DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL DIAGRAMA DE FASES DEL SISTEMA “Cu2O – SiO2 – Fe2O3 – CaO” EN EQUILIBRIO CON COBRE METÁLICO

Abstract

El convertidor Teniente se utiliza en la mayoría de las fundiciones en Chile en la etapa de fusión, obteniendo como producto un eje con un alto contenido de Cobre (70-75 %p/p) y un bajo contenido de hierro (2-5 %p/p). Este es alimentado al horno Peirce Smith en la etapa de conversión, donde se realiza solo un soplado, a diferencia de la conversión convencional donde se requieren dos etapas de oxidación. Producto de la conversión directa a cobre blister, se generan una serie de problemas operacionales, debido a la presencia de sólidos en la escoria. En este estudio, se realizaron 15 experimentos de equilibrio a 1200ºC para determinar el efecto que tiene el CaO sobre las propiedades de fluidez de la escoria. De los 15 experimentos, nueve se efectuaron en la zona saturada con tridimita y seis en la zona saturada con delafosita/espinel. En los ensayos que se realizaron con substrato de sílice se observa que a medida que aumenta el %p/p de CaO en el liquido, se desplaza la linea liquidus hacia la zona saturada con tridimita, lo cual significa que aumenta la zona de estabilidad de la fase liquida. Solo se reporta este comportamiento hasta un 6 %p/p de CaO, ya que para un 9% de cal no existe un mayor aumento en la región liquida. Los resultados obtenidos en los experimentos realizados con substrato de delafosita no entregan una tendencia marcada sobre el efecto de la cal sobre la linea liquidus del equilibrio liquido/delafosita o liquido/espinel.

The Teniente converter is used in the smelting stage in most of Chilean smelters, obtaining a matte with high copper grade (70-75 wt%) and low iron content (2-5 wt%). The matte is fed to a Peirce Smith oven, where a single stage conversion is performed, instead of the two-stage conventional conversion. As a result of the direct to blister copper conversion, a series of operational problems occur, due to the presence of solid phase in the slag. In this study, 15 experiments where conducted at 1200ºC to determinate the effect of CaO on the fluidity properties of the slag phase. Of the 15 experiments, nine where carried out in the tridymite saturated region and six in the delaffosite/spinel saturated region. Results indicate that when working in the tridymite primary phase field, an increase in the concentration of CaO present in the liquid phase moves the liquidus lines towards the SiO2 apex of the diagram. This is only observed in experiments with a concentration of CaO up to 6 wt%. Results obtained when working in the delaffosite primary phase field are not reliable due to the presence of Cr2O3 and Al2O3 in the liquid and spinel phase. A tendency in the points obtained cannot be identified.