Fusi n flash
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 53

Fusión Flash PowerPoint PPT Presentation


  • 81 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Fusión Flash. Fusión Flash OK Fusión Flash INCO. Fusión Flash Outokumpu. FSF ampliamente adoptado desde 1970 (30 hornos aprox.) Usa, Japón Se sopla aire-O 2 , concentrado seco + fundente SiO 2 en un crisol a 1250ºC Dentro de horno caliente partículas reaccionan “rápidamente” con O 2

Download Presentation

Fusión Flash

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Fusi n flash

Fusión Flash

Fusión Flash OK

Fusión Flash INCO


Fusi n flash outokumpu

Fusión Flash Outokumpu

  • FSF ampliamente adoptado desde 1970 (30 hornos aprox.) Usa, Japón

  • Se sopla aire-O2, concentrado seco + fundente SiO2 en un crisol a 1250ºC

  • Dentro de horno caliente partículas reaccionan “rápidamente” con O2

  • Se controla cuidadosamente oxidación de Fe y S del concentrado

  • Existe un gran generación de calor

  • Se funden los sólidos

  • Proceso de “fusión” continuo

  • Al usar $ O2 se hace auto térmico

  • Proceso adecuado para partículas de concentrado de 50 μm


Productos fsf outokumpu

Productos FSF Outokumpu

  • Mata fundida de 60% Cu

  • Escoria hierro-silicato con 1.2% Cu

  • Gases con polvos arrastrados 10-70% SO2

  • Mata se envía a conversión para oxidación Cu

  • Escoria se envía a ttmiento para recuperar Cu

  • Gases van a ttmiento SO2 (H2SO4)

  • Las metas de FSF OK son producir

  • Composición, Tº de mata constante  CPS

  • Escoria que va a tratamiento para obtener una escoria descartable

  • Gases ricos en SO2 H2SO4 eficientemente

  • Realizar 1, 2 y 3 rápidamente y con eficiencia energética


Dise o

Diseño

  • 24 [m] L  7 ½ [m] W  2 [m] H (1988)

  • Torre de Reacción de 6 [m] D  7 [m] H

  • Up take gases de 5-6 [m] D  9 [m] H

  • Quemador de concentrado que funde 3000 tpd

  • 8 sangrías de mata y 6 de escoria

  • Características Principales:

  • Quemadores de concentrado (1- 4), que se mezclan con O2 soplando dentro del horno

  • Torre de Reacción donde ocurre mayoritariamente reacción entre O2 y partículas de concentrado

  • Sedimentador donde se colecta gotas de mata y escoria y forman capas separadas

  • Sangrías con bloques de Cu refrigerados

  • Up-Take para evacuar gases 10-40% SO2


Detalles de construcci n

Detalles de Construcción

  • Interior ladrillos de MgO o MgO·Cr2O3

  • Están apoyados exteriormente por chaquetas de Cu refrigeradas en zonas de mayor desgaste y acero 1-3 [cm]

  • El techo son ladrillos de MgO·Cr2O3 suspendido en barras de acero

  • La torre de reacción y varias partes del horno están refrigeradas para evitar sobre calentamiento y debilitamiento de la estructura

  • Quemador consiste de 2 tubos concéntricos una central donde se alimenta concentrado y un anulo para el aire/O2

  • Una eficiente dispersión se alcanza con concentrado seco


Operaci n en estado estable

Operación en Estado Estable

  • Alimentación estable de soplado de O2/N2, concentrado/fundente seco y circulante por el quemador Conc.

  • Combustión continua combustible en quemadores aux. crisol y/o torre.

  • Descarga continua de gases a recuperadores de calor, remoción de polvo y captura de SO2

  • Sangrado intermitente de mata que va a conversión y escoria que va a recuperación


Equipos auxiliares

Equipos Auxiliares

  • Para entradas:

  • Secador de concentrado

  • Planta de producción de oxígeno

  • Sopladores (y algunas veces precalentadores de aire)

  • Para salidas:

  • Caldera recuperadora de calor

  • Sistema de recuperación y reciclo de polvos

  • Ventiladores extractores de gas

  • Planta de acido sulfúrico

  • Sistema de tratamiento de escoria


Control

Control

AJUSTA 5 PARÁMETROS

  • Tasa de alimentación de concentrado

  • Tasa de alimentación de fundente

  • Tasa de inyección de soplado

  • Enriquecimiento de oxígeno

  • Tasa de combustible fósil

    OBJETIVO

  • Fusión estable de concentrado a la máxima tasa de fusión

  • Producción de mata, escoria y gases a composición y temperatura constantes

    • Temperatura y ley de eje especifica

    • Temperatura y %SiO2 especifico


Desarrollo

Desarrollo

  • Mejorar captura SO2

  • Disminuir consumo energía

  • Aumentar productividad

  • Mejorar condiciones de trabajo

  • Disminuir costos


Optimo o 2 en el soplado

Optimo O2 en el Soplado

  • En 1990 se encontró que la mejor manera de operar un FSF es:

  • Una ley de Eje entre 60 a 65%

  • Suficiente $ oxígeno de modo que la operación sea auto térmica

  • Una ley de 60 a 65% requiere un $ O2 de 45 a 80% para ser auto térmica

  • Menos O2 requerirá combustible en la torre

  • Mas O2 requerirá oxidar menos Fe y S para evitar sobrecalentamiento en la torre, por lo cual, disminuye la ley del eje


Beneficios de uso de o 2

Beneficios de Uso de O2

  • Menos requerimiento de combustible fósil

  • Bajo flujo de gases a través del horno Flash y su sistema de manejo de gases

  • Alta concentración de SO2 en los gases de salida, buena eficiencia de captura de SO2

  • El bajo flujo de gas es importante porque la torre de reacción, up-take, y equipos de manejo de gases son mas pequeños

  • Alta concentración de SO2 permite beneficiar los gases diluidos de los CPS para una captura eficiente y producción de H2SO4

  • Concentrados bajos en Fe y S (Cu2S) requieren mayor $ O2


Optima ley del eje

Optima Ley del eje

  • Se selecciona de acuerdo a

  • Obtener tanto calor como sea posible para oxidar Fe y S en el horno Flash

  • Maximizar la generación de SO2 y minimizarla en los CPS (ineficiente)

  • Aumentar la temperatura del horno para adecuarse a los mayores puntos de fusión de ejes de mayor ley y escorias ricas en magnetita

  • Mantener suficiente Fe y S en la mata de modo tal de llevar a cabo la conversión auto térmicamente

  • De lo anterior se selecciona 60 a 65%

  • Además con esta ley la magnetita sólida generada se deposita en las paredes de la torre de reacción y sedimentador lo que provee una capa protectora en la paredes y chaquetas


M xima tasa de fusi n

Máxima Tasa de Fusión

  • Tasa Fusión aumenta al aumentar tasa de alimentación de aire, O2, concentrado y fundente

  • Esto se hace hasta que alguna parte del horno o de la fundición se sobrecargue, limite es:

  • La tasa de fusión depende de zona donde ocurren las reacciones (torre), a una tasa mayor no reaccionará en la torre y resultara en concentrado “no fundido” que cae al crisol.

  • El flujo de calor máximo que puede ser extraído desde la torre de reacción - la tasa de fusión, y por ende la generación de calor mayores producirán sobrecalentamiento y daño

  • FSF modernos aumentaron tasa de fusión mejorando el diseño del quemador y la extracción de calor ha aumentado “diseñando” chaquetas


Cuellos de botella

Cuellos de Botella

  • Los mas importantes son:

  • Tasa máxima de producción de oxígeno

  • Capacidades máximas de la caldera recuperadora de calor y captura de polvos

  • Tasa máxima de captura de SO2 en la planta de acido sulfúrico

  • Tasa máxima de la Conversión (subsiguiente)

  • Además al aumentar la tasa de fusión pueden aumentar las perdidas de Cu en las escorias, especialmente en FSF seguido de HELE

  • Tiempo de residencia disminuye en FSF disminuye


Mejoras

Mejoras

  • Aumentar $ O2 a nivel de autotermia mejora captura SO2 y productividad

  • Operar a ley de eje mayor, mejora captura de SO2, disminuye consumo Energía y baja necesidad de conversión

  • Un solo quemador concentrado asegura distribución uniforme

  • Refrigeración mas efectiva, mejora campaña del horno

  • Control automático

  • Aumentar sangrías de mata por todo el crisol, evita formación de Fe3O4


Mecanismos de fusi n flash

Mecanismos de Fusión Flash

  • Partículas de Concentrado seco se inyectan continuamente a un horno caliente rodeadas por un gas oxidante O2/N2

  • Partículas “ven” superficie caliente y llamas en el horno y comienzan a calentarse por calor transferido por radiación

  • Partículas alcanzan Tº de ignición

  • FeS2 = FeS + ½ S2 a 600ºC

  • 2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + ½S2 a 500ºC

  • Al mismo tiempo S2 comienza a ser rápidamente oxidado por el O2 que lo rodea

  • ½ S2 + O2 = SO2 + calor

  • Calor generado calienta y funde las partículas creando una reacción en cadena


Mecanismos de fusi n flash 2

Mecanismos de Fusión Flash (2)

  • Oxidación continúa hasta que partículas se oxidan completamente, hasta cuando O2/ que la rodea se agota, o si cae en la escoria

  • Las siguientes partículas que entran al horno “ven” y son calentadas por las partículas oxidadas y calientes – la fusión continua hasta que la alimentación de concentrado/O2-N2 se detiene

  • El tiempo de residencia en la torre es 1 – 3 s, por lo tanto, oxidación debe ser rápida

  • Partículas pequeñas de concentrado

  • Distribución uniforme de O2 – N2

  • $ O2 lo que aumenta % O2 sobre superficie


Mecanismos post fusi n

Mecanismos post Fusión

  • Partículas sobre y sub – oxidadas que caen en la escoria reaccionan hasta alcanzar el equilibrio, según

  • FeS + Fe3O4 = 10FeO + SO2

  • Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

  • FeS y Cu2S finales se hunden hasta la mata

  • Simultáneamente, los óxidos de Fe, SiO2 y otros óxidos se fijan en la escoria

  • 2FeO + SiO2 = Fe2SiO4


Fusi n flash inco international nickel co

Fusión Flash INCO International Nickel Co

  • Cu:1980 (Chino), Marczeski-Aldrich 1986

  • Cu-Ni: 1990 Sudburry (2)

  • “Toda la metalurgia no ferrosa será beneficiada con el uso de oxígeno barato . . . la aplicación de oxígeno revolucionara el arte de fundir y posiblemente cambiara toda la operación y equipamiento"

  • F.W. Davis en el U.S. Bureau of Mines 75 años atrás


Instalaciones

Instalaciones

  • 2002:

  • Almalyk, Uzbekistan,1975

  • Hayden, Arizona, 1986

  • Hurley, New Mexico, 1993

  • Sudbury, Ontario (2 Hornos), 1997


Caracter sticas

Características

  • Usa O2, 95 a 98%, en vez de aire $

  • Aire y concentrado, se soplan horizontalmente

  • No requiere caldera recuperadora Q.

  • Se usa para sedimentar mata de escoria de conversión fundida

  • Toda la energía para fusión proviene de la oxidación del Fe y S del concentrado alimentado

  • Muy pocas veces se requiere combustible fósil


Productos

Productos

  • Mata 55 a 60 % en peso Cu

  • Escoria < 1 % en peso Cu

  • Gases (Salida) 70 a 80 % SO2

  • La mata se envía a conversión en CPS

  • La escoria se envía al escorial, algunas veces a recuperación

  • Los gases de proceso se envía a enfriamiento, remoción de polvo y captura de SO2 (H2SO4 y SO2(l))

  • SO2 es un agente reductor y se usa para blanqueamiento, como fumigante y preservador de alimentos.

  • Liquido se usa para purificar productos del petróleo


Ventajas

Ventajas

  • Pequeño tamaño de su suministro de soplado

  • Pequeño tamaño de equipos de manejo de gases

  • Lo anterior se debe a su casi ausencia de nitrógeno en el soplado y gases de salida


Detalles de construcci n1

Detalles de Construcción

  • Es una estructura refractaria de Cr2O3MgO con chaquetas de cobre refrigeradas en las áreas de mayor desgaste

  • Sus componentes básicos son:

  • Quemadores de concentrado, dos en cada extremo, secador de concentrado, secador de fundente y reciclaje de materiales que son soplados dentro del horno.

  • Una salida de gases central donde son conducidos a enfriamiento, remoción de polvo y captura de SO2

  • Sangrías para retirar mata y escoria


Quemadores de concentrado

Quemadores de Concentrado

  • El quemador de concentrado es un tubo de acero inox. revestido con refractarios y con chaquetas refrigeradas con agua, de ¼ [m] D  1 [cm] de espesor

  • El O2 se sopla horizontalmente pasando por un baffle, mientras que el concentrado y fundente caen a través de un sistema de alimentación

  • Los quemadores se insertan dentro del horno mediante collares de cobre refrigerados con agua en las paredes laterales. Se remueven fácilmente para inspección y limpieza

  • Están angulados 5 grados hacia dentro y 5 grados hacia abajo (llama sobre baño)

  • Se inyecta una lanza O2 en la salida de gases para quemar S2 evitando acreciones


Refrigeraci n con agua

Refrigeración con Agua

  • Paredes laterales y del extremo equipados con chaquetas refrigeradas con agua planas e inclinadas para mantener integridad del horno

  • Esto causa depósitos de Magnetita protectores

  • Esto hace una campaña de 6 años

  • Razón excesiva erosión del refractario (línea de escoria)


Sangr as de mata y escoria

Sangrías de Mata y Escoria

  • Mata: 4 laterales

  • Escoria: 1 en extremo

  • Block de ladrillo refractario con placa de cobre refrigerada con agua

  • Nivel escoria 0.5 m

  • Nivel de mata 0.2 a 1 m

  • Sangrías se rotan para “lavar” magnetita


Up take

Up - take

  • Hecha de ladrillo refractario

  • Se inyecta O2 para eliminar S pirítico, para que no ppte, en equipos de enfriamiento y colección de polvos


Equipos auxiliares1

Equipos Auxiliares

  • Secador

  • Planta de Oxígeno

  • Equipo de Refrigeración de Gases

  • Sistema de Recuperación y Reciclo de Polvos

  • Sistema de Captura de SO2

  • Sistema de Recuperación de Cobre (opcional)


Salida de gases y polvos

Salida de Gases y polvos

  • Los gases son enfriados y limpiados del polvo en:

  • Un enfriador evaporativo (rociadores de agua) donde el gas se enfría de 1230ºC a 80ºC y el 90% del polvo es atrapado quedando como barro

  • Ciclones, lavadores (scrubbers), PES húmedos

  • Gases de salida contienen 60-75% SO2

  • Sólidos recuperados contienen 35% Cu


Operaci n y control estables

Operación y Control Estables

  • Soplado de O2, concentrado seco, fundente y polvos/circulante

  • Sangrado intermitente de mata y escoria


Metas

Metas

  • Fundir concentrado a una tasa determinada (tph)

  • Mantener la temperatura del horno y su mata y escoria a su temperatura especificada (1250ºC)

  • Producir una escoria fácil de descargar que contenga el menor contenido de Cu posible


Estrategia de control

Estrategia de Control

  • Fijar la alimentación de concentrado seco a su valor predefinido

  • Ajustar el flujo de O2 de modo tal que el Fe y S sean oxidados a la tasa exacta (es decir, genere el calor exacto) para mantener el horno a la Tº requerida

  • Ajustar la razón flujo/concentrado de alimentación para alcanzar la composición de escoria especificada

  • Controlar la ley del eje mezclando los materiales de alimentación


Inco versus ok

Inco versus OK

  • OK tiene un quemador INCO 4

  • Refrigeración de la torre vertical del OK, maneja el calor liberado mucho mejor que el horizontal INCO

  • OK recupera calor en calderas

  • Soporte en Operación e Ingeniería


  • Login