Análisis de los cuellos de botella de una fundición de cobre
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Fecha
2018
Profesor/a Guía
Facultad/escuela
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
Nombre de Curso
Licencia CC
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Resumen
Como parte de las estrategias de negocio dominantes de las fundiciones de cobre en busca de mejores resultados económicos, se encuentran los planes de reducción de costos operaciones, y en el escenario actual chileno, cumplir con las normativas ambientales impuestas recientemente. Para esto es importante identificar y analizar los factores o variables clave de relevancia en este este aspecto, como lo es la tecnología utilizada en la fundición, los costos de energía asociados y el nivel de producción final obtenido.
A lo largo de esta tesis se expondrá lo relacionado a las áreas de: Manejo de concentrado y carga fría; Horno de fusión Flash; Tren de gases de Horno Flash; y Emisiones de Horno Flash. De esta manera, las principales limitantes de la operación en las áreas correspondientes están dadas por:
1. Límites de Diseño Térmico
• Tempera de productos líquidos y gaseosos del Horno Flash
• Caudal de Aire enriquecido a Horno Flash
• Caudal gases a Caldera y a Precipitador Electrostático
• Emisiones de Azufre y Arsénico
2. Límites de Diseño Nominal
• Capacidad del Secador
• Capacidad de transporte neumático
• Capacidad de Fusión
Estas variables son las conocidas como “cuellos de botella”, las que presentan distinto comportamiento según la calidad del concentrado fundido y la Tasa de fusión con la que son ingresados al proceso, repercutiendo en la capacidad de producción de diseño de la fundición lo que disminuye el rendimiento y reduce la productividad teniendo como consecuencia el aumento de los costos. Por esto es fundamental identificar las restricciones asociadas a los procesos a estudiar y predecir cuál será su comportamiento frente a los distintos escenarios impuestos.
Se definieron los escenarios a analizar, primero por la razón S/Cu desde los 0.9 a 1.4 y segundo según la Tasa de Fusión de mezcla a ingresar, que va desde las 50 toneladas por hora, hasta las 83 toneladas por hora. Todo esto se realizará sobre la base de simulaciones de los balances de masa y energía de la fundición utilizando como herramienta el software METSIM. Las simulaciones se desarrollarán de acuerdo con un modelo base existente, al cual se le introducirán modificaciones a la mineralogía y cantidades de alimentación para lograr los escenarios deseados.
Cabe mencionar que se utilizó el modelo de la fundición Chagres a modo de ejemplo, los datos no pertenecen necesariamente a la realidad de los procesos asociados a la fundición, es decir, considerados exclusivamente para fines académicos.
Finalmente, las restricciones que fueron sobrepasadas en este estudio son las que activan principalmente los cuellos de botella volumétricos correspondientes a: Caudal de aire enriquecido, Caudal de gases a Caldera y Caudal de gases a PPEE. En las razones más bajas simuladas, razón S/Cu 0.9 y 0.95, se activa el cuello de botella correspondiente al caudal de gases a Caldera en las tasas de fusión menores, afectado principalmente por la adición de combustible que realiza la modelación con el fin de obtener la temperatura de reacción de la torre de Horno Flash necesaria. A medida que va aumentando la razón S/Cu (1.0 a 1.4) se activan las tres restricciones volumétricas, siendo cada vez a tasas de Fusión menores, como lo es en el caso más alto simulado, razón S/Cu 1.4, donde se activan los cuellos de botella correspondientes, a la tasa de fusión de 67 toneladas por hora. Esto se debe a que se tiene más masa del elemento azufre respecto al cobre, por otro lado a medida que se aumenta la tasa de fusión, el sistema tiene exceso de energía, lo que se traduce en un mayor volumen de gases (tanto en Caldera como PPEE), además, por estas mismas condiciones másicas del azufre, al tener tasas de fusión mayores, se necesitará más volumen de oxígeno para oxidar el azufre presente en el sistema, por lo que generará el cuello de botella respectivo al caudal de Aire enriquecido ingresado para el proceso de Fusión.
Notas
Tesis (Ingeniero Civil en Metalurgia)
Palabras clave
Fundición de Cobre, Métodos de Producción