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INFORME DE LABORATORIO N° PELETIZACIÓN

CAMILO ALEJANDRO MESA LAVERDE Cod: 201310292 DIEGO FRANCISCO MORENO LÓPEZ Cod: EDISSON LEONARDO OCHOA CAMARGO Cod: 201310881 CLARA ISABEL RODRIGUEZ Cod: PAOLA ANDREA SANCHEZ GARCIA Cod: PAULA FERNANDA SOLANO Cod:

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE METALURGIA TUNJA 2019

INFORME DE LABORATORIO N° PELETIZACIÓN

Presentado Por: ANDRES CAMILO MESA LAVERDE COD. DIEGO FRANCISCO MORENO LÓPEZ COD.201410015 EDISSON LEONARDO OCHOA CAMARGO COD.201310881 CLARA ISABEL RODRIGUEZ COD. PAOLA ANDREA SANCHEZ GARCIA COD.201320574 PAULA FERNANDA SOLANO COD.

Presentado a: ARCENIO RINCON GONZALEZ ING.METALURGICO

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE METALURGIA TUNJA 2019

INTRODUCCION

La Peletización es un proceso de aglomeración mediante el cual, el mineral finamente molido se agrupa en pequeñas bolas cuasi esféricas llamadas pellas o pellets con ciertas propiedades físicas, químicas y mecánicas para su efectiva utilización en los procesos posteriores de reducción. Este proceso de basa en la formación de pellas verdes (pequeñas pelotas del mineral) por acción de rotación del mineral o concentrado finamente molido, al cual se le adicionan otros elementos, tales como aglomerantes y agua para favorecer la aglomeración de las partículas. Las pellas verdes son secadas, precalentadas y quemadas bajo condiciones de oxidación. Estas son luego enfriadas con aire y el calor sensible es recobrado en forma e aire caliente, que es usado en las etapas previas de secado. Durante la siguiente practica se realizó la elaboración, la homogenización y la medición de las durezas de los pellets en verde y después de su calentamiento en el horno linder.

1. OBJETIVOS 1.1

OBJETIVO GENERAL Realizar el proceso de peletización de una muestra de mineral de Fe

1.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Adquirir destreza en el manejo de los equipos y el proceso de peletizado de una muestra de mineral de Fe. Conocer la elaboración de los pellets de un mineral de hierro. Comparar las durezas de los pellets antes y después de su cocción. Elaborar una curva de enfriamiento de acuerdo al tiempo de cocción de los pelets.

2. MARCO TEORICO

2.1 PROCEDIMIENTOS PARA LA AGLOMERACIÓN DE MINERALES La aglomeración de minerales se realiza en la actualidad empleando cuatro procedimientos principales: BRIQUETADO, NODULIZACION, SINTERIZADO y PELETIZACION.

2.1.1Briqueteado: es el método más simple de aglomeración de minerales, consiste en transformar los finos o polvos de mineral en briquetas por simple prensado, sin empleo de calor y sin que el mineral sufra en el proceso ninguna transformación química. Es un proceso discontinuo de poca productividad y no tiene características exclusivamente mineras (por ej. briqueteado de plásticos termoestables).

Figura 1.Briqueta

Fuente: http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/12_Apunte%20AumentoTamano .pd f En la actualidad se usan briquetas un poco más pequeñas que el puño de la mano.

Para la fabricación de briquetas se utilizan prensas de gran potencia. Para que las briquetas tengan suficiente consistencia, es necesario, a veces, adicionar al mineral elementos aglomerantes como brea, alquitrán, arcilla, cal, etc., que se mezclan con el mineral en proporciones convenientes antes de su prensado. Durante el prensado punzones opuestos aprietan el material contenido en un molde. La densidad de la briqueta final es muy superior a la densidad volumétrica inicial. La resistencia de los cuerpos así formados es adecuada para el manejo de los mismos, pero es muy inferior al de los sinterizados. Figura 2. Prensado de briquetas

La presión que se aplica en la compactación produce inicialmente un re empaquetamiento del material más eficiente, reduciendo el espacio entre los poros e incrementando el número de los puntos de contacto entre partículas, que se deforman plásticamente. Figura 3. Nodulización

Una de las principales desventajas del proceso es la formación de anillos en el horno por la adherencia del polvo a las paredes que dificultan, en ocasiones, el avance del mineral. Esto exige la parada y rotura de esos anillos para conservar la forma cilíndrica del horno, que es necesaria, para el ordenado avance de los minerales en su interior. Entre sus ventajas se destacan la simplicidad del proceso y la posibilidad de utilizar partículas de tamaño muy variable. A pesar de ésto, en la actualidad es un método poco utilizado.

2.1.3 Sinterización: consiste en aglomerar a elevada temperatura el polvo y las pequeñas partículas de mineral de tamaño inferior a 10 mm, por medio de una fusión incipiente del mineral. El concentrado de mineral, o mineral de hierro desmenuzado, se mezcla minuciosamente con polvo del tragante, menudos de coque y caliza, se humedece y carga en la instalación de sinterización. Luego con ayuda de una fuente intensiva se enciende el combustible que se halla en la capa de la carga. A través de la capa de carga con un ventilador de succión, dispuesto bajo la instalación de sinterización, se succiona el aire. La combustión, que comienza en la capa superior de la carga se propaga paulatinamente a todo el espesor y termina en el emparrillado de la instalación. Al quemarse el combustible la temperatura asciende a 1400 °C; ello es suficiente para la fusión parcial de las partículas de carga y la sinterización entre sí. Después de terminar el proceso de combustión toda la capa de carga se transforma en un producto poroso, en trozos. Para salvaguardar el emparrillado y evitar la pérdida de carga, sobre la rejilla se sitúa una capa de desechos de aglomerado (lecho) de un espesor de 25 mm.

Figura 4. Sinterización

El proceso de sinterización se caracteriza por lo siguiente: 



El aire que llega para la combustión pasa por la capa de aglomerado candente y, enfriándolo, se calienta hasta una temperatura próxima a la temperatura del aglomerado. El calor de los gases se transmite a la carga gracias a la desarrollada superficie de contacto.

COMPOSICIÓNDE LOS PELLETS Las pellas están formadas por mineral de hierro más una ganga el cual está compuesto por minerales tales como:Hierro, oxido de sílice, oxido de aluminio (Al2O3) (alúmina), oxido de calcio (CaO) (cal), oxido de magnesio (MgO) (magnesia), fósforo, azufre y magnesio, todos en diferentes proporciones, siendo el de mayor predominio el Fe.El Hierro se encuentra en mayor proporción ya que este representa la parte valiosa del producto. Los demás minerales representan el porcentaje restante, el cual debe guardar cierta proporción para que no se vean afectadas ningunas propiedades como la basicidad.En cuanto al fósforo y el azufre existen en dosis adecuadas ya que de lo contrario perjudicarían las propiedades de las pellas y debilitaría la estructura del hierro. Se debe tener en cuenta que su desaparición no es posible ya que estos le proporcionan cualidades especiales a las pellas para su utilización en el proceso de reducción directa. TIPOS DE PELLETS: El tipo de pellas depende de las especificaciones químicas de las mismas. Para la preparación de estos tipos de pella se requiere la utilización de distintos materiales, cargados en distintas cantidades, lo cual permite darle las características químicas, físicas, granulométricas y metalúrgicas requeridas.

MATERIA PRIMA EN LA PRODUCCIÓN DE PELLA: Para la elaboración de pellas las materias primas a utilizar son: -Los minerales de hierro, los cuales determinan la matriz de la pella. -Los aglomerantes y aditivos que proporcionan propiedades y características requeridas por las mimas.

ADITIVO Y AGLOMERANTES Aditivos: Son sustancias que agregadas al mineral fino de hierro modifican la composición química de las pellas, y proporcionan buenas propiedades mecánicas que repercutirán en el comportamiento de las pellas en el proceso de endurecimiento. Para la selección de los aditivos se debe tener en cuenta que no bajen la resistencia mecánica de las pellas verdes. Desde el punto de vista químico los elementos componentes y las relaciones entre algunos de ellos debes permanecer bajo control para no modificar la calidad de las pellas. Los objetivos de estos compuestos son:     

-promover y facilitar el tamaño de grano del mineral. -aumentar la resistencia a la comprensión de las pellas verdes. -mejorara las propiedades de las pellas crudas. -preparar pellas autos fundentes. -aumentar la temperatura de desintegración.

Aglomerantes: Son sustancias orgánicas e inorgánicas formadas por areniscas, pizarra o arcilla, que al ser mezcladas con sólidos en forma de polvo o granular forman aglomerados en forma de briquetas, pellas y tabletas. El aglomerante necesario depende de las características del producto requerido. Se debe establecer las especificaciones del aglomerado, ya que la resistencia, los costos de aglomeración y la necesidad de ser resistentes al agua, dependen de la selección de aglomerantes utilizados en la producción en la producción de pellas, aunque pueden no ser efectivos para briquetas o viceversa. Los aditivos y aglomerantes usados en la fabricación de las pellas son: -La Bentonita: Es uno de los aditivos más usados en la peletización, ya que esta mejora la resistencia de las pellas verdes e incrementa la viscosidad y la tensión superficial del agua ayudando a la compactación de las pellas verdes. -La cal hidratada:Incrementa la basicidad. -Dolomita, Sílice, Carbón y Calizas (polvillo): Ajustan los contenidos de CaO y MgO especificos; estos aditivos son de menor calidad que la bentonita. 2.1.4 Procesos de Pelletizacion por Tratamiento Térmico: en este caso el endurecimiento es una operación de tratamiento térmico que se ejecuta sobre el pellet verde para unir sus partículas metálicas, incrementando de esta manera su fuerza y resistencia. El tratamiento se lleva a cabo a temperaturas cercanas al 7090% del punto de fusión del metal (en la escala absoluta de temperaturas).

Figura 5. Proceso de peletización. El proceso que se produce es el siguiente: La unión de las partículas se inicia en los puntos de contacto, los puntos de contacto crecen para convertirse en “cuellos”, los poros entre las partículas reducen su tamaño y se desarrollan límites de grano entre las partículas, en las regiones donde había cuellos. Figura 6. Peletización por tratamiento térmico

Existen cuatro procesos de tratamiento térmico, utilizados a nivel industrial:

•

Horno de cuba: es un horno alto de forma rectangular con revestimiento refractario, equipado con cámaras de combustión externas.

En la parte inferior, las cámaras de enfriamiento recuperan el calor y enfrían los pellets. Los pellets verdes (p) son cargados en forma continua por la parte superior, y en su descenso entran en contacto con la corriente ascendente de gases (s), pasando así por las zonas descriptas. La principal ventaja de este sistema es el bajo costo de inversión y de operación. Las principales desventajas son: • Sólo es eficiente con magnetita • Debe trabajar con combustibles líquidos o gaseosos. • No tiene flexibilidad para controlar la temperatura y velocidad de los gases en las zonas de secado y precalentamiento. Figura 7. Horno de Cuba

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Parrilla Recta: se trata de una parrilla continua que se desplaza sobre varias cajas de viento (CV). Los pellets (P) son depositados sobre una parrilla, formando un lecho fijo, cuyo espesor puede variar entre 30 y 50 cm. De esta forma el material no sufre pérdidas por abrasión o degradación importantes. El calor es aportado por gases calientes provenientes de quemadores ubicados en campanas, encima de la parrilla (Q).

El secado se realiza por lo general en dos etapas. La primera con corriente ascendente de gases para evitar el hundimiento de la carga (UDD), y la segunda con corriente descendente (DDD). Los gases calientes son reciclados desde las zonas de cocción y enfriamiento. En el precalentamiento hay un aumento progresivo de la temperatura, pasando los pellets por sucesivos compartimientos provistos de quemadores y sometidos a la corriente descendente de los gases calientes. En la zona de cocción la corriente de gas es también descendente. En la zona de enfriamiento los pellets entregan su calor sensible a una corriente ascendente de aire.

Figura 8. Parrilla Recta

Parrilla Circular: en este sistema los pellets son tratados sobre un lecho fijo, en una parrilla en forma de corona. Sobre la parrilla se tiene una capa de protección. El material se carga en una capa de poco espesor lo que disminuye las presiones y permite utilizar pocos ventiladores.

Figura 9. Parrilla Circular - Corte

Grate Kiln: el proceso de endurecimiento se efectúa en tres equipos sucesivos: La parrilla horizontal El horno rotativo El enfriador anular La parrilla horizontal efectúa las funciones de secado y precalentado de los pellets verdes depositados en capas de 150 a 750 mm de espesor, a una temperatura de 900 a 1100° C. Para este fin se recirculan gases provenientes del horno. El precalentamiento se continúa hasta que los pellets tienen una resistencia adecuada para ser transferidos al horno rotativo. En el horno rotativo inclinado, los pellets son cocidos durante media hora aproximadamente, a temperaturas de 1250 a l300° C. Poseen un quemador situado en el eje del horno, usándose el aire que proviene del enfriador. Los gases fluyen sobre la cama de pellets sin atravesarla. El movimiento de los pellets entre si evita el pegoteo y asegura un endurecimiento uniforme de los pellets. En la última etapa del proceso se tiene el enfriador anular. La eliminación de la capa de protección y el hecho de que los gases no deban atravesar la capa de pellets en el horno rotativo hacen que la depresión sea menor, reduciéndose la energía eléctrica consumida por los ventiladores, con lo que se reducen los costos operativos.1 Figura 9.Parilla Grate-Kiln

1

http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/12_Apunte%20AumentoTamano.pdf

3. ALCANCES Y LIMITACIONES

ALCANCES: En el desarrollo de la práctica de formación de pellets, en mineral de hierro (hematita) se tomaron en cuenta variables como la composición del % de bentonita % de agua, de fabricación que son, ángulo de inclinación del disco peletizador y granulometría del mineral, nuestro equipo de trabajo tomo como variable a estudiar el % de agua que se midió según el peso de la muestra y se añadió lentamente. El tamaño de la muestra nominal fueron 411,8 gr de mineral de hierro a pasante malla·200

LIMITACIONES El desarrollo de la práctica se ve limitado por múltiples variables o procesos anteriores que de una u otra forma tendrán un impacto en la formación de pellets, la composición química del mineral a tratar, la ley del mineral, el % de agua retenida, son datos desconocidos que limitan la formación de estos, al igual que una concentración y des magnetización previa limita la formación de estos. En cuanto maquinaria la formación se ve limitada por un dispositivo de aspersión de agua más eficiente que distribuya de una manera más eficiente en el mineral que se está peletizando.

TEMPERATURA (°C)/ TIEMPO (s) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0

100

200

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Grafica 1. Curva de calentamiento y enfriamiento horno linder

600

CONCLUSIONES

La aglomeración de los pelets depende en gran medida del porcentaje de bentonita y de la humedad que se aplique a estos. La elaboración de los pelets implica un tiempo prudente de estudio para una buena compactación de estos, ya que desde la trituración y molienda es indispensable un uso eficaz del mineral, debido a los distintos factores que este acarrea. el proceso del horno linder requiere suprema atención al momento de trabajarlo, pues se debe seguir meticulosamente las temperaturas para obtener en si una buena dureza de los pelets y a su vez una curva de calentamiento y enfriamiento lógica.