Horno Teniente 2

Diciembre de 2001

Diagnóstico y propuesta para el control de inyección de concentrado de cobre a un convertidor Teniente
Doris Aravena*, Jaime Glaría*, Roberto Rojas**, Freddy Retamal**
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Departamento de Electrónica, Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile
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Mantención eléctrica e instrumentos, Fundición y Refinería Ventanas, Casilla 126-B, Quintero, Chile___________________________________________________________________________________________________________
Resumen
La inyección de concentrado de cobre a un convertidor Teniente, vacila. Este informe revisa las causas, examina el control, inspecciona sus repercusiones, hace simulaciones simplificadas y sugiere innovaciones en el punto de operación, en la variable controlada y
en algunos aspectosde la estrategia.
Palabras claves – Control industrial; control PI; regulación de caudal

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1. INTRODUCCIÓN
La Empresa Nacional de Minería, Enami, fue fundada en
1960. En 1964 y 1966 fueron inauguradas su fundición Ventanas y su refinería del mismo nombre, respectivamente, a 8 kilómetros deQuintero. En 1984 fue incorporado a la fundición un
convertidor Teniente, de modo que las instalaciones actuales
obedecen gruesamente al esquema panorámico de la figura 1. En

1996, como parte de un proyecto para mejorar el medio ambiente, fue modificada la inyección de concentrado al convertidor.
La inyección involucra ahora a una tolva, tres vasos presurizados y una línea por la cual el concentradoes transportado
neumáticamente. Un controlador lógico programable se encarga
de que dos de esos vasos funcionen alternadamente mientras el
otro está en espera. La figura 2 muestra más detalles.
La solución no es suficiente, porque la inyección vacila.

Fig. 1: Esquema panorámico (Caudales: qA= de aire; qAc= de ácido; qAg= de agua; qB= de blíster; qC= de concentrado; qC+A= de concentrado y aire;qC+Ag= de concentrado y agua; qE= de escoria; qEj= de eje; qG= de gases; qMb= de metal blanco)

Fig. 2: Esquema del inyector (

= válvula de dos posiciones;

2. EL CONVERTIDOR TENIENTE
El convertidor Teniente es un equipo de fusión primaria para
concentrado seco de cobre. En Ventanas, dos toberas le inyectan
el concentrado con aire usado como transporte; un inyector de
carga alimenta escoriascirculantes, fundente, algo de carbón, y
aire; un quemador inserta petróleo y aire; y otras toberas ingresan aire de soplado enriquecido con oxígeno. Los caudales
entrantes están cerca de los valores que siguen: el de concentrado de cobre, cerca de 15 [kg/s]; el de aire para transporte del
concentrado, cerca de 0,6; el de escorias, cerca de 1,5; el de fundente, cerca de 0,7; el de carbón, cerca de0,03; el de aire junto
al carbón, cerca de 1; el de petróleo, cerca de 0,03; el de aire
junto al petróleo, cerca de 0,2; el de aire de soplado, cerca de 10;
y el de oxígeno de soplado, cerca de 2.
En el convertidor, algunas materias primas entrantes se oxidan
exotérmicamente según el anexo y todas se funden produciendo
dos fases líquidas: una rica en cobre, llamada metal blanco, y
otra formada porlos óxidos presentes en el baño, conocidos como escoria; además, se generan gases. La escoria no se mezcla
con el metal blanco y es menos densa que éste. Eso hace que el
metal blanco se separe yéndose al fondo con una concentración
de cobre alta, en forma de Cu2S.
El metal blanco es retirado por una sangría inferior y transportado en ollas a convertidores Pierce-Smith; la escoria es sacada
por unasangría intermedia; los gases son extraídos por una boca
superior. Los caudales salientes están cerca de estos valores: el
de metal blanco, cerca de 5 [kg/s] (con concentración de Cu2S
cerca de 0,7 [kg/kg]); el de escoria, cerca de 9; y el de gases,
cerca de 17
3. LA INYECCIÓN DE CONCENTRADO
Para inyectar concentrado seco de cobre al convertidor, se
cuenta con una tolva de almacenamiento de...