m)uina de sinterizaci#n est) $ormado !or secciones articuladas con $ondo de rejillas% armadas en $orma de cadena sin $in ue se mueve sobre rodillos+ Tiene una caja de succi#n situada bajo las rejillas articuladas% * la velocidad de la cadena de secciones es ajustable+ &a carga $ormada !or material $ino de alimentaci#n% generalmente de U !ulgada 7?=+ mm; de di)metro o menor% o bien !or bolillas 7!ellets; !re$ormadas de U!ulgada 7?=+ mm;% se humedece% se mezcla * se alimenta en una ca!a de varias !ulgadas de es!esor sobre las secciones m#viles antes de ue !asen !or la caja de succi#n+ Al !asar la secci#n sobre la caja de succi#n de viento% se encienden los sul$uros ue lleva la carga !or medio de un uemador situado arriba+ El !roceso no reuiere combustible adicional% *a ue la tem!eratura de reacci#n se mantiene !or el calor ue se !roduce al o"idarse los sul$uros con el aire ue se succiona a trav(s de la carga+ &a zona de tostaci#n avanza hacia abajo a trav(s de la carga ue lleva cada secci#n articulada de la mauina a medida ue se mueven hacia adelante las secciones sobre la caja de viento dividida en secciones% * la zona de combusti#n !asa gradual mente !or todo el es!esor de la ca!a% desde arriba hasta abajo% antes de ue el material tostado sea descargado de la mauina desinterizaci#n+
7
&a alta tem!eratura de tostaci#n calienta los com!onentes de la carga a su$iciente tem!eratura !ara volverlos !egajosos% * se adhieren unos con otros al ocurrir tal condici#n% !ara $ormar una torta !orosa * $uerte+ Sin embargo% el es!esor de la ca!a de carga * el e$ecto re$rigerante de aire succionado a la caja de viento im!iden ue se !roduzca una $usi#n e"cesiva% * son solo las ca!as su!er$iciales de !artículas las ue se vuelven blandas * !egajosas+ Si se $undiera el material se im!ediría la !enetraci#n del aire * terminaría la tostaci#n% raz#n !or la cual deben evitarse tem!eraturas e"cesivas+ Para llevar a cabo la !roducci#n de c)todos vía !iro metal'rgica se debe contar con las siguientes eta!asO
• • • • • •
Concentraci#n del mineral Eta!as !re!aratorias 7Secado tostado; ,undici#n 72orno ,usi#n; Conversi#n Piro re$inaci#n Re$inería 7Electro re$inería;
12 SECADO TOSTACIÓN 120 SECADO En esta eta!a la humedad original del concentrado 789 a :9; se reduce a niveles ue oscilan entre <+=9 a <+>9+ Se usan secadores de calor donde el concentrado va reduciendo sus niveles de humedad a medida ue avanza dentro de un tambor met)lico+ En el interior circula va!or a tem!eratura de ?:
8
Ilustraci#n =O Secador rotatorio de concentrados+
12. TOSTACIÓN Consiste en la o"idaci#n !arcial de los sul$uros del concentrado * de la eliminaci#n !arcial del azu$re de este como S/= * ocurre seg'n reacciones s#lidos.gaseosas% a tem!eraturas de <
. Cu.S B 7O. . Cu.O B . SO. Como la tostaci#n es una o!eraci#n relativamente costosa% solo !uede a!licarse a material de alta le* ue !ueda justi$icar los altos costos de este tratamiento+ Sin embargo% !uede obtenerse el e$ecto de una tostaci#n o"idante o sul$atizante de minerales sul$urosos de baja le* mediante su intem!erizaci#n natural e"!erimentada durante un !eriodo !rolongado
12.20 Rea!!i#%e& 3&i!a (e la t#&ta!i'% &a uímica b)sica de una tostaci#n o"idativa% !ara minerales concentrados !iritosos * arseno !iritosos es relativamente sencilla% los sul$uros met)licos se convierten en #"idos met)licos * di#"ido de azu$re 7S/=;% liberado como gas% las reacciones est)n generalmente entre 8<< * J<< VC
9
&a tostaci#n de la !irita 7,eS=; en una atmos$era altamente o"idante% !roduce la hematita 7,e =/>; de acuerdo a la reacci#n NV?+ Cuando la atmos$era de la tostaci#n es menos o"idante% la magnetita ser) !roducida seg'n lo mostrado en la reacci#n NV=+
&a arseno!irita se o"ida a di#"ido de azu$re 7S/ =;% 2emetita 7,e=/>; * tri#"ido de ars(nico 7As =/>;+
&a o"idaci#n de la arseno!irita es algo m)s com!leja ue la !irita+ &a reacci#n NV> ocurrir) si la tostaci#n de arseno!irita se lleva a cabo en una atmos$era altamente o"idante+ Esta es una reacci#n indeseable !uesto ue se $orma el arseniato $(rrico 7,eAs/D; ue inhibe en algunos casos la e"tracci#n del oro !ara la li"iviaci#n con cianuro+
&as reacciones deseables se muestran en las reacciones D * % la !rimera reacci#n convierte el arseniato a tri#"ido de ars(nico vol)til 7As=/>; en una atmos$era menos o"idante a una tem!eratura relativamente m)s baja 7<
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&a segunda reacci#n se realiza a una tem!eratura * en una atmos$era altamente o"idante+ Para lograr estas reacciones se reuiere de una tostaci#n en = eta!as+ &a eta!a ? debe ser a bajas tem!eraturas * !oco aire !ara !roducir As=/> * evitar ,eAs/D+ &a eta!a = debe ser a una tem!eratura alta * con e"ceso de aire !ara !roducir la hematita !orosa 7As=/> es removida durante la tostaci#n;+
&a reacci#n NV8 muestra el carb#n org)nico elemental 7C; ue se o"ida como di#"ido de carbono 7C/=;+ Esta reacci#n de!ende del ti!o de carb#n !resente * la tem!eratura de tostaci#n+ El carb#n org)nico con una tem!eratura bastante baja de ignici#n o"idara $)cilmente al C/=% mientras ue los carbonos ti!o gra$iticos con altas tem!eraturas de ignici#n !ueden no reaccionar durante la tostaci#n+
&os carbonatos de magnesio * calcio 7-gC/>% CaC/>; se calcinan !arcialmente a #"idos% sin embargo% las tem!eraturas de tostaci#n son demasiado bajas !ara la calcinaci#n com!leta+
&a reacci#n NVJ muestra los carbonatos de calcio * magnesio 7-gC/> CaC/>; * su descom!osici#n a #"idos de calcio * magnesio 7Ca/ -g/;+ Esta reacci#n de!ende del ti!o de carbonatos !resentes * la tem!eratura+
El carbonato de magnesio se descom!one en una tem!eratura mucho m)s baja ue el carbonato de calcio 7>< VC contra := VC de!endiendo de los minerales;+ El di#"ido de azu$re a sul$ato o sul$ito es a menudo una reacci#n deseable !orue reduce la cantidad de S/=% ue se debe lavar de los gases de salida+ &a desventaja de la $ormaci#n de CaS/D es ue !uede alterarse las características de la calcina e inhibir la disoluci#n de los metales+
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&a reacci#n NV: muestra la reacci#n del Ca/ o -g/% generado de la reacci#n NVJ% * el S/= durante la tostaci#n+ Esta reacci#n es generalmente deseable !uesto ue reduce la cantidad de S/= en el gas de salida del tostador% sin embargo% con algunos minerales concentrados% la $ormaci#n de sul$ato de calcio inhibir) la $ormaci#n de metales durante la !osible li"iviaci#n 7 en caso del oro se enca!sula en el sul$ato de calcio;+ Esta reacci#n se re$iere como sujeci#n del S/=+
5na tostaci#n ideal% $ormara hematita !orosa% la tem!eratura e"cesiva de tostaci#n 7sobre tostaci#n o sinterizacion del mineral;+ 4es!lomara la $ormaci#n de la hematita 7estructura cristalina alterada; * reducir) seriamente la e"tracci#n de mineral+ &os minerales muestran generalmente !oca tendencia a convertirse en escoria o $undirse+
&os concentrados tienen cierta tendencia a llegar a ser !egajosos debido a una concentraci#n m)s alta de sul$uros *o $ormaci#n de los com!uestos ue se de$orman a una tem!eratura baja+ &a tostaci#n generalmente es !erjudicial !ara la !lata en las e"tracciones !or cianuracion% cuanta m)s alta es la tem!eratura de tostaci#n% m)s baja es la e"tracci#n de !lata% con los minerales de oro+
Sin embargo% estas son las reacciones ue ocurrir)n !ara la ma*oría de los minerales re$ractarios+
127 VARIA;LES DEL PROCESO &as variables del !roceso m)s im!ortantes ue deben ser consideradas en la tostaci#n sonO
• • • • • •
TamaQo de alimentaci#n+ Tem!eratura Tiem!o de tostaci#n+ Adici#n de o"ígeno+ /"idaci#n del azu$re * carb#n org)nico elemental+ ,ijaci#n del di#"ido de azu$re+
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12720 TAMAO DE ALIMENTACIÓN &a !rimera consideraci#n !ara seleccionar un tamaQo de alimentaci#n !ara tostar * o"idar es la e"tracci#n #!tima del concentrado+ En general% los tamaQos m)s $inos de la alimentaci#n rendir)n e"tracciones m)s altas * reuerir)n menos tiem!o de retenci#n o de residencia en el horno de tostaci#n * alcanzar recu!eraciones $avorables+
Con res!ecto a los minerales% el tamaQo deseado de la alimentaci#n !uede ser controlado% mientras ue con los concentrados de $lotaci#n en tamaQo de la !artícula es dictada !or la molienda ue se realiza !ara el !roceso de $lotaci#n+
1272. ADICIÓN DE OIGENO &a ma*oría de las !iritas inician a o"idarse entre los D= * DJ VC con un tostador a!ro!iado% a!ro"imadamente el ?< 9 de e"ceso de o"igeno debe de estar dis!onible !ara concluir con los reuisitos te#ricos !ara el sul$uro * carb#n+ En o!eraciones reales% la entrada del mineral est) controlada !ara !ro!orcionar a!ro"imadamente de 8 a :9 de o"ígeno !ara el volumen de los gases de salida del horno% !ara la ma*oría de los minerales concentrados% este !orcentaje de o"igeno no es determinado críticamente !ara alcanzar una buena tostaci#n si la atmos$era est) o"idando+ 5na utilizaci#n mejor del o"ígeno en el aire se !uede es!erar en tem!eraturas de tostaci#n m)s altas+
12727 TEMPERATURAS ETAPAS DE TOSTACIÓN 5na tostaci#n de dos eta!as se reuiere cuando la alimentaci#n del mineral contiene arseno!irita% la !rimera eta!a debe o!erar cerca de los << a J VC en una atmos$era de$iciente de o"ígeno+ Si mu* !oco o"igeno est) !resente% se !uede $ormar los sul$uros arseniosos * estos !ueden generar com!uestos de baja reacci#n a la tem!eratura% dando !or resultado la sinterizacion o convertirse en escoria de la carga del horno+
5na segunda eta!a de tostaci#n debe o!erar entre tem!eraturas hasta J< VC con una atmos$era altamente o"idante+ Para la e"tracci#n #!tima de oro se !uede obtener !ara algunos minerales concentrados con un am!lio rango de tem!eraturas de tostaci#n% !osiblemente hasta ?<< VC de di$erencia% sin embargo% otros materiales reuieren una di$erencia de tem!eraturas de = VC o menos !ara la e"tracci#n #!tima+
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Es mu* im!ortante establecer esta sensibilidad de la tem!eratura en la o!eraci#n !uesto ue la verdad de tem!eraturas !ermisible !uede darnos la !auta !ara seleccionar el ti!o de horno !ara tostar+
5na disminuci#n de hasta el < 9 en la e"tracci#n se ha observado si el material no est) com!letamente tostado+ Puesto ue la tem!eratura varía e"tensamente !ara diversos minerales% solo las !ruebas reales !ueden determinar la tem!eratura a o!erar+ &os concentrados de $lotaci#n% ue contienen un !orcentaje m)s alto de sul$uros !ueden generar una sobre tostaci#n o sinterizacion debido a las altas tem!eraturas ue se !ueden generar !or las reacciones e"ot(rmicas violentas ue !uedan ocurrir+
C5A4R/ ? CARACTERISTICAS TECNICAS 4E &/S 2/RN/S 4E T/STACI/N 4E PIRITA Ti!os hornos
de
Ca!acidad A!titud Concentraci#n Recu!eraci#n m)"ima sider'rgica de gas de calor+ Tm Tmdía de las sul$'rico va !orTm cenizas !irita
Rotativos
?<<
uena
:.M9
<%M
Nichols 7$lash;
?<<
Nula
?D9
?%
?=.?D9
?%=
?=.?D9
?%?
,luidizadosO •
•
5na eta!a 4os eta!as
><<
-ala ace!table
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2 Pr#!e(i8ie%t#& (e t#&ta!i'% (e +irita $ 3le%(a &os !rocedimientos de tostaci#n de !irita * blenda no di$ieren esencialmente en cuanto a los !rinci!ios te#ricos !ero si en las condiciones t(cnicas de !uesta en !r)ctica% *a ue en el caso de la !irita interesa% como se ver)+ A continuaci#n% obtener% adem)s de un buen rendimiento en S/= unas cenizas sider'rgicas ue !ermitan bene$iciar el hierro+ 5na tostaci#n de !irita t(cnicamente #!tima debe cubrir simult)neamente los siguientes objetivos $undamentalesO ?+
Trans$ormar todo el hierro en #"ido $(rrico e"ento de ars(nico * !lomo+
=+
Trans$ormar los metales no $(rreos ue im!uri$ican 7* valorizan; habitualmente el mineral% en sales solubles+
>+
/btener gases de tostaci#n con la m)"ima concentraci#n !osible de S/=% * la mínima de S/ >+
D+
A!rovechar al m)"imo el calor de reacci#n+
+
Concentrar el !lomo de W$orma ue sea bene$iciable+
8+
Realizar la tostaci#n con la m)"ima economía de inmovilizaciones * costes o!erativos% lo ue se consigue en instalaciones de gran ca!acidad+
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H2 Ve%ta4a& $ De&"e%ta4a& (el u&# (e #r%#& H20 Ve%ta4a& •
elocidades de reacci#n mu* grandes+
•
Altas !roducciones en reactores relativamente !eueQos+
•
A!ta !ara recibir alimentaciones de minerales com!lejos+
•
Id#nea !ara alimentaciones heterog(neas $ormadas !or minerales de diversa !rocedencia+
H2.2 De&"e%ta4a& •
No a!ta !ara el tratamiento de minerales !obres+
•
Relativamente mala selectividad * !oca e$icacia en las reacciones uímicas de se!araci#n+
•
Procesos ue transcurren% a menudo en varias eta!as+
•
Problemas medioambientales con los residuos gaseosos * el ruido+
.2 ESJUEMA DE ALGUNOS TIPOS DE )ORNOS EN LA MINERKA
)ORNODECU;A O CU;ILOTE El horno de cuba se usa con !re$erencia !ara $abricar el 6Cu negro ue se obtiene a !artir de la chatarra+ El horno de reverbero se em!lea com'nmente !ara $undir mata% !ero tiene el inconveniente% ue consume mucho combustible !or lo ue se est)n introduciendo los de $usi#n rel)m!ago ue em!lean las reacciones de tostaci#n como $uentes de calor !ara $undir+
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)#r%# (e !u3il#te
)ORNOELCTRICO &os hornos el(ctricos son herm(ticos *a ue de lo contrario entraría aire * a la alta tem!eratura ue alcanzan los electrodos% estos se uemarían mu* r)!idamente+ Por ser herm(ticos no !ueden utilizan carga h'meda% *a ue al eva!orarse el agua no se !odría eliminar el va!or con $acilidad !udiendo reaccionar con los electrodos * !roducir e"!losiones% salvo esto% !uede tratarse cualuier material% incluso escorias con alto contenido en cobre+ !)g+ ?= No ha* llama * !or lo tanto ha* menos gases+ Se controla mejor el S/=+ Se usan seis electrodos de = a =% metros+ Son de altura variable * !ermite calentar m)s la mata o escoria% son de gra$ito o aglomerados con carb#n mu* !uro+
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)#r%# el!tri!#
)ORNO FUSION FLAS)
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)ISTORIA
4e los siete metales conocidos en la antigXedad 7oro% !lata% cobre% estaQo% !lomo% mercurio * hierro; solo el oro se encuentra regularmente en $orma nativa en la naturaleza+ &os dem)s se encuentran !rinci!almente $ormando !arte de minerales% aunue todos ellos !ueden a!arecer en !eueQas cantidades en $orma nativa 7comercialmente insigni$icantes;+ Estos minerales son !rinci!almente #"idos% sul$uros * carbonatos del metal mezclados con otros com!onentes como sílice * al'mina+ Al calcinar los carbonatos * sul$uros en contacto con el aire se convierten en #"idos+ &os #"idos no necesitan trans$ormaci#n !revia en el !roceso de $undici#n+ El mon#"ido de carbono 7C/; era 7* es; el !rinci!al agente reductor elegido !ara la $undici#n+ Se !roduce $)cilmente durante el !roceso de combusti#n usado !ara calentar los minerales en el horno * como es un gas entra en contacto con la mena mineral directamente+ En el iejo -undo los hombres a!rendieron a obtener metales mediante $undici#n en la !rehistoria% alrededor del II milenio a+ C+ El descubrimiento * uso de los metales 'tiles !ara la $abricaci#n de herramientas% el cobre * el bronce !rimeramente% * !osteriormente el hierro% causaron un gran im!acto en las sociedades humanas de la (!oca+ El e$ecto $ue tan generalizado ue los historiadores han dividido la historia de la antigXedad en Edad de Piedra% Edad del ronce * Edad del 2ierro+ En Am(rica% las sociedades !reincaicas de los Andes centrales del actual Per' consiguieron la $undici#n del cobre * la !lata inde!endientemente al menos seis siglos antes de ue em!ezara la colonizaci#n euro!ea del siglo LI+ • • • •
EstaQo * !lomo Cobre * bronce Plata Cinc
)#r%# r#tat#ri#
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5n horno rotatorio es un dis!ositivo de !iro !rocesamiento utiliza !ara levantar los materiales a una tem!eratura alta en un !roceso continuo+ &os materiales !roducidos utilizando hornos rotatorios sonO • • • • • • • •
Cemento Cal Re$ractarios -etacaolin 4i#"ido de titanio Aluminio &a vermiculita -ineral de hierro
Tambi(n se utilizan !ara asar una gran variedad de MINERALES DE SULFURO de antes de la e"tracci#n del metal+ &a a!licaci#n de horno rotatorio se origina en la !roducci#n de cemento+ El brit)nico cementer j as! invento horno de suelo del eje de $uncionamiento intermitente% en ?:=D% un alem)n invento horno vertical de varios ca!as de o!eraci#n continua en ?::>% brit)nico e ransome invento de horno rotativo en ?:: % ue $ue !uesto en !roducci#n des!u(s de obtener la !atente en Inglaterra * estados unidos * gano considerables bene$icios econ#micos econ#micos + &a invenci#n del horno rotatorio hace ue la industria se desarrollan r)!idamente * se !romueve el estudio sobre la a!licaciones rotatorio El horno rotatorio es un horno continuo% a calentamiento e"terno * llama libre cu*o uso !rinci!al es en la $abricaci#n del cemento !ortland tambi(n se utiliza en la $abricaci#n de cal% aluminio% hierro es!onja% etc+
INSERTEC $abrica * suministra los 2ornos Rotativos asculantes modelo ,AR% con un sistema combusti#n con uemadores /"iCombustible% como Tecnología de vanguardia !ara la industria+ Sus ventajas inclu*enO Y ersatilidad de materiales multi!roducto Y Aumento de !roductividad Y -enor coste de e"!lotaci#n Y Incremento en la recu!eraci#n de metal Y 4isminuci#n de emisiones Y Reducci#n de residuos $inales+ Ca!az de !rocesar una gran diversidad de materiales% desde Carter con insertos% latas% virutas% escorias% Aumenta la !roductividad de la Planta como resultado de ciclos m)s cortos% incrementando la tasa de $usi#n+ Reduce la cantidad de sales $undentes * residuos $rente a rotativos de eje horizontal+ Incrementa la e$iciencia energ(tica utilizando o"ígeno% en vez de aire% con menor cantidad de emisiones * sin N/"+ -ejora los an)lisis con ciclos 20
reducidos+ El 2orno Rotativo asculante ,AR es un 2orno de 'ltima generaci#n !ara el reciclado de todo ti!o de escorias * chatarras de aluminio * de otros metales no $(rricos+ El 2orno ,AR es un 2orno de $usi#n con un mínimo consumo de sales+ Actualmente% el ,AR re!resenta la soluci#n m)s avanzada * com!etitiva del mercado% gracias a sus cortos ciclo de !roceso% bajo consumo en sales * alto rendimiento de recu!eraci#n de metal+ El ,AR utiliza un sistema de combusti#n a o"*.gas * el !rocesamiento de 6escorias secas+ Estas dos características% en combinaci#n con el car)cter basculante del 2orno% !ermiten ue el ,AR $unda m)s r)!ido * e$icientemente% con ciclos de = a > horas% con una e$iciencia del combustible entre un J.:<9% * un rendimiento en la utilizaci#n del 2orno de un M:9+ El conocimiento en el !rocesamiento de diversos materiales * la e"!eriencia !r)ctica de INSERTEC aduirida en muchos !ro*ectos es adem)s un $actor im!ortante cuando se selecciona un 2orno ,AR+ El 2orno Rotativo ,AR es una soluci#n vers)til !ara todo ti!o de materiales a !rocesar% desdeO Y Chatarras con !olvo% !intura% !l)sticos Y Retornos de $undici#n% Y Carter con insertos met)licos% Y otes de aluminio% 5C Y irutas% Y Escorias blancas * negras Algunas ventajas del diseQo ,AR sonO Y Ciclo ta!.to.ta!% desde =% a > horas Y Ratio $lu" reuerido% <%D a <% de N-P Y Consumo energía% D<< 13h-T Y elocidad de giro% hasta :.?= r!m Y Estructura robusta con tambor !robado Y Revestimiento re$ractario de larga duraci#n Y Rodamientos * mecanismos de rotaci#n sobredimensionados !ara aQos de trabajo Y asculaci#n * rotaci#n hidr)ulica Y Control * regulaci#n desde P&C
21
+ N5EAS TECN/&/F@AS
9202
M#(er%ia!i'% Te!%#l'gi!a (el C#8+le4# Metal-rgi!# (e La Or#$a Per-
A2
Cir!uit# (e C#3re
Reem!lazo de cinco convertidores !eueQos !or dos grandes con sus res!ectivos sistemas de encerramiento con la introducci#n del convertidor modi$icado el teniente+ 5n nuevo Tostador de concentrados sucios ubicado sobre el Reverbero /"* $uel en reem!lazo de las ocho e"istentes en la !lanta Tostadores de Cobre% Plomo * Ars(nico+ Rehabilitaci#n del 2orno /"* $uel !ara tratamiento de escorias de los convertidores modi$icados el Teniente+ -odi$icaci#n de los ductos hacia los sistemas Cottrells modi$icados * la instalaci#n de una !lanta de )cido de doble contacto+ 22
Estos cambios en la tecnología !ro!endían $le"ibilidad * versatilidad !ara adecuarse a di$erentes condiciones de o!eraciones * diversas características mineral#gicas de los concentrados% mejoras en la !roductividad * ante todo la concentraci#n del gas di#"ido de azu$re conveniente !ara la !lanta de )cido sul$'rico% con una ca!acidad de !roducci#nO => <<< toneladas m(tricas !or aQo+
;2 Cir!uit# (e i%! Reem!lazo de los tres tostadores de lecho $luidizado 7,R o Ne0 Berse*; * el actual tostador de lecho turbulento 7T&R; !or un nuevo tostador T&R cu*os gases converger)n a la !lanta de )cido junto con el de $undici#n de !lomo 7reactor Ausmelt;+
92.2 La lla8a(a 8#(er%ia!i'% e4e!uta(a +#r la e8+re&a D#e Ru% Per- SRL A2 Cir!uit# (e C#3re &a !lanta convertidores de cobre% re!resenta una de las ma*ores $uentes de emisiones $ugitivas al ambiente% dentro del PA-A original est) considerando el reem!lazo de convertidores !eueQos con la instalaci#n del Convertidor -odi$icado el Teniente+ Reem!lazo del !roceso actual !or un reactor Isasmelt 7no considerado en el PA-A original; * el !ro*ecto de instalaci#n de la !lanta de )cido sul$'rico en )reas !r#"imo al horno /"* ,uel !ara !rocesar gas di#"ido de azu$re !roveniente de los reactor Isasmelt * convertidores 23
;2 Cir!uit# (e ?i%!
Reducci#n en la !roducci#n de zinc en a!ro"imadamente < 9 * !or aQadidura sub!roductos como el cadmio% indio% etc+ Re!otenciaci#n de la Planta de )cido sul$'rico e"istente% !ara gases !rovenientes del tostador &urgi T&R actual+ &os tostadores Ne0 Berse* se encuentran $uera de o!eraci#n+
9272
Te!%#l#g5a& (e t#&ta!i'% &a $luidizaci#n de !artículas en lechos es una tecnología ue se ubica dentro de las reacciones s#lido.$luido% mediante la cual una masa constituida !or !artículas s#lidas dentro de un reci!iente% en ma*or o menor grado de divisi#n% aduiere la movilidad de un $luido * se mantiene en sus!ensi#n !or el em!uje o tiro de un $luido ue se des!laza en direcci#n vertical+ 4urante la $luidizaci#n un gas o un líuido se !onen en contacto con un s#lido% reaccionan con (l * lo trans$orman en un !roducto di$erente al inicial+
Estas reacciones !ueden darO •
•
•
Estar com!uestas de una cama de s#lidos en la !arte in$erior de la c)mara de reacci#n+ 4ebajo de la cama ha* dis!ositivos 7in*ectores.toberas; ue distribu*en el aire sobre el )rea del tostador+ A trav(s de las toberas el gas reaccionante es $orzado con una !resi#n !ositiva+
&os s#lidos tratados son íntimamente * r)!idamente mezclados con el gas ue hace contacto con ellos+ El $lujo de gas crea el medio $luidizado+ El material tostado 7calcina; es continuamente descargado de la cama de s#lidos $luidizados * del sistema de colecci#n de !olvos 7caldera% ciclones% electro$iltros o !reci!itadores electrost)ticos; Normalmente los s#lidos ue se usan est)n $inamente divididos * el $luido m)s usado es el aire% dado ue su aduisici#n no im!lica un gasto+ El aire cum!le tres $uncionesO a+ Acci#n mec)nicaO mantiene en sus!ensi#n el lecho !ara $avorecer la tostaci#n cuando ingresan los concentrados 24
b+ Acci#n $ísicaO en$riar o re$rigerar el tostador del e"ceso de calor generado en la tostaci#n c+ Acci#n uímicaO !ro!orciona el o"ígeno necesario !ara la o"idaci#n de los sul$uros 4urante la $luidizaci#n se observan las siguientes eta!asO A medida ue el $lujo del $luido aumenta% se incrementa la caída de !resi#n 7resistencia del lecho;% el lecho se e"!ande ligeramente * las !artículas s#lidas comienzan a tener un cierto grado de libertad de movimiento &a verdadera $luidizaci#n se alcanza cuando la !resi#n del $luido es igual ue el !eso !or unidad de )rea% entonces las !artículas uedan sus!endidas en el $lujo del gas+ El estado $luidizado es una condici#n !r)cticamente estable% ue !uede ser mantenida inde$inidamente+ Si se aumenta el $lujo del $luido muchas !artículas acom!aQar)n al $luido% !roduci(ndose trans!orte neum)tico si se contin'a aumentando el $lujo+ 4e lo anterior se deduce ue el $lujo del $luido 7ue da origen a la velocidad su!er$icial; es una de las variables m)s im!ortantes en la $luidizaci#n+ &a cama de s#lidos cum!le las siguientes $uncionesO • • • • •
Precalienta el $lujo del $luido Seca la carga de s#lidos alimentada Precalienta * homogeniza los s#lidos alimentados Prolonga la residencia de las !artículas $inas en la cama Trans$iere calor a los ser!entines re$rigerantes% cuando se cuenta con estos instalados en la cama o lecho
Apl!"!#$%& $'(&)*"l%& E& ($ p*#!%&# "l !("l &% &#+%)% " l#& &(l,(*#& +%)-l!#&. !#$&&)% %$ %l !"l%$)"+%$)# '%l !#$!%$)*"'# !#$ l" p*%&%$!" '%l #/%$# '%l "*%. l# (% ll%" " l" ,#*+"!$ '%l /'# '%l +%)"l '% '/'# '% "(,*% %$ %&)"'# "&%#&# D!:# "& p(%'% &%* (&"'# !#$ p#&)%*#*'"' p"*" l" ,";*!"!$ '%l -!'# &(l,<*!#. %)"$'# "& l" !#$)"+$"!$ '%l +%'# "+;%$)%. " (% %& ($# '% l#& "&%& !"(&"$)%& '% l" ll(" -!'" L"& +%$"& )p!"& (% &% )(%&)"$ &#$ l#& &(l,(*#& !#;*%. =$!. pl#+#
E$)*% "l($"& "pl!"!#$%& $'(&)*"l%& )%$%+#&> Tostaciónsimple
25
• • • •
C"l%$)"+%$)#&$,(&$#,(&$$!p%$)%'%l"+%$" S#l"+%$)%$)%*%$%$+%$"!#+;(&);l% El+%)"l(%'"!#+;$"'#%$,#*+"&l'". $#:"#l")"!$.$,(&$ E&&%+p*%%$'#)?*+!"
R%"!!#$%&> D%&!#+p#&!$'%l#&!"*;#$")#&+%)-l!#&> CO3M@!"l#*BMO@C02 "& Tostaciónoxidante
• Elp*#!%&#!#$&&)%%$%l!"l%$)"+%$)#&$,(&$'%($"+%$"%$!#$)"!)# !#$($ "%$)%#/'"$)% • El"%$)%#/'"$)%%$%*"l+%$)%%&#/%$#'%l"*%#($!#+p(%&)# (+!# /'#. $)*")# (%"l'%&!#+p#$%*&%p*#p#*!#$%%l#/%$# • L")%+p%*")(*"'%;%'%&%*l#&(!%$)%+%$)%"l)"p"*"(%%l%(l;*#&% '%&pl"!% :"!"l"'%&!#+p#&!$'%l"+%$" • Sl")%+p%*")(*"%&'%+"&"'#"l)"&%,($'%l"&(p%*!%%+p'%l" #/'"!$ • S%$%!%&)"%/!%&#'%"*%.p#*%$!+"'%l#/%$#)%*!#.p"*"!#+p%$&"* l"'l(!$ %$"&%&p*#'(!'#& • O;%)#> D%&!#+p#$%*l"+%$"%$($"&%l+%)"l"#;)%$%* R%"!!$> SM& @O2 SO2 @M& Tostaciónamuerte
• L" *%"!!$ %& %/#)?*+!" 200750C '%p%$'%$'# '%l )p# '% +%$" p(%'% $# $%!%&)"*&% !#+;(&);l% "(/l"* S% p*#'(!%$ p%*''"& '% !"l#* p#* l" &"l'" '% "&%& !"l!$"'#. p#* l"& p"*%'%& '%l :#*$# • T"+;?$ $G(% %l !#$)%$'# '%l "(,*% (% p(%'% )#l%*"*&% %$ l" !"l!$% C("$)# +-& ;"# +-& $%!%&'"' '% )%+p%*")(*" %$ %l :#*$# Tostación parcial
• O;%)!#> T*"$&,#*+"* l" +%$" p#* #/'"!$ p"*!"l. (%'"$'# +%)"l p"*)% %$ &( ,#*+" (+!" #*$"l p"*)% !#+# #/'# • V"*"$)%&> S%<$ &% p*#!%&% %l p*#'(!)# '% l" )#&)"!$ p"*!"l )%$%+#&> T#&)"!$ p"*!"l p*%" " ($" *%"!!$ o 26
o
T#&)"!$ p"*!"l p*%" " ($" ,(&$
Tostación Clorurarte
• O;%)#> T*"$&,#*+" ($" +%$" &(l,(*#. #/'# %$ ($ !l#*(*# &#l(;l% # #l-)l p"*" &( p#&)%*#* )*")"+%$)# o R%"!)#&> C("l(%* !l#*(*#. p%*# p#* *"#$%& %!#$+!"& &% o o o o
%+pl%"$> MCl2 C"Cl2 N"Cl Cl#*# "&
Tostación Carburante •
F($'"+%$)"l+%$)% %& ($ )*")"+%$)# p"*" l#& "!%*#& (% !#$&&)% %$ +#'!"* l" &(p%*!% '% ($ "!%*# p"*" "(+%$)"* &(& p*#p%'"'%&
•
+%!-$!"& %$%*"l+%$)% '(*%" E/&)%$ '#& p*#!%&#& C%+%$)"!$ &% ""'% &#l# !"*;#$# o C"*;#$)*(*"!$ &% ""'% !"*;#$# $)*%$# o
Tostación Magnetizante •
O;%)#> T*"$&,#*+"* F%2O3 $# +"$?)!# %$ F%3 O4 +"$?)!# p#* !"l%$)"+%$)# %$)*% 700800C p#&;l)"$'# l" &%p"*"!$
•
!#$!%$)*"!$ +"$?)!" p#&)%*#* *#!%&#> ($ !#+;(&);l% (%+"'# %$ l" ")+#&,%*" p#;*% '% #/%$# %$%*" %l !"l#* l#& "&%& *%'(!)#*%& $%!%&"*#& p"*" l"
•
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Tostación aglomerante •
E/&)%$ '#& "*"$)%& T#&)"!$ p#* $
o
$)%*#* (%'" *%%&)'# p#* !"p" '% /'# '% F% F*"+%$)"!$ &%p"*"!$ SI$)%*"!$ %& ($" "l#+%*"!$ '% p#l# +$%*"l J10 ++K (% &% p*#'(!% !("$'# %l "*% #/'" &(p%*!"l+%$)% ,($'% %/)%*#*+%$)% l"& p"*)!(l"& (% &% "l#+%*"$ S %l 27
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2 DESARROLLO DEL PROECTO PRES5P5EST/
CANTI4A 4 >< 5nid+
4ESCRIPCI/N
PRECI/ 7S+;
&adrillo silico aluminoso Carcasa de metal Tubería de ? U )lvulas de ? U Tubería de U Aco!le universal ase met)lica de )ngulo de ?" ?+>=
?=+<< ><+<< D+<< D<+<< ><+<< :<+<< >+<< 28
bolsa
Pintura esmalte 5na T de media de reductor lo0er de U 2! al#n de gas de ?< 1g 7al#n * contenido; Cemento re$ractario -ano de obra
?+<< =:<+<< D+<< ?+<< ><+<<
Total
?8>=+<<
El costo !or alumno seria de 7?8>=+<<=?;Z8: soles+
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Construcci#n de un horno de tostador de metal Para la tostaci#n es im!ortante la tem!eratura media reuiere m)s de 8<< grados de tem!eratura+ Para construir un horno tostador% necesitar)s cum!lir con algunos reuerimientos sencillos de diseQo * usar los materiales a!ro!iados+
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4etermina el tamaQo del horno ue necesites+ Para tostar un !eueQo objeto como la huella de una mano u otro objeto ue !ese unos cuantos gramos% !uedes usar una c)mara de combusti#n de >< cm 7?= !ulgadas; con ca!acidad de a!ro"imadamente ? & 7?D de gal#n; de crisol+
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Elige materiales ue resistan la tem!eratura de la llama del combustible+ 5samos carb#n !orue es de $)cil acceso * no es mu* caro+ Tiene una tem!eratura de llama 7valor t(rmico; de unos ?=8< VC 7=><< V,; con un so!lador de aire $orzado+ &a tem!eratura de la llama del carb#n en el horno es de ?8D: VC 7><<< V,; con aire $orzado% de modo ue este material es m)s !r)ctico en lo concerniente a materiales de construcci#n% !ues incluso el acero se uemar) con un montaje ardiendo de carb#n * aire $orzado+ Este !ro*ecto utiliza acero galvanizado calibre ?D !ara el contenedor+
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,orma dos cilindros usando los materiales dis!onibles+ &as im)genes muestran uno construido al doblar dos !iezas de !aneles met)licos de >< cm 7?= !ulgadas;% El interior del cilindro deber) ser lo su$icientemente grande como !ara ubicar el crisol ue !laneas usar% dejando un es!acio !ara ue el combustible lo rodee+ Adem)s% debe ser lo su$icientemente hondo !ara ue !ermita ue el crisol se ubiue debajo de la ta!a ue !ondr)s m)s adelante+ 5n crisol de =< cm 7: !ulgadas; reuerir) una c)mara de combusti#n de > cm 7?D !ulgadas; *% si tiene una !ro$undidad de =< cm 7: !ulgadas;% la c)mara deber) tener una altura de !or lo menos >< cm 7?= !ulgadas;+ Aunue se necesite una c)mara e"terior% aQade un $actor de seguridad im!ortante en caso de ue la c)mara interna se ueme * aumenta la e$icacia del combustible al aislar ligeramente la c)mara interior+ El di)metro de esta c)mara deber) ser ?< cm 7D !ulgadas; m)s larga ue el de la c)mara de combusti#n * !or lo menos un !ar de metros m)s alto+ 5n cilindro e"terior a!ro!iado !ara las medidas ue se describen líneas arriba tendría alrededor de D< a D cm 7?8 a ?: !ulgadas; de largo * un di)metro de D< cm 7?8 !ulgadas;+
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5ne el cilindro e"terior con una base met)lica !ara ue a*ude a sostenerlo+ 30
Puedes soldarlo o entornillarlo+ Si constru*es la base m)s grande ue el cilindro% ser) m)s estable * o!erarlo ser) m)s seguro+
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Ponle ladrillos re$ractarios al $ondo del cilindro e"terior * deber)n estar lo m)s $ijos !osible+ Estos ser)n los materiales en los ue el combustible re!osar)+ Adem)s% el ladrillo re$ractario tiene una alta tem!eratura de resistencia * tambi(n a*udar) a mantener el calor dentro de la c)mara de combusti#n+
Coloca el cilindro interior dentro del cilindro e"terior * !rocura ue se mantenga el mismo es!acio alrededor+
Per$ora o haz un agujero de %J cm 7= [ !ulgadas; a trav(s de los cilindros e"terior e interior encima del ladrillo re$ractario% en un )ngulo lejos del centro
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!ara ue el aire se arremoline alrededor del crisol alimentando así el combustible con o"ígeno de manera m)s e$ectiva+
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Corta una secci#n de cm 7= !ulgadas; de una tubería de metal 7los conductos E-T $uncionan bien;% unos <%8 m o m)s 7= o m)s !ies; de largo !ara ue $uncionen como alimentador de aire de la c)mara de combusti#n * 'nela al cilindro e"terior con tornillos de cha!a met)licas o mediante una soldadura+
Corta otra !ieza de cha!a met)lica lo su$icientemente larga como !ara cubrir la !arte su!erior del horno+ 2az un hueco de ? " ? cm 78 " 8 !ulgadas; en el centro !ara !ermitir el !aso de aire * así !oder aQadir el metal al crisol+ Puede ser !r)ctico ue esta !ieza est( en el cilindro e"terior o aQade un asa !ara moverlo durante su uso+
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,abrica el crisol+ Se !uede usar un de!#sito re$rigerante gastado en un horno cu*as dimensiones $ueron descritas líneas arriba% o tambi(n se !uede usar una caldera de acero ino"idable+ Necesitar)s colocar un asa de acero en la !arte su!erior de la c)mara de combusti#n !ara ue !uedas retirar el crisol * así verter el metal $undido+
5ne el ventilador al tubo de cm 7= !ulgadas;+ Se usara un $la0er es el mas a!ro!iado ue so!le aire en cantidad su$iciente ue se !ueda ada!tar al tubo de aire+ 4onde se regulara el aire !or e mucho aire uemar) el combustible * lo malgastar)% mientras ue mu* !oco aire no suministrar) lo su$iciente !ara uemar el combustible e$icientemente+
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Coloca la mitad de un ladrillo re$ractario o constru*e un so!orte !ara el crisol% así !ermanecer) $ijo durante el uso+ 5bica el crisol en el so!orte des!u(s de !oner una ca!a de carb#n al $ondo de la c)mara de combusti#n * sumergirlo con un encendedor de carb#n+
&lena el es!acio entre la c)mara de combusti#n * el crisol con carb#n hasta casi ?% cm 7? !ulgada; de la su!er$icie del crisol+ AQade el concentrado ue se desea tostar * enciende el carb#n+
Enciende el ventilador cuando el carb#n est( lo su$icientemente encendido como !ara mantener el $uego+ Esto solo deber) tomar un !ar de minutos% *a ue el carb#n em!ezar) a uemarse r)!idamente cuando el aire se encienda+ Pon la ta!a en el horno !ara mantener la ma*or cantidad !osible de calor dentro del horno+
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igila el horno hasta ue hasta ue se tueste el concentrado % eliminando las cenizas * des!erdicios ue se acumulen mientras se $unde * des!u(s uita el crisol !ara ue !uedas verter el metal $undido en moldes !ara hacer lingotes u otros ti!os de $undici#n+
C/NSEB/S •
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Entre los materiales de construcci#n alternos !uede estar un barril de cerveza de acero ino"idable !ara crear la c)mara de combusti#n% o incluso una !laca de acero $ormada * soldada si es ue cuentas con los recursos necesarios+ Pre!ara todo lo ue necesites !ara la $undici#n antes de encender el horno% !ues vigilarlo demandar) toda tu atenci#n+ &lena el horno con todo el carb#n !osible !ara asegurarte de ue el combustible dure el tiem!o su$iciente !ara com!letar el !ro*ecto+ olver a llenar el uemador es !eligroso * di$ícil mientras est) encendido+
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El metal galvanizado !roduce gases t#"icos al calentarse a altas tem!eraturas% !or este motivo evita inhalarlos mientras se !roduce la combusti#n+
ADVERTENCIAS
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4urante el !roceso% ten dis!onible un e"tinguidor+ No !ermitas ue el agua caiga al crisol con el concentrado tostado% !ues lo har) e"!lotar+ Este !ro*ecto involucra tem!eraturas altas% así ue usa el eui!o de seguridad a!ro!iado como !or ejem!lo botas resistentes% !antalones largos% mandil de cuero% guantes de soldar así como una !rotecci#n !ara ojos * cara+
COSAS JUE NECESITARS •
Placas met)licas o de acero% tal como se describe * se necesita !ara los !ar)metros de diseQo
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&adrillo re$ractario
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Tubo de metal
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Secadora de cabello u otra $uente de aire
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-etal !ara $undir
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Carb#n * encendedor
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Pinzas * utensilios
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Eui!o de seguridad% tal como se describe líneas arriba
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CR/N/FRA-A 4E AANCES 4E& PR/ECT/
-ARTES =J 4E SETIE-RE B5EES =< 4E /CT5RE -ARTES : 4E N/IE-RE SAA4/ ?=.=D 4E N/IE-RE
INESTIFACI/N 4E 4E& PR/ECT/ C/TIHACI/N 4E PRECI/S PRESENTACI/N 4E& AANCE E& PRES5P5EST/ 4E& PR/ECT/ C/-PRA 4E &/S -ATERIA&ES ,ARICACI/N ENSA-&ABE 36
-ARTES =: 4E N/IE-RE B5EES >< 4E N/IE-RE
4E& PR/ECT/ ENTREFA 4E& PR/ECT/ SE S5STENTA E& TRAAB/
I-FENES 4E& PR/ECT/ RE,ERENCIA&
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C#%!lu&i#%e&
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PRI-ERA C/NC&5SI/NO Se conclu*e ue el $uncionamiento to de un horno tostador es im!ortante !ara el desarrollo como estudiantes de metalurgia e"tractiva en el curso de ingeniera de minas+ SEF5N4A C/NC&5SI/NO Se conclu*e ue realizar un !ro*ecto reuiere de una cotizaci#n de !recios en materiales e investigaci#n+ TERCERA C/NC&5SI/NO Se conclu*e ue se debe realizar un modelo en >4 como guía de trabajo * $uncionamiento del eui!o a investigar+ C5ARTA C/NC&5SI/NO
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Se conclu*e ue un horno tostador tiene ventajas mu* rentables !ara el !roceso !iro metal'rgico +!resentando desventajas mínimas * $)ciles de contrarrestar+
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Re!#8e%(a!i#%e& •
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Se recomienda ue los materiales ue se utilizan !ara una !r)ctica deben de estar en buen estado *a ue estos instrumentos son los ue necesitaremos !ara !oder realizar nuestro !ro*ecto Se recomienda ue hubiera $uncionado mucho mejor si se hubiera utilizado los reactivos corres!ondientes !ara demostrar como es el !roceso en una celda de e"tracci#n !or solventes+ Se recomienda ue un modelo en >4 nos $acilitara * a*udara a entender las !artes * $unciones del horno tostador+ Se recomienda ue un horno tostador !resenta muchas ventajas !ara la metalurgia !udiendo contrarrestarse las desventajas ue son mínimas+
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