Sistema para determinar en línea la temperatura y composición de Cu en matas y metal blanco de Cu a partir de la medición espectral a distancia.

Tecnología

Sistema de medición espectral, que en forma no invasiva y a distancia captura la información necesaria para poder determinar el contenido de Cu de los ejes o matas. Este proceso está especialmente adaptado para medir la composición de Cu durante el sangrado de los hornos de fusión y para conocer el avance de la etapa de conversión. El proceso de medición comprende las siguientes etapas: 1.- Detección óptica: considera el montaje mecánico que incluye la fibra óptica, lente colimador, con su adecuado sistema de protección para ambiente hostil y la captura radiométrica en los sensores/espectrómetros visible e infrarrojo con tiempo de captura de datos cada 10 ms. 2.- Selección y adecuación de datos: consiste en la verificación de los datos válidamente medidos, que incluye un filtrado de los datos y selección de estos. 3.- Selección de intensidades: Intensidad de radiación visible e intensidad de radiación infrarroja dependientes las longitudes de onda y, respectivamente. 4.- Estimación de temperatura: mediante el método de dos longitudes de onda se determina la temperatura del baño. 5.- Determinación de % Cu: corresponde al algoritmo que permite la estimación del % de Cu en el baño fundido, en base a las intensidades visible e infrarroja y a la temperatura del baño obtenidas en la etapa anterior.

Qué problema resuelve esta capacidad

**Problema/oportunidad:** La calidad química del eje o mata que se produce en la etapa de fusión es determinante para el control operacional de la etapa de conversión. Si bien cada fundición de cobre establece un contenido de Cu objetivo en la fases eje o mata producida en la etapa de fusión, la operación de la fusión es inestable y no cuenta con apoyo de sistemas modernos de monitoreo y control. De esta manera, las variaciones mineralógicas del concentrado, así como las prácticas operacionales que dependen fuertemente de la experiencia del operador, determinan una variabilidad de la calidad de las fases producidas en la etapa de fusión que impactan negativamente en el control operacional de la etapa siguiente. Esto se trata de minimizar tomando muestras del eje o mata producido, para informar tan pronto como sea posible a la operación de conversión la calidad del material enviado para poder con esta información ajustar el balance de oxígeno. Esta información se logra mediante un método de análisis químico convencional que considera tomar una muestra del material fundido, la cual una vez solidificada es procesada con un tiempo de retardo del orden de magnitud de la duración de la etapa posterior. Este análisis químico no se utiliza más que para el balance metalúrgico de la operación de fusión, y es muy poco probable, dado los tiempos involucrados, que sea utilizado para informar a la etapa de conversión sobre la calidad química del material a tratar. Esta condición es análoga en otros procesos pirometalúrgicos no ferrosos de producción primaria de metales bases, como por ejemplo, Ni, Pb, Zn, entre otros. La industria de producción primaria para metales y aleaciones se ha divido históricamente en dos grandes grupos, reconociéndose los Procesos Ferrosos asociados a la industria siderúrgica y los Procesos No Ferrosos que engloban la producción de una gran diversidad de metales base, siendo los que mayor identificación le dan a este grupo el Cu, Ni, Zn, y Pb. Para ambos grupos, la producción está esencialmente determinada por procesos pirometalúrgicos, en los cuales las transformaciones químicas tienen lugar a alta temperatura. Los fundamentos fisicoquímicos que definen la conceptualización de los procesos son los mismos para ambos grupos. De igual forma, la estructura productiva tiene también claras analogías entre la correspondiente al acero y las del Cu, Ni, Zn, Pb y otros metales base. Sin embargo, un análisis de estándares e índices de productividad, así como de eficiencia, muestra una clara diferencia entre ambos grupos. Actualmente, la industria siderúrgica dispone de procesos y tecnologías claramente más eficientes que en el caso de la pirometalurgia no ferrosa. Algunos indicadores semicuantitativos que pueden ser precisados son la diversidad de productos con las mismas instalaciones y operadores, el consumo de refractarios y los sistemas de control de procesos e instrumentación. El control de los procesos en la industria siderúrgica se basa en un acabado conocimiento fundamental de la fisicoquímica de las diferentes etapas del proceso productivo, cuya robustez facilita la producción de diferentes productos. Además, se dispone de instrumentación y modelos predictivos que permiten tener una operación altamente controlada y muy poco dependiente del factor humano. En cambio, en el caso de los procesos pirometalúrgicos no ferrosos, y en particular, en la producción primaria de metales base a partir de minerales y concentrados sulfurados, el grado de utilización de instrumentación para el monitoreo y control de procesos es prácticamente inexistente, lo que se traduce en una escasa disponibilidad de herramientas para el apoyo a la toma de decisiones a partir de información de procesos, especialmente en línea y/o en tiempo real. De este modo, el control operacional se basa en balances macroscópicos de masa y energía, y la dinámica propia del proceso depende en gran medida de la experiencia de los operadores.

Cuáles son las ventajas competitivas de esta capacidad

Instrumento y sistema de medición no invasivo que, no solo discrimina las fases para establecer herramientas de control de sangrado análogas a las existentes en la industria siderúrgica, sino que calcula, además, composiciones químicas, en particular de la fase mata o metal blanco evacuada de los hornos de fusión. VERIFICAR QUE EFECTIVAMENTE CALCULA COMPOSICIONES QUIMICAS En el caso de la pirometalurgia del cobre existe en el mercado el OPC System que permite un seguimiento del avance del proceso de conversión de ejes y matas mediante el análisis espectral de los gases de proceso. Este sistema, entre otros tipos de pirómetros para la fase gas, es la mejor opción tecnológica conocida, y aún la única comercializada para entregar un monitoreo continuo en línea de la operación de los Convertidores Pierce Smith y de la refinación de cobre blister en hornos basculantes. CUAL SERIA LA VENTAJA SOBRE ESTA ALTERNATIVA?

Qué más deberías saber sobre esta capacidad

TRL 5

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Roberto Andrés Parra Figueroa Investigador / Responsable

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