tesis

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN
Facultad de Ingeniería


Profesor Patrocinante


APLICACIÓN DE LA TEORÍA DE GRUPO DE
COMBUSTIÓN PARA DESCRIBIR LA
COMBUSTIÓN DE CONCENTRADOS DE
COBRE EN REACTOR DE FLUJO LAMINAR



Enero 2012

SUMARIO
El aumento de concentrados bajos en S/Cu, es decir, concentrados altos
en cobre debido a minerales de sulfuros secundarios de cobre (bornita,
calcosina,digenita, covelina), ha generado en el proceso de fusión flash los
siguientes problemas a la operación:
 Aumento de concentrado no combustionado
 Mayor generación de magnetita
La solución al problema se ha enfocado principalmente en el desarrollo
tecnológico del quemador de concentrados mejorando la homogeneidad de la
mezcla y aumentando la transferencia de calor concentrado-gas, y se handesarrollado alternativas operacionales basadas en el entendimiento de la
teoría de grupo de combustión y en el estudio de la fenomenología de la
combustión instantánea de minerales en nube.

En la combustión de minerales en nube bajo la fusión flash, se producen las
siguientes etapas:
1. Calentamiento por convección gas-nube, en donde a medida que
transcurre la caída de las partículasestas aumentan su temperatura.
2. Ignición de partículas dadas condiciones puntuales de oxígeno y
temperatura. En esta etapa queda de manifiesto una competencia entre
las partículas, llamados efectos interactivos, generando retardo en los
tiempos de ignición y de combustión de las partículas.
3. Ignición y combustión de la nube de partículas.
Con el objetivo de evaluar los efectos interactivosque se producen en la
combustión de la nube de partículas, se introduce la Teoría de Grupo de
Combustión, la cual indica que las condiciones de transferencia de masa y calor
en la nube están determinadas por el número de densidad de partículas en la
nube. El valor adimensional que describe el proceso es el siguiente:

A través del número G, se pueden evaluar los factores de transferencia demasa y calor (ηC y ηH), los cuales relacionan las condiciones de transferencia
en la nube con respecto a una partícula aislada. Finalmente, desarrollando el
número G para las condiciones de combustión en el DT se obtiene:

(

)

Del desarrollo del número G se obtiene que su valor aumenta rápidamente al
disminuir el tamaño de las partículas, y por ende aumentan los efectosinteractivos.
Dado lo anterior, se postula la siguiente hipótesis:
“La evaluación de los factores de transferencia (η C y ηH) en función de G es
fundamental para identificar la combustión de los concentrados de cobre,
siendo el tamaño de partícula una variable de relevancia en el proceso”. Esto
permite generar los siguientes lineamientos para el trabajo:
Objetivos
 Estudiar la combustión de distintosconcentrados de cobre en DT a partir
de monotamaños, es decir, se variará G a partir del diámetro de
partícula
 Desarrollo del modelo matemático, basado en la TGC, para determinar
los factores de transferencia en cada experimento realizado en el DT
 Generar las correlaciones entre los factores de transferencia y el G, para
cada concentrado utilizado en el DT
Alcances Trabajo
 Determinarel comportamiento del concentrado en el DT para una
distribución de partículas a partir del estudio por monotamaño
 Determinar la aplicabilidad de los resultados a escala industrial

INDICE
SUMARIO ............................................................................................. 1
INDICE................................................................................................ 3
NOMENCLATURA ................................................................................... 4
AGRADECIMIENTOS ............................................................................... 5
1.
ANTECEDENTES GENERALES ........................................................... 6
1.1.
Fusión Flash ............................................................................ 6...