convertidor teniente

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ANÁLISIS DE LA FUSIÓN DE CARGA FRÍA AL INTERIOR DE UN
CONVERTIDOR TENIENTE: SIMULACIÓN NUMÉRICA DE UN
MODELO FÍSICO
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Ronald Paredes , Marcela Cruchaga , Patricio Ruz , Ramón Fuentes , Carlos Conca*
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Centro de ModelamientoMatemático
Universidad de Chile
Blanco Encalada 2120, piso 7, Santiago, Chile
e-mail: rparedes@dim.uchile.cl, sitio web: http://www.cmm.uchile.cl/
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Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Santiago de Chile
Avenida Bernardo O’Higgins 3363, Santiago, Chile
e-mail: mcruchag@lauca.usach.cl, sitio web: http://www.usach.cl/
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Instituto de Innovación en Minería y Metalurgia S.A. (IM2)Avenida del Parque 4980, piso 1, Ciudad Empresarial, Huechuraba, Santiago
Sitio web: http://www.im2.cl/

Key words: Procesos de Fusión, Transferencia de Calor, Cambio de Fase
Resumen: En el proceso de fusión-conversión de cobre, en un convertidor Teniente, una de
las variables operacionales importantes es la temperatura del baño1,2. La temperatura
dentro de convertidor aumenta debido a lasreacciones químicas exotérmicas presentes en el
proceso de fusión. Cuando la temperatura del baño sobrepasa el límite superior del rango de
operación, se agrega carga fría al interior del convertidor, con la finalidad de bajar la
temperatura del baño y agregar elementos necesarios en el proceso de fusión conversión. La
carga fría que se agrega, consiste en una mezcla de escoria de hierro,sílice y carbón, y los
tamaños de ésta no superan las dos pulgadas de diámetro. Para el estudio hidrodinámico del
convertidor se realizan modelos físicos a escala utilizando agua como fluido. En una primera
etapa al estudio de la fusión de carga fría, se ha propuesto simular la fusión de bloques de
hielo en una cavidad cilíndrica con agua, obteniéndose la evolución temporal del campo de
temperaturay de la fracción de líquido, con la finalidad de verificar los modelos propuestos
con observaciones ha realizar en el modelo físico. Para desarrollar el estudio, se calculó un
campo de velocidad similar al desarrollado en el interior del convertidor Teniente, el cual
fue posteriormente impuesto como condición inicial en el proceso de fusión.



0(&20  ± )LUVW 6RXWK$PHULFDQ&RQJUHVV RQ &RPSXWDWLRQDO 0HFKDQLFV
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1

INTRODUCCION

Dentro del proceso de fusión en el convertidor Teniente (CT) una de las variables
operacionales importantes es la temperatura del baño o de la fase líquida. Si esta temperatura
es muy alta aparecen cantidades de elementos que hacen que el proceso de fusión no sea
óptimo,además se produce un daño a las capas de aislante refractario del convertidor. Por
otro lado, si la temperatura de la fase líquida es demasiado baja, la productividad del
convertidor disminuye y queda cobre atrapado en la escoria, lo cual afecta a la eficiencia del
proceso. Debido a esto, se ha fijado un rango de temperatura para la operación del
convertidor, el cual es desde 1.150C hasta 1.250C.La temperatura dentro de convertidor
aumenta debido a las reacciones químicas exotérmicas presentes en el proceso de fusión.
Cuando la temperatura del baño sobrepasa el límite superior del rango de operación, se
agrega carga fría al interior del convertidor, con la finalidad de bajar la temperatura del baño
y mantenerla así dentro del rango de operación. La carga fría que se agrega es unamezcla de
escoria de hierro, sílice y carbón, la cual es ingresada por el “gar-gun”. El tamaño de la carga
fría no supera las dos pulgadas de diámetro. Determinar la evolución temporal de la
temperatura del baño o fase líquida al agregar carga fría es relevante para la descripción
adecuada del proceso. Por otro lado, la hidrodinámica del proceso puede estudiarse en
modelos físicos a escala...