Efecto del tipo de concentrado y material frío tratados en el convertidor teniente en el incremento de la producción total de una fundición de concentrados de cobre

Abstract

La limitada capacidad de las fundiciones de concentrados de cobre para controlar sus emisiones gaseosas hace que estas hayan implementado programas de control ambiental suplementarios, en forma paralela hasta el cumplimiento de todas las medidas de mitigación recomendadas según su programa de adecuación y manejo ambiental (PAMA). Estos programas consisten en recortes de producción condicionados por las condiciones climáticas del medio. En el caso de una fundición de cobre con dos circuitos de producción: hornos reverberos - convertidores Peirce Smith y convertidor Teniente - convertidores Peirce Smith, este programa limita la capacidad de los hornos reverberos y la disponibilidad de los convertidores Peirce Smith, en los periodos en que hay cambios direccionales de los vientos hacia los centros poblados. La operación continua del convertidor Teniente, ya que trabaja con su planta de ácido, y su flexibilidad de conversión para tratar cierta cantidad de mata caliente dependiendo de las características de la carga, constituye una alternativa para manejar a conveniencia los materiales que se alimentan al reactor para incrementar la producción total de la fundición en los periodos de recorte de producción por control ambiental. En el presente trabajo se determina la influencia de las características mineralógicas de los concentrados denominados como I y II característicos del sur del Perú, y de los diferentes tipos de material recirculante existente en la fundición; en la capacidad de fusión de concentrado, requerimiento de mata caliente y producción de metal blanco en el convertidor Teniente. Para ello se caracterizó mineralógicamente los concentrados I y II a partir de los resultados de los análisis secuenciales de cobre. También se desarrolló el balance de materia y energía del convertidor Teniente, en estado estacionario para un día de operación, resuelto matricialmente en hoja electrónica de cálculo, siendo los resultados validados estadísticamente con data real de planta. Los resultados muestran que la alimentación de concentrado II y de frío de zanjón como material recirculante, demandan mayor cantidad de mata caliente en el convertidor Teniente, debido a la menor aportación calorífica de estos materiales, especialmente por su menor contenido de FeS. Esta es la alternativa a utilizar en los periodos de recorte de producción por control ambiental para evitar la disminución considerable de la capacidad de fusión de los hornos reverberos. Por otro lado, en periodos de no corte de producción se tiene la alternativa de alimentar mayor proporción de concentrado I y mata fría como material recirculante, ya que estos materiales demandan menor cantidad de mata caliente en el convertidor Teniente, debido a su mayor aporte calorífico, siendo la mata caliente tratadas en los convertidores Peirce Smith por su mayor disponibilidad, centrándose el convertidor Teniente en una mayor fusión de concentrado. El mayor consumo de material frío en el convertidor Teniente implica el inconveniente de crear ciertas zonas frías en el reactor, donde el crecimiento de piso por precipitación de la magnetita en especial en la zona de evacuación de metal blanco es inevitable. Para evitar que el mayor consumo de material frío desplace una cantidad considerable de concentrado fundido se cuenta con la alternativa de incrementar el enriquecimiento de oxígeno, siendo limitada a 33.5% debido a los serios inconvenientes que podría causar en el manejo de gases, la operación de la planta de ácido y de la planta de efluentes. Asimismo, el consumo de la mata fría está limitado a un máximo de 6% en la carga, debido al peligro de que una mayor proporción pudiera causar la reducción de la capa de magnetita que protege al revestimiento refractario, poniendo en peligro la seguridad del equipo. El análisis económico de las alternativas de operación en el convertidor Teniente en periodos de recorte de producción por control ambiental, respecto a la alimentación en mayor proporción de concentrado II y de frío de zanjón, muestra en ambos casos beneficio económico. En resumen, las alternativas de operación en el convertidor Teniente respecto al manejo adecuado de los materiales que se alimentan al reactor según las condiciones climáticas que provocan los recortes de operación, demostrarían la obtención de buenos resultados productivos y el buen manejo de los inventarios de materiales fríos en la fundición.

The limited capacity of the copper concentrates smelters to control its gaseous emissions does that these had implemented supplementary programs of environmental control, in parallel form until the execution of all the mitigation measures recommended according to its adaptation and environmental handling program (PAMA). These programs consist on production cuttings conditioned by the climatic conditions of the environment. In the case of a copper smelting with two production circuits: reverberatory ^furnaces - Peirce Smith converters and Teniente converter - Peirce Smith converters, this program limits the capacity of the reverberatory ^furnaces and the availability of the Peirce Smith converters, in the periods in that there are directional changes of the winds toward the populated centres. The continuous operation ofthe Teniente converter, since works with its acid plant, and its conversion flexibility to treat certain quantity of hot matte depending on the characteristics of the feed, it constitutes an altemative to manage to convenience the materials that feed to the reactor to increase the total production of the smelter in the periods of production cutting for environmental control. In the present work determines the influence of the characteristic mineralogical of the concentrates denominated as I and II, characteristic at the south of the Peru, and of the different types of revert materials existent in the smelter; in the smelted concentrates capacity, hot matte requirement and white metal production in the Teniente converter. For it was characterized mineralogically the concentrates I and II, s^rting from the results of the copper sequential analyses. Also was developed the mass and energy balance of the Teniente converter, in steady state for a day of operation, resolved matricially in electronic calculate sheet, being the results validated statistically with real dates of plant. The results show that the feeding of concentrate II and aisle cold material as revert material, demand major quantity of hot matte in the Teniente converter, due to the minor calorific contribution in these materials, especially for their minor content of FeS. This is the altemative to use in the periods of production cutting for environmental control to avoid the considerable decrease of the smelt capacity of the reverberatory ^furnaces. On the other hand, in periods of not production cutting, has the altemative of feeding major proportion of concéntrate I and cold matte as revert material, since these materials demand minor quantity of hot matte in the Teniente converter, due to their major calorific contribution, being the hot marte tried in the Peirce Smith converters for their major availability, being centered the Teniente converter in a major smelt of concentrate. The major consumption of cold material in the Teniente converter implies the inconvenience of creating certain cold areas in the reactor, where the floor growths for precipitation of the magnetite, especially in the area of white metal evacuation it is unavoidable. To avoid that the major consumption of cold material displeases a considerable quantity of smelted concentrate, it is had the altemative of increasing the oxygen enrichment, being limited to 33.5% due to the serious inconveniences that it could cause in the gases handling, the operation of the acid plant and of the effluents plant. Likewise the consumption of cold matte is limited one to a maximum of 6% in the feed, due to the danger that a bigger proportion could cause the reduction of the magnetite layer that protects to the refractory lining, putting in danger the security of the equipment. The economic analysis of the operation altematives in the Teniente converter in periods of production cutting for environmental control, regarding the feeding in more proportion of concentrate II and of aisle cold material, it shows in both cases economic benefit. In s^mary, the operation altematives in the teniente converter regarding the appropriate handling of the materials that feed to the reactor according to the climatic conditions that cause the operation cuttings, would demonstrate the obtaimng of good productive results and the good handling of cold materials inventories in the smelter.