UTILIZACION DEL FENOMENO DE LA MAGNETOHIDRODINAMICA EN PROCESOS PIROMETALURGICOS

Abstract

Los sistemas metalúrgicos como escoria - mata o escoria - metal en su estado líquido pueden ser caracterizados como una interacción fisico - química compleja. La velocidad de las reacciones químicas y separación de fases determina la recuperación total del metal desde los minerales o concentrado y calidad de los productos. Los procesos intensivos de fUsión, conversión y refinación requieren de agitación intensa, lo que aumenta la transferencia de masa y conduce a altas pérdidas de metal en las escorias. La tendencia a procesos continuos de fusión, conversión y aún refinación destacan la importancia del transporte de productos y subproductos líquidos, y conduce a bajas emisiones de gases secundarios, al no existir equipos fuera de campanas y el uso de canales u ollas. El fenómeno de la magnetohidrodinámica (Ml-ID) llamada también electromagnetodinámica de fluidos ha sido aplicado con éxito en operaciones de metales como acero, aluminio y mercurio, en agitación, bombeo y separación de fases múltiples. Sin embargo, su utilización en la metalurgia del cobre alta temperatura se encuentra en sus etapas iniciales. Por tanto, el objetivo general del presente proyecto era generar conocimiento fUndamental del fenómeno de la magnetohidrodinámica en sistema metalúrgicos a alta temperatura y aplicación de éste en los procesos tecnológicos del cobre de fusión, conversión y refinación. Con ello se apunta a resolver problemas que impiden a las fundiciones tradicionales, como las de Codelco, por su infraestructura y lay-out alcanzar niveles de productividad equivalentes a aquellas con procesos continuos. El proyecto contempló en una primera etapa la exploración de las aplicaciones potenciales de la magnetohidrodinámica en pirometalurgia en la industria del cobre. A continuación, considerando los objetivos planteados de separación de fases, aceleración de la velocidad de las reacciones metalúrgicas en sistemas agitados y transporte de fluidos líquidos mediante MRD se efectuaron pruebas experimentales a baja y alta temperatura. Bajo el esfuerzo combinado de modelación matemática, pruebas en modelo fisico, a escala crisol y a escala piloto demostrativa se probaron y demostraron los efectos de la M}ID en limpieza intensiva de escoria y sangrado por sifón de escorias y mata de cobre. También se efectuó el estudio conceptual de transporte a alta temperatura por inducción electromagnética y por campos cruzados. En su etapa final se desarrolló un plan de negocios y una propuesta de transferencia tecnológica. El proyecto condujo a la introducción de métodos técnicos complejos y sofisticados, y tecnológicos en la industria chilena de] cobre y la formación de los fundamentos de una nueva y muy innovativa área tecnológica. Se formularon y presentaron dos patentes i) "Método pirometalúrgico de limpieza intensiva de escoria metalúrgica líquida contenida en un horno mediante campos eléctrico y magnético cruzados" y u) " Sistema para controlar el sangrado de productos metalúrgicos líquidos desde hornos y reactores metalúrgicos mediante campos eléctrico y magnético cruzados que comprende la incorporación de un sifón hidromagnético", cuyos efectos económicos se relacionan con un esperado incremento de la recuperación del cobre, disminución del consumo de la energía unitaria, decrecimiento de los requerimientos de mano de obra e incremento en las condiciones de la seguridad laboral. Se cuenta con un desarrollo tecnológico de última generación aplicable a todas las faenas de fundición de cobre, potencialmente vendible que además de aumentar la eficiencia sin incrementar los costos, permite descontaminar las áreas de trabajo. También se ha introducido a la ciencia chilena en el círculo exclusivo de instituciones de investigación mundial involucrados en problemas MMD. Se contempla efectuar pruebas definitorias de la tecnología a nivel piloto industrial en la fundición Caletones de la División El Teniente de Codelco-Chile entre los años 2001 - 2002.