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Title: Estudio cinético de la desulfuración de cobre blíster mediante la inyección de burbujas individuales de aire.
Authors: Parra Sánche, Víctor, supervisor de grado
Roa Jofré, Maximiliano Fernando
Keywords: Pirometalurgia;Fundición de Cobre -- Aspectos Ambientales;Escorias de Cobre;Producción Eficiente;Responsabilidad Social de los Negocios;Producción y Consumo Responsables
Issue Date: 2022
Publisher: Universidad de Concepción, Facultad de Ingeniería.
Abstract: La presente Tesis de Magíster se contextualiza en el área de la pirometalurgia del cobre, específicamente en el proceso de conversión en baño fundido de matas sulfuradas de cobre. La tendencia actual respecto de los avances tecnológicos en las fundiciones de cobre se perfila hacia el desarrollo e implementación de procesos de carácter continuo. Por este motivo, la actual investigación pretende contribuir al conocimiento fundamental de los procesos físicos y químicos que ocurren durante la desulfuración de cobre blíster para obtener información relevante en el diseño y desarrollo de una tecnología de conversión continua. El trabajo de investigación se centra en el desarrollo de un modelo cinético fundamental basado en un enfoque Euleriano-Lagrangiano para el seguimiento de la trayectoria de reacción de burbujas individuales de aire suministradas bajo el baño de cobre blíster fundido. Para su resolución, el modelo matemático requiere la especificación de cinco parámetros cinéticos, todos con significado físico. Los valores especificados debieron ajustar razonablemente las predicciones del modelo a los datos obtenidos experimentalmente. La validación del modelo cinético se efectúo comparando las curvas de concentración de azufre remanente en el fundido (a través de un parámetro de correlación), la tasa de generación de SO2 en los gases de salida y la interpretación física de los valores ajustados de los parámetros cinéticos respecto de la información colectada experimentalmente. En total, se simularon 10 condiciones de oxidación, variando la temperatura de operación en el intervalo de 1220 °C a 1270 °C, con el uso de inyectores de 5 mm x 3 mm, 6 mm x 4 mm y 7 mm x 5 mm de diámetro, situados a 4.0 cm y 7.5 cm respecto de la superficie del fundido. Las predicciones del modelo cinético concordaron razonablemente con los datos experimentales obtenidos para todas las condiciones probadas alcanzando un valor promedio para r2 de 0.979. De acuerdo con las predicciones del modelo cinético, los transportes de las especies reactivas en la fase fundida controlan mayormente la cinética global del proceso, identificando un tercer periodo de oxidación como la etapa cinética crítica para la desulfuración. Además, el consumo de oxígeno de las burbujas de aire suministradas resultó ser independiente de la composición del fundido y ocurre completamente en posiciones cercanas al punto de inyección. Para completar el proceso de desulfuración se requiere el suministro constante y eficiente de oxígeno fresco para vencer la inercia química del fundido. Desde el punto de vista de la operación industrial, no es posible definir las condiciones del suministro del gas oxidante para cumplir con el requerimiento de calidad de cobre metálico, sin embargo, se precisa mantener un balance entre el consumo de oxígeno para el proceso de desulfuración y conversión, promoviendo condiciones de agitación adecuada para el transporte de las especies reactivas en el fundido, pero evitando la contaminación excesiva con azufre del producto metálico. Se considera que los resultados obtenidos en la presente Tesis de Magíster sean de utilidad para el desarrollo de nuevas tecnologías de conversión continua de cobre que reemplacen finalmente al reactor actual tipo Peirce – Smith cuyas desventajas operacionales son ampliamente conocidas.
Description: Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ingeniería Metalúrgica.
URI: http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/9858
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