FACULTAD DE INGENIERÍA

METALÚRGICA Y DE MATERIALES

CURSO: METALURGIA FERROSA SEMESTRE: VIII

TEMA: AGLOMERACIÓN - PROCESO DE PELLETIZACIÓN

DOCENTE: Ing. Ciro Zenteno Cuba

METALURGIA
FERROSA

FIMM ING. CIRO ZENTENO CUBA UNCP - 2011 - II

 MATERIA PRIMA - MINERAL

Calidad de la carga al alto horno

Debe cumplir las siguientes exigencias
. Composición química
. Permeabilidad al pase de gas
. Propiedades de ablandamiento y fusión (reductibilidad)

La permeabilidad está determinada por la

cantidad de finos, considerando como finos
a las partículas menor a 5 mm. Los finos
pueden llegar con la carga o los que se
generan durante el proceso en la cuba.

AGLOMERACIÓN - PELETIZACIÓN
 La Mina, con 150 km2 de extensión, procesa a tajo abierto. Los minerales
son transportadas por volquetes, con capacidad de hasta 150 toneladas,
producto que es apilado y derivado al complejo metalúrgico de San
. Nicolás, mediante una faja de casi 15,3 kilómetros
de largo y con una capacidad de 2000 toneladas /
hora.

El Cc magnético sale con

una densidad de 65% de
sólidos y es alimentado El concentrado almacenado y
. al espesado homogenizado en los tanques
Esta planta tiene 2 circuitos agitadores es bombeado a los
de molienda gruesa para la almacenados distribuidores de carga de los cuales
Los sulfuros de Fe se en tanques agitadores la pulpa es alimentado por gravedad
producción del concentrado
de sinterización y el de
eliminan de los El concentrado espesado es a los filtros por medio de mangueras
concentrados
moliendafina, una parte se magnéticos por
bombeado con una de 2”.
densidad de 74% de sólidos
utiliza para la producción de flotación

pellets y la Otra se vende en El proceso de filtración se realiza

forma de lodos o tortas. por medio de filtros al vacío, el
tipo de disco es rotativo con
agitación mecánica. La pulpa sale
El producto filtrado pasa a través de fajas
transportadoras a 1 tolva de donde con
se 8.5% de contenido de agua
En la planta
alimenta a la Planta de Pellets.
de separación magnética
la operación se inicia con la
reducción de tamaño del
mineral hasta -3/4 y son
depositados en silos,

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 CONCENTRADO CONCENTRADO
CONCENTRADOS
PARA SINTERIZACION PARA SINTERIZACION PELETIZACIÓN
PARA PELETIZACION
(NORMAL) (ALTA LEY)

Fe: 62% 65.5% 65.5% 69.5%

S: 1.65 <1.0 0.02 0.25

Cu: 0.07 0.04 0.01 0.01

SiO2: 5.6 3.8 4.0 1.8

P: 0.04 0.03 0.01 0.01

CaO: 0.9 0.7 0.4 0.4

H2O: 5.0 6.0 0.8 8.5

+1/4”: 12.0 0.2 97.0 0

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 PELETIZACIÓN consiste en procesar los finos de mineral de hierro,
proveniente de la compañía minera, éstos son molidos para llevarlos a la
granulometría apropiada. Posteriormente se les agrega agua, aglutinantes y
aditivos, en una proporción de 70%-30%, para formar un compuesto pastoso
plástico, el cual adquiere una forma esférica al hacerlo girar en un disco. Estas
esferas son tratadas posteriormente en un horno a altas temperaturas para
conferirles resistencia mecánica, consecuencia de los procesos termoquímicos y
metalúrgicos que se llevan a cabo en esa instalación. Se produce así un
aglomerado denominado pella o pellet.

COMPOSICIÓN DE LOS PELLETS

Las pellas están formadas por mineral de hierro más una ganga el cual esta
compuesto por minerales tales como:
Hierro, oxido de sílice, oxido de aluminio (Al2O3) (alúmina), oxido de calcio (CaO)
(cal), oxido de magnesio (MgO) (magnesia), fósforo, azufre y magnesio, todos en
diferentes proporciones, siendo el de mayor predominio el Fe.
El Hierro se encuentra en mayor proporción ya que este representa la parte valiosa
del producto. Los demás minerales representan el porcentaje restante, el cual debe
guardar cierta proporción para que no se vean afectadas ningunas propiedades como la
basicidad.
En cuanto al fósforo y el azufre existen en dosis adecuadas ya que de lo contrario
perjudicarían las propiedades de las pellas y debilitaría la estructura del hierro. Se debe
tener en cuenta que su desaparición no es posible ya que estos le proporcionan
cualidades especiales a las pellas para su utilización en el proceso de reducción directa.
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La materia prima que se utiliza en el proceso de pelletización es:

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TEORÍA DE LA PELLETIZACIÓN
Firth , quién demostró que haciendo rodar un mineral de hierro finamente dividido y
ligeramente humedecido por un plano inclinado, manifestaba una tendencia a
aglomerarse en partículas esféricas, con una densidad que era Comparable a la
obtenida cuando se compactaba el polvo a elevadas presiones. Sugirió, entonces,
que estas presiones eran generadas en la superficie de la bola , en la que unas
pocas partículas tomaban sobre sí todo el peso de la bola al rodar.
Firth postuló. que la facilidad con la que los finos podían ser peletizados era
proporcional al área de contacto.

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 En 1950, Tigerschiold e Ilmoni rechazaron esta teoria del área de contacto
como el único medio para el desarrollo de bolas verdes. Aún que estaban de
acuerdo en que el efecto de rodadura debía ejercer una fuerte compresión en las
bolas, consideraron que, probablemente, el factor más importante era la
tensión superficial del agua añadida, que actuaba como fuerza de compresión;
esto se veia reafirmado por el hecho de
que los polvos secos, no forman bolas por
efecto de la rodadura y, además, cuando
las bolas verdes se sumergen en agua se
deshacen completamente.

Las moléculas de la capa superior del agua están por una parte atraídas entre si y por otra parte atraídas por
las moléculas de la capa inferior formándose en la superficie como una película difícil de romper. La energía
necesaria para romper esta capa por unidad de área se conoce como tensión superficial.

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Capilaridad. Propiedad en virtud de la cual la superficie libre de un líquido
puesto en contacto con un sólido sube o baja en las proximidades de este, según
que el líquido lo moje o no; sus efectos son especialmente aparentes en el interior de
los tubos capilares o entre dos láminas muy próximas.
Entonces se consideraría al pellet como una masa con
una gran red de tubos capilares formados por los vacíos
existentes en su masa (poros).

La Cohesión: atracción entre

moléculas iguales (debido a
la acción de las restantes
moléculas del líquido.

La Adhesión: atracción
entre moléculas
diferentes (en este caso
ejercida por las paredes
FIMM ING. CIRO ZENTENO del recipiente.
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Cuando un tubo capilar se sumerge en agua, la tensión superficial efectúa una
succión en la intercara agua-aire que causa una elevación del nivel del líquido en el
tubo. Una fuerza equivalente se ejerce sobre las paredes, que tiende a disminuir el
diámetro del tubo . Pero un tubo capilar tiene las paredes suficientemente resistentes
como para soportar este esfuerzo, no así las bolas verdes , cuyos granos pueden
descolocarse y aproximarse disminuyendo el volumen de los vacíos intergranulares
aumentando la densidad. Para que actúen las fuerzas de tensión superficial , es
necesario que exista una interface líquido - aire para lo cual tienen que coexistir tres
fases .
Tigerschiöld e Ilmoni consideraron el
correspondiente fenómeno, aplicado al caso
de bolas verdes que podían suponerse
como un sistema multicapilar. En los
extremos de los capilares, en la superficie
de la bola , la succión capilar en la intercara
aire - líquido , ejerce una fuerza positiva
sobre los granos ,

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 Tomando como base los trabajos de Haines “*’ y Fisher ‘*” en el campo de la
mecánica de sólidos, describieron tres estados según el contenido de agua:
1.- Estado pendular , cuando el agua está presente solo en los puntos de contacto
de los granos. haciendo de puente entre las partículas . E l numero de puntos de
contacto sobre una partícula, es función de su tamaño y de la geometría superficial.
2.- Estado funicular,
cuando algunos poros
están totalmente
rellenos de agua.

3. Estado capilar, cuando la totalidad

de los poros se encuentra rellena de
agua, pero la superficie no está
cubierta con una película de agua .

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 MECANISMO DE FORMACIÓN DE LOS PELLETS

A. Las partículas sólidas se B. Las partículas hacen contacto entre sí,

ponen en contacto con el agua debido a la tensión superficial de la película
y serán recubiertas por una de agua, se forman puentes líquidos
película de agua C. Como resultado del
movimiento de partículas
y la combinación con
gotas de agua, se van
forman los aglomerados

F. El estado final se
alcanza cuando las
D. Las fuerzas capilares partículas están
de los puentes líquidos cubiertas totalmente
se hacen activas de agua
alcanzándose un nivel
óptimo E. Cuando los poros del interior
de la esfera están llenos de
líquido

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 Existen también otras posibilidades que ocurren simultáneamente y
se pueden apreciar los siguientes casos:

A. Por capas: adhesión

de partículas muy B. Adhesión de núcleos:
pequeñas a otras aglomeración de
produciendo la pequeños núcleos ya
formación de un existentes, debido al
aglomerado movimiento relativo y
cierta presión.

C. Rompimiento de núcleos:
adhesión de fragmentos de
pellas verdes fracturadas a
otros núcleos completos.
D. Abrasión de núcleos:
incorporación de pequeños
núcleos débiles que sufrieron
abrasión en la superficie de
núcleos más fuertes.
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Cuando la humedad es baja, el material que se carga en el equipo de boleo, se adhiere a la
superficie, y cuando se separa no rueda si no que se desliza por la pared del equipo; cuando
la humedad es alta, el material tiende a unirse formando masas plásticas de gran tamaño,
que no son esféricas , ruedan difícilmente y se fragmentan en trozos menores que vuelven a
unirse en las zonas de reposo del equipo. Por tanto para la formación de bolas verdes de
calidad, el contenido de humedad es crítico ;puede variar de un mineral a otro, pero por
promedio se sitúa en torno al 10% en peso.
En conclusión, es necesario el recubrir todas las partículas de mineral con una capa delgada
de agua, por que menor cantidad de agua dificulta la formación de los núcleos y les resta
plasticidad. Esto hace que al colisionarse con otros o durante su manejo, se rompan en lugar
de deformarse. Un exceso de agua, además de producir aglomerados muy grandes,
generalmente produce una mayor plasticidad en los pellets verdes, que tiene efectos nocivos
para la permeabilidad de la cama durante el cocimiento.
“Mientras mayor sea la cantidad de agua agregada mayor será el tamaño de los pellets
producidos”

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 AGLOMERANTES
Material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto, por
efectos de tipo exclusivamente físico.
a) Bentonita. (Si4O10 ) Al4 (OH)8. 4H2O Roca arcillosa blanda, compuesta principalmente por
montmorillonita. Añadida en pequeñas cantidades, (O.3-0.5 %), como un polvo fino a la
mezcla mineral, se combina fácilmente con ella y recubre los granos. La bentonita es muy
sensible al agua, produciendo su hinchamiento con características aglomeradoras y buena
resistencia mecánica. Es un aditivo de precio bajo y presenta inconvenientes, como aumentar
el contenido de escoria, disminuir el rendimiento de los hornos, bajar la ley en hierro y elevar
el gasto de combustible.
b) CaO o Ca(OH)₂ .- Se adiciona como carbonato o hidróxido de calcio, es usada como
aglomerante en la producción de pellet de alta y media basicidad. La interacción entre la sílice
de la ganga y la caliza forma escorias silicatadas que actúan como cemento de unión de los
granos de óxido de hierro, mejorando considerablemente la resistencia a la compresión y el
índice de abrasión

c) MgO.- Adicionando dolomita CaMg (CO3)2 o bien olivino (Mg,Fe)2SiO4 quienes originan el
MgO . Mejoran los resultados en las plantas de piro consolidación. La adición de MgO mejora
el comportamiento del pellet al hinchamiento que tiene lugar en el proceso de reducción,
pero tiene una influencia desfavorable sobre el consumo de energía y sobre la resistencia a la
compresión del pellet. La inclusión de Mg0 está pensada, para obtener una escoria que se
separa bien del hierrofundido y que es eficaz en la eliminación de azufre
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a) Tambores de peletización: se utilizan tambores cilíndricos de 3 m de diámetro y 8 m
de longitud, que tienen una inclinación de 8° y una velocidad de rotación de 10 vueltas por
minuto.
A la salida de los tambores debe realizarse un cribado pues los finos obtenidos sufren un
reciclado.
 TAMBOR PELETIZADOR
Mediante el transportador faja 2033 se alimenta al tambor peletizador 2035,
en el que se agrega agua por medio de rociadores para obtener materiales
esféricos (pellets) que tienen dimensiones entre 3 y 6 mm y 5 % de humedad.
PISTA DE ROTACION El tambor peletizador esta equipado con una barra raspadora rotatoria 2036
que mantiene de manera uniforme el espesor de la carcasa.

RUEDAS DE TOPE

REDUCTOR DE TRASMISION
 Descripción Mineral de hierro comercializable.
Es el producto tradicional de las minas de
hierro, generalmente se le somete a un
proceso de beneficio para separarlo de la
ganga, aumentando así su ley de fierro.
Aplicaciones Contenido de fierro típico (%) Dimensiones

Carga directa para producción de arrabio 63,0% 10 a 30

milímetros

Descripción Pre concentrado de hierro aglomerado en forma

de nódulos.
El término auto fundente significa que son manufacturados
con un aditivo especial de álcali como caliza o dolomita, en
una planta de pellet.

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DISCOS PELETIZADORES

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FORMACIÓN DE AGLOMERADOS.- El pellet cuando es sometido a altas
temperaturas (mayores a 900°C) sufre una fusión parcial de la ganga lo que
ocasiona una
unión en los puntos de contacto peIlet-pellet y pellet-refractario.
PRUEBA DE ADHESIÓN (REDUCCIÓN BAJO CARGA): Tiene como objetivo
simular la estancia de los pellets en las condiciones más drásticas de
temperatura, presión y
concentración de gas reductor. La información que proporciona, es la pérdida
de
permeabilidad de la cama de pellets soportando una carga bajo condiciones
de reducción a
das temperaturas y la tendencia a la adhesión de la carga metálica.
Pág

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 PELLETS DE BAJA BASICIDAD
Ubicada 4-5 mm. de profundidad se caracteriza por ser
una estructura más desarrollada que la zona 1, es decir,
Se localiza entre 5-6 mm. de profundidad y en el proceso de recristalización y crecimiento de grano de
pellets grandes * de la fracción -5/8” +1/2” la Fe2O3 parece cumplirse en mayor grado. Se observa
puede llegar hasta 8 mm. Los pellets pequeños grandes granos de Fe2O3 con venas delgadas de ganga
y la fracción -1/2”+3/8” no presentan esta zona. uniformemente distribuida. La Fe2O3 está algunas veces
Se caracteriza por abundancia de Fe3O4 sin asociada con cristales con bordes redondeados y
oxidar o parcialmente oxidada e incluso con ocasionalmente angulares en forma de cuñas. Por su
oxidación en ciertas direcciones . aspecto y coloración se les pudo distinguir como
cristalográficas. Se Encuentran también . Ferritos de Magnesio aunque estos se
Granos con bordes redondeados o . encontraron en mayor proporción en
de forma totalmente globular; en . pellets de alta basicidad. Se observaron
ocasiones se encuentran . también silicatos de calcio y escoria
granos romboedricos de Fe2O3 . vítrea de tipo Fayalita en abundancia,
junto con granos de Fe3O4 . la cual favorece la recristalización y el
3 . crecimiento de los granos de Fe2O3,
. contribuyendo así al incremento en la
. resistencia del pellet.
D = 13.64 mm 2
1
Capa externa de l-2 mm de espesor, se presentan solo granos de Fe2O3 con tamaños
que van de finos con borde redondeados hasta grandes aglomerados debido a la unión por crecimiento de
grano y recristalización. Se encuentran también grandes masas de ganga disolviendo pequeños granos de
mineral, sobre todo en lugares cercanos a los poros. La unión se da entre granos de Fe2O3 - Fe2O3 y entre
granos de Fe2O3 -ganga- Fe2O3. La presencia de partículas finas es debido a la falta de crecimiento de grano es
decir un crecimiento parcial de la hematita. Se encuentran también partículas finas cerca de grandes
aglomerados lo que indica que las primeras no alcanzaron a incorporarse completamente.
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 GRACIAS

uncp.edu.pe