Embed Size (px)
DESCRIPTION
Industria Metalúrgica en Venezuela
Citation preview
INDUSTRIA METALURGICA
1. METALURGIA Y METALÚRGICA
Sólo unos pocos metales se encuentran en la Naturaleza en estado libre o nativo ( Au, Ag, Hg,
Pt y el Cu, aunque no es el estado más usual). La mayor parte se encuentra en estado
combinado, en forma de óxidos, sulfuros , carbonatos, , silicatos...., de composición química y
sistema de cristalización definido , constituyendo los minerales Hay muchos metales que se
encuentran en forma de óxidos, oxígeno, al estar presente en grandes cantidades en la
atmósfera, se combina muy fácilmente con los metales, que son elementos reductores (bauxita
(Al2O3) , limonita (Fe2O3).
Los sulfuros constituyen el tipo de mena metálica más frecuente. En este grupo destacan el
sulfuro de cobre (I), Cu2S, el sulfuro de mercurio (II), HgS, el sulfuro de Pb (II) PbS y el
sulfuro de bismuto (III), Bi2S3. Los metales alcalinos, además del berilio y el magnesio, se
suelen extraer a partir de los cloruros depositados debido a la evaporación de mares y lagos,
aunque también se extrae del agua del mar. El ejemplo más característico es el cloruro sódico
NaCl. Algunos metales alcalino-térreos, el calcio, el estroncio y el bario, se obtienen a partir de
los carbonatos insolubles en los que están insertos. Por último, los lantánidos y actínidos se
suelen obtener a partir de los fosfatos, que son unas sales en las que pueden estar incluidos.
La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales a partir de minerales
metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos.
La metalúrgica es la rama que aprovecha la ciencia, la tecnología y el arte de obtener metales y
minerales industriales, partiendo de sus menas, de una manera eficiente, económica y con
resguardo del ambiente, a fin de adaptar dichos recursos en beneficio del desarrollo y bienestar
de la humanidad.
La metalurgia se subdivide en 3 :
• Metalurgia general o Metalurgia extractiva
• Metalogía o Estado Metálico
• Metalurgias especiales
2. METALURGIA EXTRACTIVA
La metalurgia extractiva estudia los procesos químicos y su fundamento, necesarios para
beneficiar una menar mineral primaria o un material susceptible de reciclar, obteniendo a partir
de ellos, el metal más o menos puro, o bajo la forma de alguno de sus compuestos.
La metalurgia extractiva comenzó siendo un arte empírico hasta llegar a ser una ciencia, a
través del estudio de las características físico-químicas de los materiales que reaccionan y la
aplicación de la termodinámica y leyes de la química física a los procedimientos de extracción.
1. Procesos metalúrgicos
• Concentración de menas
• Metalurgia Seca o Pirometalurgia
• Metalurgia Húmeda o Hidrometalurgia
• Electrometalurgia o Electroquímica
◦ Electrometalurgia por caldeo o Electrotérmica
◦ Electrometalurgia por descomposición o Electrólisis,
1. Concentración de menas
Los procesos de concentración tienen por objetivo enriquecer las menas o especies
mineralógicas económicamente útiles de un mineral, mediante eliminación de los
componentes estériles, o ganga, y separarlas entre si, si se presentan en asociación,
utilizando para ello propiedades físicas de características de los minerales. La
concentración puede realizarse por cualquiera de los siguientes métodos:
• Flotación
Su aplicación se basa en la diferencia entre las propiedades superficiales de las
partículas. Es el método más importante de concentración y tiene aplicación en la
obtención de concentrados de sulfuros fundamentalmente, de carbonatos, silicatos,
óxidos, fosfatos y carbones.
• Gravimetría
Consiste en la separación sólido – sólido utilizando la diferencia entre las
gravedades específicas de los minerales. Se utiliza especialmente en la
concentración de minerales de oro, estaño, tungsteno, plata, plomo y otros.
• Magnetismo
Método de concentración que utiliza la diferencia entre las susceptibilidades
magnéticas de los minerales.
• Electrostática
Se aplica a casos específicos de minerales que pueden ser separados debido a sus
propiedades conductoras de electricidad.
• Escogido o pallaqueo
Es el método más antiguo de concentración y consiste como su nombre lo indica en
el escogido a mano ò mediante la ayuda de aparatos, de un mineral valioso
aprovechando su diferenciación en color, brillo, fluorescencia, etc. de los minerales
estériles.
2. Metalurgia seca o Pirometalurgia
Los procesos pirometalúrgicos son los métodos más antiguos y de aplicación más
frecuente de extracción y purificación de metales. Los metales más comunes que se
tratan por estos métodos incluyen al hierro, estaño, plomo, cobre, zinc, antimonio,
bismuto, niquel, etc.
La Pirometalurgia se caracteriza porque sus operaciones de tratamiento, integran
operaciones que se realizan a niveles de temperatura elevados, y utiliza el calor como
fuente de energía para las transformaciones físicas y químicas. Estas operaciones de
tratamiento pueden ser:
1. Operaciones de preparación o acondicionamiento del mineral; son en general de
baja o media temperatura; sus fines son de naturaleza física, como el secado;
química como la calcinación, tostación o volatilización, o mecánica, como las
diferentes formas de aglomeración.
• Calcinación
La calcinación es la descomposición térmica de un material. Los ejemplos
incluyen la descomposición de los hidratos tales como hidróxido férrico en óxido
férrico y vapor de agua, o de la descomposición del carbonato de calcio a óxido
de calcio y dióxido de carbono y carbonato de hierro o de al óxido de hierro.
Procesos de calcinación se llevan a cabo en una variedad de hornos, incluyendo
hornos de cuba, hornos rotatorios, y reactores de lecho fluidizado.
• Asado o tostación
Asación consiste de reacciones gas-sólido térmicas, que pueden incluir la
oxidación, la reducción, la cloración, sulfatación, y pirohidrólisis.
El ejemplo más común de tostación es la oxidación de minerales de sulfuro de
metal. El sulfuro de metal se calienta en la presencia de aire a una temperatura
que permite que el oxígeno en el aire para reaccionar con el sulfuro para formar
gas de dióxido de azufre y óxido de metal sólido. El producto sólido de asar a
menudo se llama "calcinado". En tostación oxidante, si las condiciones de
temperatura y de gas son tales que la alimentación de sulfuro se oxida
completamente, el proceso se conoce como "tostado muertos." A veces, como en
el caso de pre-tratamiento de la alimentación del horno de fundición de reverbero
o eléctrico, el proceso de tostado se lleva a cabo con menos de la cantidad
necesaria de oxígeno para oxidar completamente la alimentación. En este caso,
el proceso se denomina "parcial tostado," debido a que el azufre sólo se elimina
parcialmente. Por último, si las condiciones de temperatura y de gas se controlan
de tal manera que los sulfuros en la alimentación reaccionan para formar sulfatos
metálicos en lugar de los óxidos metálicos, el proceso se conoce como
"sulfatación tostado." A veces, las condiciones de temperatura y de gas se pueden
mantener de tal manera que una alimentación de sulfuro mixto reacciona de tal
manera que un metal forma un sulfato y las otras formas un óxido, el proceso se
conoce como "selectivo tostado" o "sulfatación selectiva."
2. Operaciones de extracción del metal o fundición, implica reacciones térmicas en
el que al menos un producto es una fase fundida.
Los óxidos metálicos pueden ser fundidos por calentamiento con coque o carbón, un
agente reductor que libera el oxígeno como el dióxido de carbono dejando un
mineral refinado. La preocupación por la producción de dióxido de carbono es sólo
una preocupación reciente, a raíz de la identificación de la intensificación del efecto
invernadero.
Minerales de carbonato también se funden con carbón vegetal, pero a veces
necesitan ser calcinado primero. Otros materiales pueden necesitar ser añadido como
un flujo, ayudando a la fusión de los minerales de óxido y ayudar en la formación de
una escoria, como el flujo reacciona con las impurezas, tales como compuestos de
silicio.
Fundición tarda generalmente lugar a una temperatura por encima del punto de
fusión del metal, pero los procesos varían considerablemente de acuerdo con el
mineral en cuestión y otros asuntos.
3. Operaciones de refinación
La refinación es la eliminación de impurezas a partir de materiales por un proceso
térmico. Esto cubre una amplia gama de procesos, la participación de diferentes
tipos de horno o de otra planta.
El término «refinado» también puede referirse a ciertos procesos electrolíticos. En
consecuencia, algunos tipos de refino pirometalúrgico se conocen como “refinado al
fuego”
3. Metalurgia húmeda o Hidrometalurgia
Como su nombre lo indica, la hidrometalurgia se refiere al tratamiento de metales o de
compuestos que contienen metales, mediante soluciones acuosas. El objetivo de los
procesos hidrometalúrgicos en general está orientado a extraer, purificar, concentrar o
recuperar especies inorgánicas de valor económico tal como sales, metales y que son de
utilidad para el hombre.
Las etapas de este proceso hidrometalúrgico son las siguiente:
• Tostación
En algunos casos es necesaria una tostación previa de los concentrados para
convertir a óxidos (más solubles), la mayor parte de los sulfuros constituyentes de la
carga de alimentación al proceso. En otros casos se pasa directamente a la etapa de
lixiviación.
• Lixiviación.
Los procesos de lixiviación en metalurgia están relacionados con la disolución
química de los materiales que se esta tratando para formar una solución que
contenga los metales que han de recuperarse. Esta lixiviación de los elementos
deseados e hace en forma selectiva, a fin de separarlos de los demás no deseados, el
cual queda como residuo insoluble.
El ácido sulfúrico es el disolvente que mas se usa, ya que su agresividad, precio y
disponibilidad compensa su falta de selectividad. También los ácidos nítricos y
clorhídrico son buenos disolventes, pero su aplicación es limitada debido a su
intenso ataque que tiene en el equipo así como su falta de selectividad y mayor costo
El amoniaco se utiliza mucho en ciertas aplicaciones y su elevado costo requiere que
se le recupere, regenere y reutilice en circuito de lixiviación.
• Precipitación
La solución cargada que contiene los valores de metal disuelto procedentes del
proceso de lixiviación se trata de diversas maneras para precipitar el metal disuelto y
recuperarlo en forma sólida.
En algunos casos debe purificarse primero el licor de lixiviación para separar los
metales secundarios que también entraron en solución durante la lixiviación , los
cuales si no son separados primero selectivamente, se precipitaran también con el
material metálico valioso, contaminándolo.
En otros casos es posible efectuar la recuperación selecta directa del metal valioso
de la solución al salir del circuito de lixiviación, sin necesidad de purificación
preliminar.
Existen dos métodos generales de precipitación: Por electrodeposición utilizando
ánodos insolubles y por precipitación química.
• Refinación
Una vez precipitado el elemento valioso dependiendo de la pureza obtenida y del fin
al que se le destine, puede ser necesaria una etapa final de refinación como es el caso
del proceso pirometalúrgico.
4. Electrometalurgia
La electrometalurgia es el proceso empleado para obtener un metal a partir de cualquiera
de sus compuestos o bien la purificación de una forma impura del metal.
Dentro de los procesos electrometalúrgicos podemos mencionar la reducción
electrolítica, la cual es aplicable a metales muy electropositivos como el sodio,
magnesio y aluminio. El proceso electrolítico por lo general se lleva a cabo con el óxido
o haluro de un metal fundido, obteniéndose en el cátodo el metal y se desprende en el
ánodo oxígeno o cloro dependiendo del compuesto empleado, las reacciones químicas se
pueden ver a continuación.
2 MOp2 M (cátodo) + pO2(ánodo)
2 MCln2 M (cátodo) + nCl2(ánodo)
Otro proceso electrometalúrgico es la electrolisis, que puede utilizarse para la
purificación de un metal como en el caso del cobre impuro obtenido del proceso
pirometalúrgico que contiene Fe, Zn, Ag y Au. El ánodo (+) de la celda electrolítica es
una plancha de metal impuro y el cátodo (–) es una delgada lámina de cobre refinado. Al
circular la corriente los átomos de cobre del ánodose oxidan y pasan a la solución como
iones Cu2+ los cuales viajan al cátodo, donde al reducirse se depositan como cobre
metálico puro en la lamina delgada, la cual va incrementado su grosor a medida que el
proceso electrolítico se lleva a cabo.
El hierro y el zinc, al igual que los otros metales más reactivos, se oxidan en el ánodo de
cobre y pasan a la disolución pero no se reducen en el cátodo. Los menos
electropositivos, como el oro y la plata, no se oxidan en el ánodo y caen al fondo. El
cobre que se deposita en el cátodo llega a una pureza de 99.99%
3. ETAPAS DE LOS PROCESOS METALÚRGICOS
A pesar de los diferentes procesos metalúrgicos, todos tienen las mismas etapas, las cuales son:
• Exploración y extracción del mineral, consiste en determinar con precisión la extensión y
forma del yacimiento y la calidad del mineral encontrado.
• Tratamiento físico, su finalidad es separar el metal (mena) del mineral sin valor económico
(ganga). Además, aumentar la superficie de contacto, estos tratamientos suelen ser:
chancado, molienda, tamizado y flotación.
• Tratamiento químico, en esta etapa se logra “romper” las interacciones intermoleculares
formadas por los metales, a modo de obtener los minerales en su estado mas puro. Existen
dos tipos:
◦ Vía seca: Fusión, conversión, reducción, tostación y calcinación
◦ Vía húmeda: Precipitación, lixiviación y biolixiviación bacteriana.
• Refinación, consiste en purificar el mineral extraído. Puede llevarse a cabo por tratamiento
vía calor o vía eléctrica
4. IMPORTANCIA DE LA INDUSTRIA METALÚRGICA
La industria metalúrgica tiene una gran dependencia de las materias primas, excepto en el caso
del aluminio, cuyos procesos de elaboración son muy complejos y su valor añadido es alto. La
industria metalúrgica proporciona: lingotes, forjados, tubos, planchas de acero, hierro, aluminio
u otro metal con vistas a utilizarlas en otras fábricas, como la construcción o las vías del
ferrocarril. Cuanto mas complejo sea el proceso de la obtención del producto, mayor sera el
valor añadido. Esta industria permite tener asociadas otras formas de rendimiento
(cogeneración), como la producción de energía eléctrica en los altos hornos o la obtención del
cemento. A este tipo de industria se la considera una actividad básica de la economía. Durante
mucho tiempo fue el índice por el que se medía el desarrollo de un país.
La industria metalúrgica de Venezuela estima un crecimiento de 10% y espera elevar su
capacidad de empleo
5. INDUSTRIAS METALÚRGICAS IMPORTANTES DE VENEZUELA
• ALCASA
CVG Aluminio del Caroní S.A., CVG Alcasa, fue constituida en diciembre de 1960,
con el objetivo de producir aluminio primario y sus derivados.
El 14 de octubre de 1967, la empresa inicia operaciones, convirtiéndose en la
primera planta reductora de aluminio en el país, con una capacidad inicial, en su
primera etapa, de 10.000 toneladas métricas anuales de aluminio primario.
Al año siguiente y, continuando con su proceso de expansión, avanzó hacia la
segunda etapa de su Fase II, elevando su capacidad a 22.500 TM/año, dando
inicio a su complejo de Laminación en las plantas de Matanzas (estado Bolívar) y
Guacara (estado Carabobo).
Un nuevo proyecto de ampliación de sus capacidades pone en marcha CVG
Alcasa a mediados de los años 80`s, proyecto que incluía la expansión de su
planta de Laminación Guayana, así como la construcción de la Línea IV y la Línea
V de Reducción para aumentar su capacidad a 420.000 TM/año. CVG Alcasa logra
construir solamente su Línea IV de Reducción instalando además las áreas de
servicios requeridas para soportar las capacidades de cinco líneas, pero con una
producción de 210.000 TM/año, lo que por supuesto produjo un desequilibrio en
sus capacidades operativas y financieras.
Actualmente, luego de haber recibido las aprobaciones correspondientes por parte
del Ejecutivo Nacional, CVG Alcasa ha puesto en marcha su proyecto de
crecimiento operativo para la construcción de su Línea V de Reducción, sobre la
cual ya ha dado sus primeros pasos, lo que permitirá a mediano plazo alcanzar su
punto de equilibrio operativo, así como una capacidad instalada de producción en
el orden de las 450.000 TM/año de aluminio.
Para satisfacer la demanda del mercado nacional, enmarcada en la política de
sustitución de importaciones para ese momento, CVG Alcasa acomete la
construcción de su Fase III de ampliación, que le permite elevar su capacidad
instalada de producción a 50.000 TM/año. Posteriormente, da inicio a la Fase IV de
su ampliación con la construcción de una tercera Línea de Reducción, logrando
ubicar su capacidad nominal de producción en 120.000 TM/año de aluminio
primario, y la expansión de su planta de Laminación.
Gracias al trabajo constante y a la dedicación de los alcasianos, la reductora
estatal ofrece a sus clientes productos de aluminio primario de alta pureza, que se
clasifican en:
◦ Lingotes de 22,5 kg., Pailas de 454 kg. y 680 kg., Cilindros aleados y
Planchones para laminación, Aluminio laminado en forma de Rollos, Láminas y
Cintas.
Segmentos del mercado:
Construcción, eléctrico, transporte, empaque, refrigeración, bienes de consumo
y otros.
• CVG CARBONORCA
Inició sus operaciones el 6 de noviembre de 1987. Esta empresa tutelada por la
Corporación Venezolana de Guayana, fue creada para el desarrollo modular de la
industria del aluminio en Venezuela y en previsión de los megaproyectos que se
instalarían en la región Guayana, así como las futuras ampliaciones de las plantas
reductoras de CVG Alcasa y CVG Venalum.
Tiene una capacidad instalada de 140 mil toneladas de ánodos verdes al año y de
194 mil 800 toneladas de ánodos cocidos por año, destinados a los mercados
nacionales e internacionales.
Utiliza tecnología de mezclado continúo en la fabricación de ánodos de alta
calidad, que constituye el polo positivo en las celdas electrolíticas para la obtención
de aluminio primario.
• CVG CABELUM
La Empresa Conductores de Aluminio del Caroní, C. A. (CABELUM), fue fundada
en mayo del año 1976, iniciando sus operaciones en agosto de 1979. Está
localizada en la nueva zona industrial “La Brisas de Ciudad Bolivar”, Avenida
Perimetral, Ciudad Bolívar, Estado Bolívar, Venezuela. Cuenta con un terreno cuya
área total es de 194.400 m², con 25.400 m² de construcción.
La Planta cuenta con todos los recursos y los medios para la fabricación de
Conductores Desnudos de Aluminio, además, fabrica Alambrón de Aleación 1350,
6101, 6201, 5005, 8076 y 8176 para propósitos eléctricos. La línea de Alambrón
tiene una capacidad instalada de 30.000 toneladas métricas por año. La capacidad
de Cableado y Trefilado está en un rango de 10.000 toneladas métricas por año.
CVG Cabelum tiene la capacidad de producir conductores de acuerdo con normas
estándares internacionales, tales como: DIN, JIS, IES Y CSA, entre otras; contando
a su vez con laboratorios debidamente equipados para realizar todos los análisis y
pruebas para el control de calidad y certificación de sus productos.
Cabelum, fue incorporada al holding de empresas de la Corporación Venezolana
de Guayana, a partir del 23 de septiembre del 2004, lo que le permitirá ubicarse
entre las primeras empresas productoras de Conductores de Aluminio para
Transmisión y Distribución, bajo un proceso de calidad enmarcado dentro de las
políticas de desarrollo del estado.
• CVG-BAUXILUM:
Es la empresa resultante de la fusión de Bauxiven (creada en 1979) e Interalúmina
(creada en 1977), realizada en marzo de 1994. Está conformada por la Mina de
Bauxita y la Planta de Alúmina.
La primera se encarga de la explotación de los yacimientos del mineral en la zona
de Los Pijiguaos, en el municipio Cedeño del estado Bolívar, y tiene una capacidad
instalada de 6 millones de toneladas al año. Inició sus operaciones en 1993,
enviando las primeras gabarras con mineral de bauxita, a través del río Orinoco,
desde el puerto El Jobal hasta el muelle de la Operadora de Alúmina en matanza.
La Planta de Alúmina tiene como objetivo transformar la bauxita, a través del
proceso Bayer, en alúmina de grado metalúrgico. Su capacidad instalada es de 2
millones de toneladas al año.
La bauxita y la alúmina constituyen la principal materia prima para la obtención de
aluminio primario. La venta de estos minerales se dirigen fundamentalmente al
mercado nacional, básicamente para abastecer a las reductoras del grupo CVG
(Alcasa y Venalum), destinándose un porcentaje de la producción al mercado
internacional.
La Corporación Venezolana de Guayana tiene el 99 por ciento del capital
accionario de CVG Bauxilum, mientras que el uno por ciento restante
pertenece a la empresa Alusuisse
DETERMINACION DE LA EFICIENCIA TÉRMICA DEL PROCESO BAYER CVG-
BAXILUM
OBJETIVO
OBJETIVO GENERAL
Realizar una evaluacion de la eficiencia térmica de la planta de CVG Bauxilum, para la
determinacion de las causas que originen el aumento progresivo del consumo de energia en la
produccion de alúmina (Bayer), para el periodo de enero 2006 hasta marzo de 2007
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Identificar las áreas de consumo de gas natural y las áreas consumidoras de vapor
• Actualizar los balances de masa y energía en las áreas consumidoras de vapor
para determinar el consumo específico de vapor en la planta desde enero 2006
hasta marzo 2007
• Calcular el consumo de gas individual de cada caldera y calcinador, a partir de la
producción de vapor, aplicando balance de masa y energía.
• Determinar el consumo específico de energía en las calderas, los calcinadores y
la plana desde enero 2006 hasta marzo 2007.
• Determinar las pérdidas de energía en las áreas de estudios
• Determinar la eficiencia térmica de las calderas, los calcinadores y la planta
desde enero 2006 hasta marzo 2007
• Proponer acciones correctivas específicas para mejorar la eficiencia térmica de la
planta
CONCLUSIONES
La empresa CVG Baxilum obtuvo una eficiencia térmica relativamente satisfactoria, al ubicarse
en un 23% por encima de una de las plantas procesadora de alúmina que reporta menor consumo de
energía a nivel mundial (Australia).
Algunos de los factores detectados que contribuyen negativamente a la eficiencia de la planta
son: la presencia de fugas en la línea de tubería en el área de evaporación básicamente, así como la falta
de retorno de condensado de vapor desde esta área hacia las calderas y por falta de funcionamiento de
uno de los módulos de enfriamiento por expansión instantánea.
A partir de marzo de 2006 s registró un elevado consumo de gas natural y es principalmente por
la ausencia en el funcionamiento de uno de los módulos de expansión instantánea.
Otra alternativa para reducir las desviaciones en cuanto a la eficiencia térmica de la planta con
respecto a lo esperado es replantear las condiciones de metas de consumo de gas natural.
