FENOMENOLOGÍA DE LA COMBUSTIÓN EN HORNO FLASH

Abstract

El presente estudio tiene por objeto el caracterizar la operación de un horno flash, analizando desde los fenómenos microscópicos que le ocurren a una partícula de concentrado, hasta llegar a un modelo que nos permita tanto evaluar como predecir el funcionamiento del horno, en base a parámetros propios del horno en conjunto con las variables operacionales. El modelo obtenido es utilizado para la generación de un diagrama operacional del horno flash, a modo de visualizar de mejor manera la operación del horno. El diagrama permite establecer el sector de operación en el que se encuentra operando el horno y la zona en la que se alcanzará el grado de mata requerido en base a parámetros operacionales como el flujo de alimentación, la razón oxígeno-concentrado, el enriquecimiento de oxígeno y la ley de entrada. Además, permite proyectar posibles soluciones operacionales en caso de que variaciones en la alimentación pongan en riesgo la obtención de un producto con un grado de mata en específico. En síntesis el diagrama operacional desarrollado permite establecer el punto de funcionamiento de un horno flash para un grado de mata objetivo determinado, orientando los pasos a seguir en caso de existir oportunidades de mejoras en relación a la obtención del producto final. El mapa o diagrama operacional fue desarrollado en base a un estudio de la cinética en la torre de reacción, además de la utilización de los balances de materia y energía del horno. Esto permite que el modelo sea capaz de responder a cambios en las variables operacionales del horno. Finalmente se obtiene un modelo que incorpora el flujo mínimo necesario para mantener el balance energético del horno y el flujo máximo para lograr el grado de mata requerido. El modelo y diagrama operacional fueron validados con la utilización de datos reales de planta provenientes de la Empresa Angloamerican, Fundición Chagres. Con respecto a esto, los resultados obtenidos para lograr una ley de mata objetivo del 60%, con una ley de entrada del 27% compuesta por calcopirita y pirita y un largo de torre de 5.5 [m] son: Flujos de entrada de concentrado al horno se encuentran entre 17 y 140 [tph], con índices de fundición entre 1 y 8 (Índice de fundición*10^6). Además, como una evaluación de la operación actual del horno flash presente en Chagres, se obtuvieron los puntos de operación de los meses de enero a septiembre del 2013. Al ubicarlos en el mapa operacional se puede observar que el horno se encuentra operando cercano al límite superior de flujo de alimentación, incluyendo puntos mensuales que escapan, obteniendo leyes de mata inferiores al 60%. 6 Analizando el diagrama operacional obtenido es posible establecer el impacto de las variables operacionales en la operación de un horno flash. Se observa que a medida que el flujo de alimentación aumenta el punto operacional se acerca al límite superior de funcionamiento del horno. Los cambios en la relación oxígeno-concentrado afectarán directamente el índice de fundición, desplazando el punto de operación en forma horizontal en el diagrama operacional. Finalmente, un aumento en la ley de alimentación desplaza el punto de operación hacia el límite inferior de funcionamiento del horno flash.