Ciudad Guayana, Junio 2010Ciudad Guayana, Junio 2010

Tutor Académico:Tutor Académico:

Msc. Ruselkis FloresMsc. Ruselkis Flores

Tutor Industrial:Tutor Industrial:

Ing. Pablo DíazIng. Pablo Díaz

Autor:Autor:

Paola CedeñoPaola Cedeño

C.I 18.917.374C.I 18.917.374

INTRODUCCIÓN

2 4 6 8 10 12 14

1 3 5 7 9 11 13

Manejo de Materia Prima

Discos Peletizadores

Insumos:* Cal Viva

Producto:

•Cal Hidratada

Hidratación de Cal

Mezcladores

Producto:Pulpa

EspesadorLodosAgua de Proceso- Mineral FPF

- Dolomita Caliza- Coque Antracita- Finos

ECANGIL

Secadores

SiloProdMol

ECANGIL

Almacén de Pellas

Cribado en Verde

Hornos de Piroconsolidación

Molinos

Aglomerante Orgánico

SepSiloOre

H1017

G-5011

G-5002

DEPURADORES

Proceso de Piroconsolidación a escala Piloto

Esquema del Horno tipo Pot Grate

Pot Grate IIMM

Planteamiento del Problema

Proceso de Piroconsolidación

Deficiencia en los flujos de gases.

Fluctuaciones en la Caída de Presión

Inadecuada Distribución

Granulométrica

Dando origen a la formación de Canalizaciones

Se plantea un estudio que permita establecer la influencia de la

distribución de tamaños de las pellas verdes en el proceso de

Piroconsolidación, con el fin de obtener la distribución de

tamaño adecuada con una permeabilidad de lecho óptima que

garantice el avance del frente de calor de manera homogénea en

un lapso de tiempo establecido.

Planteamiento del Problema

Objetivo General

Estudiar la influencia que ejerce la distribución de tamaños de pellas verdes en el proceso de Piroconsolidación.

Objetivos

Objetivo Específicos

1. Ajustar el perfil de quemado estándar para los ensayos de

Piroconsolidación de dicha investigación.

2. Determinar la influencia de la distribución granulométrica en los

parámetros del proceso de Piroconsolidación mediante la quema de

diferentes patrones de distribución de tamaños. 

3. Determinar el patrón óptimo de distribución de tamaño de pellas verdes

por medio de la evaluación de propiedades físicas y metalúrgicas de

pellas quemadas. 

4. Caracterizar a nivel microestructural las pellas pertenecientes al patrón

con mejor comportamiento.

Objetivos

Metodología

Evaluación de las Propiedades Físicas y

Metalúrgicas a las Pellas Quemadas.

Análisis Microscópico

Ajustes al Perfil de quemado

Quema de los patrones de distribución de tamaño

Metodología

Revisión bibliográfica de investigaciones anteriores

Evaluación de los ensayos de Piroconsolidación realizadas de manera rutinaria a las pilas de

mineral de hierro

Metodología

SecadoSecado

HomogenizadoHomogenizado

TrituraciónTrituración

MoliendaMolienda

Preparación de Muestra de Mineral de Hierro

Metodología

ENSAYO DE ENSAYO DE PELETIZACIÓN PELETIZACIÓN

Determinación del Patrón de Carga

Mezclado de Materiales

Obtención de Pellas Verdes

Metodología

Patrón de Distribución Granulométrica

(-3/4 +5/8) (-5/8 +1/2) (-1/2 +3/8) (-3/8 +1/4)

1 0 % 0 % 40 % 60 %

2 0 % 40 % 45 % 15 %

3 0 % 45 % 40 % 15 %

4 0 % 30 % 60 % 10 %

5 0 % 35 % 55 % 10 %

6 5 % 55 % 40 % 0 %

Posición de las Termocupla en el Horno Pot Grate

Metodología

Ensayo de Piroconsolidación

Metodología

Ensayos a Pellas Quemadas

Evaluación Metalúrgica

D B T

Hinchamiento

Reducción

Evaluación Física

Índice de Tambor

Resistencia a la

Compresión

Índice de Abrasión

Metodología

Metodología

Resultados

1. Ajuste del Perfil de Quemado

Etapas Zonas Tiempo Temperatura Estándar

TemperaturaAjustada

SecadoSecado

Ascendente4 44 322 320

Secado Descendente

8 41 400 320

Prequema A 9 28 552,6 420B 10 15 830,8 530

C 11 02 900,7 820

D 11 49 961,9 880

Etapas Zonas Tiempo Temperatura Estándar

TemperaturaAjustada

Quema 1 13 25 1250,5 9802 14 12 1280 11503 14 54 1280 12504 15 46 1280 13005 16 33 1280 1300

6.1 17 20 1280 1300

6,2 18 07 1280 1300

6,3 18 54 1280 1300

Post Quema 25 16Enfriamiento 45

Resultados

Resultados

SA

SD

PREQUEMA

QUEMA

SECADO

Resultados

2. Influencia de la distribución granulométrica en los parámetros del Proceso de Piroconsolidación.

Patrón de Distribución Granulométrica

Diámetro Promedio de

Partícula (Dp) mm

Fracción de Vacio

()

(-3/4 +5/8)

(-5/8 +1/2)

(-1/2 +3/8)

(-3/8 +1/4)

1 7,0 0,570 0 % 0 % 40 % 60 %

2 9,1 0,567 0 % 40 % 45 % 15 %

3 9,2 0,565 0 % 45 % 40 % 15 %

4 9,3 0,558 0 % 30 % 60 % 10 %

5 9,4 0,553 0 % 35 % 55 % 10 %

6 11,1 0,545 5 % 55 % 40 % 0 %

Resultados

Distribución Granulométrica Vs Temperatura

Resultados

Distribución Granulométrica Vs Temperatura

Resultados

Distribución Granulométrica Vs Flujo de Aire

Resultados

Distribución Granulométrica Vs Flujo de Aire

Resultados

Los valores de Caída de Presión Teórica fueron obtenidos mediante la ecuación de Ergun :

Ecuación de Ergun

Resultados

Resultados

Resultados

Resultados

Resultados

Resultados

Al analizar las condiciones extremas del diámetro promedio de partícula se aprecia:

• Dp = 7,0 mm la P = 700 mm H2O

• Dp = 11,1 mm la P = 475 mm H2O

Apreciándose que a medida que se incrementa el diámetro promedio de partícula disminuye la caída de presión.

Influencia del Diámetro Promedio en la Caída de Presión

Resultados

Resultados

De acuerdo al análisis de las graficas:

• Distribución granulométrica Vs Temperatura.• Distribución granulométrica Vs Flujo de Aire.• Caída de Presión Vs Temperatura.

Se observa que el aumento del Dp favorece alcanzar los rangos de temperatura establecidos empleando menor flujo de aire y caída de Presión.

Resultados

3. Determinación del patrón óptimo de distribución de tamaño de pellas

Ensayo Compresión Kg/Pella

Patrón # 1 Dp = 7,00 mm = 0,570 254

Patrón # 2 Dp = 9,1 mm = 0,567 263

Patrón # 3 Dp = 9,2 mm = 0,565 290

Patrón # 4 Dp = 9,3 mm = 0,558 310

Patrón # 5 Dp = 9,4 mm = 0,553 313

Patrón # 6 Dp = 11,1 mm = 0,545 325

Resultados

Ensayo Índice de Tambor (%)

Índice de Abrasión (%)

Patrón # 1 Dp = 7,00 mm = 0,570

93,72 3,98

Patrón # 2 Dp = 9,1 mm = 0,567

93,98 4,34

Patrón # 3 Dp = 9,2 mm = 0,565

93,62 4,07

Patrón # 4 Dp = 9,3 mm = 0,558

93,98 4,42

Patrón # 5 Dp = 9,4 mm = 0,553

93,98 3,45

Patrón # 6 Dp = 11,1 mm = 0,545

94,15 4,07

Resultados

Ensayos Físico:

De los ensayos Físicos realizados a las pellas quemadas se evidencio:

Dp - Resistencia a la Compresión.

Para el caso de los índice de Tambor y Abrasión no se observa influencia de el tamaño de pella sobre estas propiedades.

Resultados

Ensayo Reducción (%)

Hinchamiento (%)

DBT(%)

Patrón # 1 Dp = 7,00 mm

= 0,570

91,92 5,91 4,71

Patrón # 6 Dp = 11,1 mm

= 0,545

94,04 6,3 3,42

De manera reiterativa el Patrón # 6 Dp = 11,1 mm = 0,545 presento las mejores propiedades tanto físicas como metalúrgicas.

Ensayos Metalúrgicos:

Resultados

Tamaño Promedio de Poros del Patrón # 1 Dp =7,0 mm = 0,570. Tamaño Promedio de Poros del al Patrón # 6 Dp = 11,0 mm = 0,545

Análisis Microscópico (Tamaño de Grano)

Borde Centro Borde Centro

Resultados

Tamaño Promedio de Grano del al Patrón # 6 Dp = 11,1 mm = 0,545. Tamaño Promedio de Grano del Patrón # 1 Dp =7,0 mm = 0,570.

Análisis Microscópico (Tamaño de Poro)

Borde Centro Borde Centro

Resultados

Tamaño Promedio de Cuello del Patrón # 6 Dp = 11,1 mm =0,545. Tamaño Promedio de Cuello del Patrón # 1 Dp =7,0 mm =0,570.

Análisis Microscópico (Tamaño de Cuello)

Borde Centro Borde Centro

Resultados

1. Se logró ajustar el perfil de quemado estándar para los ensayos de

Piroconsolidación. Los principales ajustes se realizaron en la zona

de Secado y Prequema dichos cambios responde a la situación

actuales de horno Pot Grate y la naturaleza del mineral de hierro.

2. Se encontró que a mayores diámetros promedio de partícula los

perfiles de temperatura tienden ajustarse a los establecidos,

requiriendo para ellos menores flujos de gases con una

disminución en la caída de presión

Conclusiones

Conclusiones

3. El patrón # 6 con Dp = 11,1 mm y = 0,545; es el que presento

mejor comportamiento mediante la evaluación de sus propiedades

físicas y metalúrgicas obteniendo una resistencia a la compresión

de 325 kg-f/pellas, un porcentaje de reducción de 94,09 % y una

degradación a bajas temperaturas de 3,42 %, valores ajustados a

las especificaciones.

4. Las pellas sometidas a temperaturas muy por debajo de las

establecidas presentaron mayor tamaño de poros así como una

baja resistencia a la compresión.

Recomendaciones

1. Realizar una homologación al perfil de quema estándar el cual

debe estar ajustado a las condiciones actuales del Horno Pot

Grate.

2. Realizar análisis microscópico al resto de los patrones

considerados en esta investigación para observa si se repiten los

comportamiento encontrados en el estudio.

3. Utilizar la metodología empleada en esta investigación para

minerales de hierro con diferente composición química.

4. Realizar ensayos de repetibilidad a los patrones con mejor

comportamiento que nos permitan validar los resultados obtenidos.