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Transcript
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ü lndustria delcemento en el Perú
n Materias primas para la fabricación de cementos Norte Pacasmayo
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.-,NSTITUTO MARIO SAMAME BOGGIO
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lndustria del cemento en el Perú
lng. lsno Abram Caballerino '
I desarrollo de la industria de minerales no metálicos en el
Peru, es muy modeslo. El Perú posee importantes reservas
naturales de caliza, yeso, fosfatos y sales de sodio y potasio'
habiéndose desarrollado de modo significativo solamente la
industriadelcementocuyasprincipalesmateriasprimassonlascalizas,las arcillas Y el Yeso'
LaindustriadelcemenloenelPerúestaconstituidaporcincocompa.ñíasquedisponendecentrosdeproduccióndistribuidosentodoelterrito.rio nacional. La más importante es Cementos Lima cuya capacidad de
producción actuales equivalente a aproximadamente 4 millones de tone-
ladas de cemento. Cementos'Pacasmayo S'A' A' que opera en el norte
delpaísycuentaconunacapacidaddel.3millonesdetoneladasdecemento.CementoAndinoS.A.queopetaenlasierracentralconunacapacidad de aproximadamente 800,000 toneladas de cemento' Cemen-
tos Yura S.A. cuya capacidad es de aproximadamente unas 550'000 to-
neladas de cemento y Cemento Sur S'A' cuya capacidad es de 150'000
toneladas de cemento.
I
La industria cle cemento en el Perú utiliza procesos tecnológicos varia-
dosquevandesdelautilizaciÓndelprocesodevíahúmedaenCementoSur,lautilizacióndehornoverticaldelecnologíachinaenRioja,hastaloshomosrotatoriosdetecnologíadepuntaanivelmundial'comoelreciente-mente construido por Cemenlos Lima'
Lacapacidaddisponibleporlafabricadecementotieneampliasholgu-ras para atender el crecimiento de la demanda' tal como se mueslra en el
cuadro siguiente:
' De Cementos PacasmaYoS.A.A. lngeniero químico
(U.N.M.S.M. 1968). Magister en
Administración de Negocios,ESAN 1970. E.iecutivo en Minero
Perú, Cofide, TintaYa, MineraPativilca, Arcala. Gerente general
de Cemenlos PacasmaYo Y
Director de M. Hochschild Y Cía.
* 102
M'NER/{ITS INDUsTRIAITS DEL PERU
TM. CEMENTO /ANO
3'600,000
550,000
150,000
800,000
1'300,000
6'400,000
CEfulENTOS LIMA
CEMENTOSYURA
CEMENTO SUR
CEMENTO ANDINO
CEMENTO PACASMAYO
TOTAL
DEMANDA ACTUAL 4'200,000 TM. / ANO
Elcosto de inversión para una fabrica de cemento es
aproximadamente de $ 100/TM ' de capacidad anual'
de los cuales se requieren aproximadamente $ BS/TM'
de capacidad anual para la fabricación de clínker y $
1s/TM. de capacidad anual para la molienda del ce-
mento. Es decir, el costo de inversión de la industria
de cemento en el Perú (a valores de reposición)' es de
aproximadamente $ 640 millones.
Aparte de los materiales requeridos en el proceso'
los insumos mas importantes son la energía eléctrica
y los combustibles-
De lo indicado se desprende que los costos significa-
tivos en la fabricación de cemento son la depreciación
y los costos de energía. Los costos de la depreciación
dependen principalmente del tamaño de la fabrica y
los costos de la energía dependen delcombustible uti-
lizado y de la tecnología. Cementos Lima' con su nue-
va fabrica combina adecuadamente estos recursos
constituyéndose en una de las mas eficientes del mun-
do.
Flespecto al tipo de combustible utilizado cabe men-
cionarse que Cementos Lima, Cementos Pacasmayo
y Cemento Andino utilizan carbÓn bituminoso importa-
do de Colombia, cuyo coslo en el punto de combus-
tión es equivalente a $10 por cada millón de Kcal'
Cemento Yura y Cemento Sur utilizan petróleo resi'
dual, cuyo costo en el punto de combuslión es aproxi-
madamente S14 por cada millón de Kcal'
Respecto a los productos ofrecidos por las compa-
ñías cementeras al mercado, se destaca que cemen-
tos Lima destina la mayor parte de su producción (90
%) al cemento Tipo 1 y secundariamente alcemento
puzolánico.
Cemento Andino fabrica los Tipos l, ll, y V, Cemento
Yura fabrica cementos puzolánicos, Cementos Sur fa-
brica cemento Tipo I y Cementos Pacasmayo fabrica
cementos TiPo l, V, MS, 1CO Y 1P'
La razón que explica la diversidad de tipos de cemen-
tos producidos en el Peru proviene de las característi-
cas de materias primas utilizadas y de la disponibili-
dad de recursos naturales o subproductos industriales
que poseen propiedades hidráulicas y que aportan pro-
piedades especiales a los cementos' Específicamen-
te en la zona sur de país existen abundantes cenizab'
volcánicas de muy buena calidad., lo que ha permitido
a Cementos Yura destinar su producción a los cemen-
tos puzolánicos.
En la zona norte no existen cenizas volcánicas, pero
Cemenlos Pacasmayo ha recurrido a la utilizacién del
subproducto obtenido en la escorificación en el alio
horno de SiderPeru , para la producción del cemento
Tipo MS, que especialmente resistente a la agresión
química por sulfato. También Cementos Pacasmayo'
ha identificado un yacimiento de zeolitas en las proxi-
midades de Bagua, las cuales son utilizadas como
adición al cemento producido en su fábrica de Flioja'
este cemento previene la expansión y fisuración del
concreto que puede ser ocasionada cuando los agre-
gados contienen sílice reactiva.
Dado que las adiciones de puzolanas naturales o ar'
tificiales reducen la aplicación delclínker en la fabrica-
ción del cemento generan consecuentemenle reduc-
ciones en los consumos de energía eléctrica y com-
bustibles así como permiten disponer de capacidades
de producción que exceden la capacidad de los hor-
nos de clinkerización. Naturalmente, este hecho impli-
ca reducir los impactos ambientales provenientes de
la descomposición de las calizas y del uso de com-
bustibles.
Un aspecto de particular importancia del cemento
peruano, es la motivación que existe para utilizar car-
bón de producción nacional en reemplazo delcarbón
importado. Cementos Lima, Cemento Andino y Cemen-
tos Pacasmayo están realizando esfuerzos conjuntos
t03
7-
\rusr¡ruto i,t.\Rlo SAMAMI Bocclo
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I
rr'r
rrl-
F
r
para desarrollar la cuenca carbonífera de Oyón donde
*¡isten carbones bituminosos con bajo conlenido vo-
La calizapara Cementos Lima S.A'lng. Darío Zegarra Macchiavelo '
ESUMEN
La industria delcemento es una industria que depende de las
materias primas. Todas las materias primas se forman de
manera natural y varían considerablemente desde el punto de vista quí-
mico, mineralógico y f ísico. Dependiendo de las propiedades de las dis-
tintas materias primas empleadas y de la composición de la mezcla bru-
ta, el grado de éxito y rentabilidad varía de una planta a otra"
El presente documento trata de las características generales de las
materias primas para la fabricación del cemento así como la importancia
queseledaalahomogeneizacióndelcrudodealimentaciónalhomoenCementos Lima S.A- para garantizar un cemento Portland tipo 1'
INTRODUCCION
La industria del cemento depende en principio de diversas materias
primas.Laseleccióndelaubicacióndelaplantasebasa'entreotrascosas, en la ubicación de cantidades abundanles de materia prima cu-
yaspropiedadesquímicas,mineralógicasyfísicaspermitandeunama-nera económica satisfacer los requerimientos para la fabricación del ce-
mento dado que la selección de los procesos desde las canleras hasta la
molienda del clínker se basa en éstas propiedades'
Virtualmente, el cien por cienlo de las materias primas empleadas por
las plantas de cemenro en todo elmundo se forman naturalmente. Por lo
general,nohaydosdepósitosqueseanidénticosqufmica,mineralÓgicayrisicamente.Aunenelcasoqueseañadieraunmaterialcorreclivoocompensador, la variación se sucede momento a momento; es de espe-
La distancia a recorrer por cualesquiera de las rutas
es similar, aproximadamente 60 Km., pero por las con-
diciones del mantenimiento de los caminos, la mejor
ruta es la que pasa por las instalaciones de Minera
Yanacocha S.A.
La ubicación, los accesos y las referencias geográfi-
cas de esta zona se muestran en la lámina siguiente'
El proyecto está emplazado entre los 3,900 y los
4,200 m.s.n.m., en la Región Sunio Jalca, ocupando
los espacios más elevados de la Cordillera de los An-
des en el norte del País.
GEOLOGIA
El yacimiento de calizas de China Linda, geológica-
mente, se encuentra emplazado en las calizas del
Grupo Puillucana delcretáceo medio, en lq parte cen-
tralde la Cuenca Cajamarca, al NE del Dist¡ilo hái¡re¡ro
de Yanacoctla en las coordenadas UTM aproxittradas
N 9'234,000 Y E7B2,4OO
El yacimiento se encuentra estratígráficamenle en
las calizas que conforman los 2 pisos, superior e infe-
rior, delGrupo Puillucana antes mencionado" El piso
inferior (Fs-Mi-Pi) o catizas picota (KS3) y el piso su--
perior (Fs-Mi-Ps) o caliza chína linda (Kso), tienen un
afloramiento de 2,500 m. con el mismo rumbo fl-OP y
un buzamiento de 50" sur. Estos pisos tienen 50 m' y
190 m. respectivamente como potencia promedio'
Se lra reconocido en la zona la existencia de diques
volcánicos del tipo andesítico porfirítico de color gris,
con rumbo N-S y buzamiento vertical, con potencias
entre 5 y 10 m., los cuales geométricamente han con-
\ .-L" v.*.Contumlt¡ila¿a P '.,-\
-I J \-r
Éa]-F;¡¡:.-
t3l
'..rsilTUTO MARIO SAMAMT BOGCIO
ibuido a dividir los bloques de calizas, permitiendo
-ierta facilidad en el controlde calidad.
Por ser las calizas del Grupo Puillucana de alto con-
.enido de carbonatos y estables bajo condiciones
.retamórlicas, éstas han sufrido pocos cambios, ra-
ón por la cual los drques volcánicos que las intruyen'
.casionalmente han recocido y endurecido a las cali-
zas que colindan con las paredes de los dikes, pu-
oiéndose notar cierta silicificación y dolomitización'
ESTIMACION DE HESERVAS
Las calizas que tienen mayor interés económico, tan-
to por su calidad como por la accesibilidad, son aque-
llas que se ubican entre las coordenadas UTM E
780,800 y E 781,500, y sobre los 3,990 m's'n'm'
Como la homogeneidad de los materiales tiene suma
importancia en un proyecto para la obtención de cal,
es por razones de control de calidad que se busca el
ordenamiento de las reservas en forma que concuer-
den con el orden de minado'
Esta calificaciÓn nos otorga una reserva de 2'697,600
TM de calizas útiles y 497,000 TM de materiales de
desecho, según:
NrvEL(MSNM) CALIZAS UTILESTII MATEhNL DE DESECHOTM TOTAL MATERIALESTM
4035
4029
4023
4017
4011
4005
3999
TOTAL
DISTRIBUCION
65,000
162,200
238.000
331,000
464,000
583,000
854,400
2'697,60084.AA%
17,000
40,000
55,000
70,000
93,000
104,000
118,000
497,00016.00%
82,000
202,200
293,000
401,000
557,000
687,000
972,400
3,194,600100.00%
LA CALIDAD DE LAS CALIZAS
El número de muestras y los análisis realizados so-
¿re las calizas consideradas como reservas, nos han
.¡ermitido determinar que ellas tienen la siguiente ca-''dad promedio:
EL MINADO
+ La explotación de la cantera se hará por me-
dio de un tajo abierto.
+ Se utilizará perforación neumática y la vola-
dura se hará con anfo.
+ El carguío y acarreo se hará con cargadores
f rontales y volquetes.
=+ El talud final del tajo será de 45", similar al
talud natural de las calizas.
:+ En la operación de acarreo los caminos se
regarán para mitigar el Polvo-
=r Los desmontes serán convenientemente dis-
puestos en canchas cuyos taludes no serán mayores
a22".+ , La capa de tierra orgánica se almacenará para
ser utilizada al cierre.
:+ La ausencia de sulfuros y la naturaleza cal'
cárea de los desmontes no generará aguas ácidas'
Carbonato de calcio
Carbonalo de magnesio
Sílice como
A,luminio como
Fierro como
Sodio como
Potasio como
Azufre
Manganeso como
Titanio como
Fósforo como
Cromo como
Pérdidas por calcinaciÓn
Dióxido de carbono residual
'32
CaCO.
MgCO.
S¡O,
Al2o3
Fero,Na.O
KrO
J
MnO
IO,Prou
cLo.PxCCor@
94.30%
1.58%
2.93%o.5a%
'0.36%
<0.05%
<O.07"/"
<O.O2"/"
<0.05%
<O.A4"/"
<O.02"/"
<0.01"/"
41.20%1 00%
M¡NERAIf5 INDUSTRIAI,fS DEI PERU
LA PLANTA
:) PreParación mecánica
) Chancado Primario
4 Chancado secundario
- Planta de calcinación
4 Sistema cje alimentación al horno
á Sistema de izaje de la caliza
* Horno
+ Sistema de extracción
- Sistema de combustión
=) Sistema de aire de combustión
) Sistema de aire de enfriamiento
=) Planta de molienda Y desPacho
=) Almacenamiento de cal gruesa y molienda
- Moliendaj Envasado
+ DesPacho
+ Planta de fuerza
LOS PRODUCTOS
- CALIZA CHANCADA de 50 a 100 mm - Alimento al Hor-
no os de cons-+ CALIZA CHANCADA de 20 a 50 mm - Aridr
trucción I
$ CALIZA CHANCADA de 10 a 20 mm - Aridos de Cons-
trucción
:+ CALIZA CHANCADA de 0 a 10 mm - Material para me-
ioramiento de Caminos
+ CAL GHUESA de 50 a 100 mm' Envasada y a Granel
= CAL MOLIDA FINA de 0 a 10 mm - Envasada y a Gra-
nel
EL HORNO
Horno verticalde doble cuba regenerativo
:+ Producción Diaria 120 tPd
+ Tamaño de Alimentación 50 - 100 mm
:+ CO, Residual menos que 27"
+ Cal DisPonible Predecible l
89% AProxímadamente
= TemPeratura de trabajo
entre 900"C Y 1,050"C
= Reactividad de la Cal
lncremento de 25"C en 30"
r Consumo de combustiblemenos que 880 Kcal/Kg de Cal
= llpo de Combustible Petróleo Residual6
:+ Consumo de Energía 30 Kwh/t de Cal
=) EmisiÓn de Gases
igualo menor que 50 mg/Nm3
AVANCE DE INGENIERIA
PL,ANOS
'Agosto de 1999
SECCION ESTIMADOS REALIZ.ADOS
Layout general 18
Accesos 11
Edificaciones 24
Drenaje 6
Sistema de abasteci-
miento de agua 6
Planta de chancado 62
Horno 250
Planta de molienda
y almacenamiento 17
Planta de ensacado .19
Estructuras civiles
en concreto 38
18
114l¿+
18
12
BO
340
3321
6t
Suminislro de energía
eléctricaI nstalaciones eléctricas
Controles, automati-
zación y comunicaciones
25 18
30 76
30 49
Total número de Planos 536 767
rt33
]I .ITUTO MARIO SAMAME BOGCIO
Horas Hombre Acumuladas
DescriPción
. lngeniería Y SuPervisión BISA
- lngeniería Cía. Buenaventura
., Obras en Curso
-, Contratistas Terceros
=r Alquiler EquiPo Pesado
Total Horas ProYecto
Total Julio1999
2,828404
35,387988
2,628
42,235
TotalAcumulado
24,3924,5?O
266,49312,024
8,824
316,253
134
MINERAIEJ INDUSIR'ATTs DEt PERU$rY#'
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CAPITULO V
IxnUSTRHL TT,l\CrÓX DE A{INERALES
I{O METALICOS
Ú Materiales refractarios para la industria
ú Metalurgia de carburo de calcio
ú Obtención de arena limpia para la fabricación de vidrio
o uso industrial de minerales no metálicos y su micronizaciónl
tl Beneficio de sulfato de sodio
ú Beneficio integral de los minerales de una pegmatita
t69
INSTITUTO M,\'R¡I,) SAMAMT BOGCIO
tv.ilateriales refractarios para Ia industriaM. Sc, lng. César E. Calle Casusol '
O ESUMEN
J1/ Los materiares refractarios son productos fabricados con agre-
gadosdemineralesnometálicos,refractariostambién,cuyo fin es almacenar el calor de combustión o de reacción y proteger a
lacarcasadefierrodeloshomosmetalúrgicoseindustrialesdelataquede los metales, de tas escorias fundidas y de los gases de reacciÓn' así
como también, de los gases y cenizas producto de la combustiÓn' ade-
más, de evitar la pérdida de calor a lravés de las paredes de dichos
homos o de cualquier otro equipo industrial'
Enelpasadolosrefractariosfueronconsideradoscomomaterialescru.dos y tradicionales, hoy en día éstos son considerados como productos
altamentecomplejosyextremacJamentesofisticados,cuyomicroestruc-tUraesmuydinámicadebidoaqUesevamodificandoconstantementeaaltas temperaturas durante todo su liempo de vida en operación' Por tal
molivo,demandandelosprofesionalessobrelamateriaelevadoscono-cimientossobrecienciadelosmateriales,métodosdeprocesamienlo,caracterización de propiedades y evaluación de su rendimiento'
* De Refractarios Peruanos S'A'lngeniero quimico (Universidad
- Nacional de Truiillo, 1972). Masterde Clencias en Metalurgia, con
- estudios en Control de Calidad en
el Stevens lnstitute of Technologyde New Jersey. Desde 1990 se
:flcorgd de la SuPerintendencia de
Control de Calidad y Desarrollo'
-í70
!NTRODUCCION
Los materiales refractarios son muy conocidos en el mundo como "el
soldado desconocido de la industria" clebido a que nadie les presta ma-
yoratencióneneldesarrollodelosnuevosprocesosindustrialesnienlaoperación de los procesos de alta temperatura; sin embargo' su impor-
tanciavamásalládeloinimaginable,puessinelloslamodernidadnoexistiría; no habrían aviones, barcos, automóviles' edificios antisísmi-
cos, antenas y satélites para las telecomunicaciones' viajes interespa-
ciales, etc. y, ni siquiera, habrían utensilios de cocina para preparar los
alimentos ni material quirúrgico para salvar vidas humanas'
M¡NERAIIJ ¡NDU'IR W.Es DEL P ERU
Todo ello es posible porque los hornos que se em-
plean para fundir los metales que se usan para los
fines previamenle mencionados tienen' indispensable-
mente, que ser revestidos con los materiales refracta-
rios que correspondan, para llevar a cabo su protec-
ción debida y hacer que los procesos sean viables y
económicos'
HISTORIA
La historia de la manufactura de alta temperatura y
de la tecnología de los refractarios comienza el día en
que elhombre primitivo descubrió elfuego'
Los primeros refractarios usados fueron crisoles de '
roca donde los metales fueron fundidos y luego forja-
dos para obtener las herramientas que cinco milaños
más tarde todavía conocemos' Hoy en día' los refrac-
tarios son fabricados de diferentes materias primas y
en cientos de formas para almacenar el calor y resistir
las altas temperaturas en la manufactura de metales'
vidrios, cemento, cerámica y aún de productos quími-
cos.
Fue la industria del acero la que más inf luenció en el
desarrollo de los materiales refractarios' pues tuvo que
responder rápidamente con el desarrollo de la nueva
tecnologíadeloshomosdehogarabiertoquedejóatrás la tecnología del convertidor Bessmer' con so-
plado de aire, tanto en capacidad como en incremen-
to de temperaturas a niveles sin precedentes'
La capacidad de los ladrillos tradicionales de arcilla
para mantener su estabilidad física y su identidad quí-
mica a tan altas temperaturas de fusión del acero eran
suficientes para calificar las bondades de los materia-
les ref ractarios en ese entonces' pero las nuevas con-
diciones de operación de los hornos de hogar abierto
y la agresividad de las escorias obligaron a la búsque-
da de otros maleriales más resistentes'
Los ladrillos de silice reunieron esas condiciones' te-
niendo, junto con su elevado punto de fusión' más
durabilidad y mejores propiedades' Sin embargo' es-
tos ladrillos tampoco podían resistir el ataque de las
escorias básicas, de allí que aparecieron los ladrillos
de dolomita, magnesita y cromita sólo o combinados;
siendo los dos últimos los que meiores resultados han
dado en los hornos de hogar abierto de acero y' lam-
bién, en los hornos de fusión de cobre'
En la década de 1950, con la aparición del proceso
de conversión de acero vía oxigenación para la pro-
ducción de acero refinado, se dio un gran avance tec-
nológico en el mundo, construyéndose enormes hor-
nos de 50 hasta 300 t, con temperaturas de operación
que superaban los 1650"C' Para ello' los fabricantes
ie refractarios también tuvieron que ponerse a la van-
guardia, manufacturando productos que resistieran
dichas exigencias-
Décadas más tarde, el método de colada continua
delacero demandó también de refractarios de diseño
especial basados en materiales,'tales como: grafito'
aurbón, carburo de silicio, sialón' circón' circona' do-
lomila, sílice electrofundida y espinela de alúmina-
magnesita.
En casi una centuria, los productos refractarios han
mejorado tremendamente en calidad y servicio debi-
do, rambién, a la exigencia de los avances en los pro-
cesosindustriales,enespecial,delospirclrtletalúrgi.cos e, irónicamente, su consumo ha ido dec¡'eciendo
más y más dada su alta competitividad'
Muy a menudo, los refractarios son considerados
como materiales cerámicos tradicionales' sin embar-
go, esta es una definicién muy restringida dado que
Jon materiales verdaderamente técnicos y' algunas
veces, materiales muy sofisticados puesto que no sólo
son usados para revestir los homos' sino tanrbién para
fabricar turbinas, elementos de calentamiento' filtros
y varios elementos estructurales que se emplean para
operar a elevadas temperaturas'
¿OUE SE ESPERA DE LOS MATERIATES
REFRACTARIOS?
Oue of rezcan garantfa y seguridad y que tengan ele-
vaclo renclimiento y baio precio; sin embatgo' dada la
alta competitividad, el consumo de matcriales refrac'
tarios por tonelada de metal fundido ha declinado os-
tensiblemente en el tiempo, a tal punto <1ue muchas
fábricas de refractarios en el mundo han terminado
por desaparecer y otras han tenido que asociarse para
mantenerse en el mercado' No obstante' muchas de
t7t
INSTITUTO MARIO SAMAME 8O6GIO
éstas no han lenido olra opción más que modernizar-
se para poder sobrevivir. Por tal motivo' el elemento
humano involucrado tiene que estar bien preparado y
capacitado en las nuevas tecnologfas para asimilar
con pront¡tud los cambios y las nuevas necesidades
de los usuarios. De igualforma, debiclo a la reorgani'
zación comercial y econÓmica del mundo en un con-
texto altamente globalizado y competitivo y con antici-
pación a la llegada delpróximo milenio, es necesario
y valioso hacer un análisis y una evaluación sobre el
nivel de producción, de investigaciÓn y de enseñanza
de los minerales no metálicos y de los materiales re-
fractarios y cerámicos de alta tecnología que nos per-
mitan salir del subdesarrollo en este campo de tanta '-
trascendencia para la satisfacción de las necesida-
des humanas y para elfuturo delpaís'
Es menester recordar que las industrias del acero'
de la fundición no ferrosa, del vidrio y de la cerámica'
asícomo en hornos industriales de transformación y
calentamiento son, todas ellas, dependientes de la
buena calidad de los productos refractarios y de la
capacidad de innovación de la industria refractaria'
Es el mercado dinámico de refractarios de hoy en
día el que demanda extremadamente el empleo de la
innovación y genera la necesidad de profesionales con
un conocimiento elevado sobre la materia para llevar
a cabo el desarrollo de nuevas materias primas' pro-
ductos de liga y aditivos, formulaciones, procesos in-
dustriales, evaluación y aplicación de ref ractarios'
Por ello, la industria de los refractarios debe mantener
(') Alta ref ractariedad
172
el paso con el patrÓn cambiante de requerimientos de
lasindustriasdelusuario,quieneselqueponeénfasisen la garantfa de la calidad y en el rendimiento del pro-
ducto a nivel satisfactorio' Debido a esto' es necesario
que exista una interacción continua entre las institucio-
nes académicas y la industria de los refractarios para
identificar los tópicos que requieren más énfasis en la
enseñanza y la investigación' En este senlido' deberia-
mos seguir el ejemplo de Brasil, uno de los líderes en
este camPo en América.Y en el mundo'
PBODUCTOS REFRACTARIOS
Refractarios Peruanos S"A', es la empresa más im-
portante del país en este rubro y una de las más im-
portantes de América y-del mundo, no por su volumen
de producción que es baio (12'000 Vaño) debido al
bajo volumen de fabricación nacional de metales' ce-
3- C. Calle: "lndices de calidad: Nuevo método para
optimizar los procesos y la calidad de los ladrillos
refractarios,,. Congreso Alafar" Nov' 15-18 1998'
Lima, PeÚ.
4. C. Calle: "Quick sampling & testing of castables''
UNITECR'93 Congress' Oct. 31-Nov' 3 1993' Sao
Paulo, Brasil.
5. C. Calle: "Ref ractarios para la pirometalurgia"' Ta-
ller de Pirometalurgia, TECSUP. Junio 26-27 1997'
Lima, Peru.
t83
INSTITUTO ] i l ; it lüti6lO
Metalurgia de carburo de calciotng. David W- Carhuaz Silvestre *
l
I presente es un trabajo de consolidación de conceptos y da-
tos técnicos de las tres empresas que existen y existieron de
carburo de calcio en el Perú'
Es un trabajo técnico que está en proceso de ejecución para un manual
de enseñanza dentro de un item de HORNOS INDUSTRIALES que se
dictan en las universidades del Perú'
EnestaocasiÓnpresentoestetrabajoparadisertaciónsobreindustria-lización de los minerales industriales y aplicaciones'
Espero, que este materialsea útil para las especialidades de lngeniería
Metalúrgica, lndustrial, Química' Energética y otros'
CONTENIDO
l.- Historia del carburo de calcio
ll.- Definiciones y características generales
lll.- Metalurgia del carburo de calcio
0.l Materia Prima
0.2PreParación de la carga
0.3Horno eléctrico
0.4Proceso de fabricación delcaÓuro de calcio
0.5Análisis delcarburo de calcio
0.6Rendimiento de materiales y energía
(balance)
lV.- Conclusiones y recomendaciones
I HISTORIA DEL CARBURO DE CALCIO
" 1802, er estadounidense ROBERT HARE produjo aCcidentalmente al
* Consultor metalúrgico Y
ambiental. lngeniero metalurgisla- iÚr'ronc CJrro de Pasco, 1985)'
Postqrado en gestión ambiental en
ia UniversitY of Kent' lnglaterra
t992. Maestría en Minería Y MedioAmbiente en la UNI' Se ha
desemPeñado en diversas
emPresas Y entidades como
rB4
iusionut mezcla de cal, magnesia y antracita con un
soptete oxY-hidrógeno-
" 1836, DAVY, obtuvo una masa f undida de Ca y C'
al contacto con el agua producía gas mal oliente'
.,'1g02, Wóhler obtiene carburo de calcio, al calen-
iur "on
carbón una aleación de cinc y calcio'
" 1892,29 de Agosto el canadiense
lng. THOMAS L. W¡LSON al tratar de
obtener calcio metálico, obtuvo carbu-
ro fundido a partir de la mezcla cal y
carbón mediante la poderosa tempera-
tura del arco eléctrico.
" 1892,12 de Diciembre elfrancés Moissan alefec-
tuar trabajos metÓdicos sobre hornos eléctricos tam-
bién f undiendo la mezcla caly carbón'
" 1956, 21 de Febrero, Produce CAR-
BURO DE CALCIO Por Primera vez en
el Perú la emPresa "ELECTROMETA-
LURGICA HORNOS ELECTRICOS
PERUANOS S.A'ubicado en la Carre-
tera Central Km 65, San Jerónimo de
Surco, Prov. Huarochirí, Departamento
de Lima, diseñado y construido por el
francés lng. Metalúrgico André Boi-
teux. Cap- inicial 3TMD (1 horno), ac-
tual 12 TMD (4 hornos).
o 1963, 7 de Abril, entra en oPeración
la segunda empresa electrometalúrgi-
ca en el Perú ubicado en la Carretera
Panamericana Norte Km 422, en la ciu-
dad de Chimbote, "ElectrometalÚrgica
Nacional S.A.'del GruPo Dibós, tam-
bién diseñado y construido por el lng'
André Boiteux. Para f abricar carburo de calcio, fenoa-
leaciones, cal, oxígeno, acetileno y otros con una ca-
pacidad 10 veces mayor que HEPSA' Cap' inicial y
actual (2 Hornos modernizados) 30TMD'
" 1982, se instala la tercera industria de carburo de
calcio en Lurín - Lima en plena Carretera Panameri-
cana Sur, la empresa CARBOTERMICA S'A' Cap'
inicial 3TMD (1 horno) y actual 6TMD (2 hornos)'
MINERAIJS INDU'I"RI^TI5 ffT PÉP U
DEFINICIONES Y CARACTERISTICAS
GENERALES
2.1 Carburo de calcio
Es el producto que se obtiene de la fusión de una
mezcla de carbón y cal viva (Oxido de Calcio) a una
alta temperatura entre 1800 a 22OO"C en un horno de
arco eléctrico y que, en contacto con agua' genera
gas acetileno (Etino).
2.2 Rendimiento
Es el número de litros de acetileno producidos por
kilogramo de carburo de calcio sumergido en exceso
de agua saturada de acetileno, referidos a 20'C y 760
mmHg sin corrección por la tensión de vapor de agua
correspondiente a dicha temperatura. De acuerdo a
la ubicación geográfica de la empresa variará la alti-
tud s.n.m., temperatura y presión, para dicha correc-
ción utilizarán factor de corrección K.
R=VxK
x ={zoo - N12.4) xo.3BSSr(27"*,1}
Donde; R = Rendimiento en litros de acetileno /Kg de CaC,
V = Volumen se lee directamente en la regla.
K = Factor de corrección, cuando se efectúa
el ensayo a 20eC y 760 mmHg es igual a 1
Nota: Ver diagramas: - Valor de carburo
- Corrección delvolumen de CrH,
2.3 Característícasfísicas
En eslado puro es una masa incolora, transparente cris-
talina. Como producto industrial contiene generalmente
impurezas propias de la materia prima; el color va entre
el gris de grafito y amarillo roiizo pardusco, de calidad
extra; muestra irisaciones. El carburo tiene siempre frac-
tura cristalina presentando superficies recientes y tan pron-
to se altera al aire perdiendo brillo y se cubre con una "
capa de cal polvorienta; de color gris y blanco'
El carburo de calcio enfriado lentamente tiene una
estructura cristalina gruesa con planos de crucero muy
rB5
INSTITUTO 4^HO S^H^HI 8OCCto
bien definidos, y elenfriado rápidamente es muy den_so y finamente cristalino.
El carburo de calcio es insoluble en todos los sol-ventes lradicionales (kerosene, gasolina, elc.), a ex-cepción delagua.
2.4 Sistema CaCr-CaO, punto de fusión
Por exlrapolación de los dos extremos de la curva, sedeterminó los puntos de fusión de los dos compuestos,CaC, y CaO, en 2300'C y 2500"C. El nláximo en el cen-tro de la curva a 1980.C corresponde a un contenido de52.60% de CaC' teniendo en cuenta el promedio de2% de impurezas y al hacer los cálculos para un siste-ma puro, se obtuvo 59.60% de CaC' cifra muy próximaa533% que corresponde alcompuesto CaCr.CaO hastaahora no descrito. Los dos mínimos a 1250"C y 1800.C,con las abscisas en 68% y AS% de CaC' indican quehay dos eutéclicas que el nuevo compuesto forma conCaCry CaO, respectivamente, conespondientes a 69.4%y 36.3% de CaC, para elproducto puro. Se puede decirque la reacción comienza a una temperatura alta de1850"C siendo totalmente endotérmico y arriba de2300"C el CaC, se disocia en carbón y vapor de calcio.La adición de cal en exceso a la mezcla disminuye elpunto de fusión; permitiendo un carburo de TO a BS7":7O-80% calidad Hepsa y Carbotérmica y de 80-85% ca-lidad Ensa.
2.5 Peso específico
A mayor pureza de CaC, menor peso específico.Ejemplo: 5?.0% de CaC, <> p.e. 2.54, BOy" <> Z.gZ,80"/" CaCrlíquido a 2000eC <>p.e.1.84
2.6 Conductivídad eléctríca
Elcarburo de calcio posee alta conductividad eléctri-ca mientras la cal no.
Elcompuesto CaCr.CaO con 52%deCaC, tiene unaresistividad de 0.30 ohmios/cm/cm2y corr B0"A de CaC,a 25"/" es 6 ohmios/cm/cm2.
2.7 Dureza
Las mezclas eutécticas tienen una dureza máxima.
IBó
Elproducto de 80% de CaCr liene una dureza Brinellde 80.
2.8 Composición
El examen microscópico revela claramente tres com_pueslos, CaC. CaCr.CaO y CaO en forma de crista-les negros sobre el fondo más claro de las eutécticas.
2.9 Datostermoquímicos
Calor de formación a 25eC para 100% de CaC, es _14.1 Kcal/mol, de CaO es -.t51.6 Kcal/mol y de COes -26.42 Kcalimol. Donde la ecuación fundamentalde la fabricación de carburo de calcio es endotérmicocomo sigue:
Cal+ Carbón = Carburo de calcio +
Monéxido de carbono (gas)
2.10 Príncipales reaccíones químicas del CaCZ
a.- Con ague: se obtiene el gas acetileno, me_diante reacción exotérmica:
b.- Con nitrógeno: se forma cianamida de calcio (ni-trocal) reacción exotérmica, es una masa aglutinaday dura de color gris negro producido entre 1100 a1200sC. El producto contiene 10"/. de grafito.
c.- Otras reacciones: como acción reductora enla fabricación de siliciuro de calcio.
J\1;
Además en la obtención del magnesio por el proce-
so Murex:
III METALURGIA DEL CARBURO DE CALC¡O
0.1 Materia Prima
Se requiere de una cal de buena calidad' fuente apro-
piada de carbén, energía eléctrica abundante y barato
(es recomendable tener su propia generación eléctri-
ca; hidráulica para ello debe estar ubica cerca a un río)'
a.- Cal (CaO): llamada también como cal viva u
óxido de calcio: es recomendable producir su
propia cal, a fin de que llegue al horno sin ha-
ber sido alectado por la humedad y otras cau-
sas de formación de polvo, como el manejo re-
Petido durante el transPorte'
Características:
Físicas: Granulometría; 19 - 75 mm
Ouímicas: CaO = BO -97%lmpurezas: FerO., forma ferrosilicio y rebaja su
valor comercial.
MgO y AlrOr; ocasiona colada pastosa y viscosa'
FeS, FeSr; el S imPurifica alcarburo'
P; en el acetileno como PH. provoca inflama-
ciones esPontáneas-
As y Sb; en el acetileno ocasionan inflamacio-
nes Y toxicidad.
MgO; 1 .75"/" máx'
SiOr; 2.00% máx.
FerO. + AlrO,; 1.00%
S;0.02% máx.
P; 0.05% máx.
Ratio; 850 -950 Kg/TM de CaC,
b.- Reductor Y aleante
Como fuente de carbono para la reacción' aleación
y resistividad se utiliza diversos materiales' entre ellos
M¡NERA1I5 INDU5TR IATfs DELPERU
se encuenlriñ-coke metalúrgico, coke de petróleo,
carbón vegetal, antracita, etc. La elección depende
principalmente del precio, impurezas y proximidad a
la planta.
b.1 Coke:Elcoke de petróleo es un material de
primera clase, por su bajo contenido de ceni-
zas y su alta resistividad, no se utiliza por alto
precio.
Pero se viene utilizando el coke metalúrgico"
donde posee buena conductividad eléctrica y
propaga mucho el calor, humedad máximo
aceptable 2%, pues de lo contrario apaga a la
caly provoca la formación de polvo, el tamaño
recomendable es 50 - 60o/o menor de la cal' La
elección para su utilización depende de las con-
diciones locales, precio de energía eléctrica e
impurezas de la cal.
Características:
Físicas: Granulometría 8 - 25 mm
Características Químicas: Carbén fijo; 85 - 90%
Cenizas; 10 - 12%
Materia volátil; 1.5 % máx-
S;0.9% max.
Ratio: 550 - 670 Kg/TM CaCr.
b.2 Carbón vegetal: El carbón vegetal es mal
conductor de electricidad, reconcentra mucho
elcalor, circunstancia que resulta favorable para
los hornos de pequeña y mediana capacidad'
Este material ocasiona gran porosidad en la car-
ga, dando asl mezclas sueltas que facilitan el
rápido escape de los gases. La desventaja es
que ocupa mucho espacio y arde con facilidad
en la boca del homo causando desajuste en
los cálculos delbalance metalúrgico y se tiene
que aumentar para compensar. Tenemos una
variedad de carbón vegetal como; algarrobo,
zapote, huarango, etc-, síendo el mejor; alga-
rrobo. Pero por manlener nuestro ecosistema y
evitar tala de árboles no se está utilizando ac-
tualmente. HEPSA utiliza carbonilla (restos de
carbón que utilizan en las pollerfas) en un ran-
go 5 a 10% del coke cuando es necesario'
Caracteríslicas:
tB7
INSTITUTO MAR.IO S^MAHI EOGGIO
Físicas: Granulometría; ligeramenre mayor quJ
la cal 1 I 2-5"(25-1 25mm).
Químicas; carbón fijo: 60%
Humedad: 5% máximo.
Materia volátil: 25"/" máx.
Cenizas: 7% máximo
P: O.1"A
S:0.1%
b.3 Antracita.'Es menos conduclora, pero su
gran densidad hace que los hornos pequeños y
medianos funcionen con cierta irregularidad, for-
man escorias.
Para los Hornos grandes resulta muy apropia-
do la antracita que no contenga más de 5% de
cenizas y 6% de materia volátil'
Características:Físicas: Granulometría; 1lB" a /^" (3 - 7mm)
Químicas: Carbón fiio; 7 O%
Cenizas:12"4Materia volátil: B%
Humedad:5%
3.2 Preparación de Ia carga
Antiguamente, se preocupaban que la cal y el car-
bón, debían ser molidas lo mas finamente posible, para
tener en el horno eléctrico una masa fundida unifor-
me, causó durante mucho tiempo grandes dificulta-
des. El polvo finamente molido cubría los electrodos y
ponían obstáculos al desprendimiento de CO produ-
cido por la reacción.
Era necesario abrir los pasos alCO, hurgando conti-
nuamente la masa. Descuidos en este trabajo provo-
caron desastrosas explosiones, pues el monÓxido de
carbono (CO) arrastraba a menudo grandes masas de
carburo caliente, que a veces producían graves daños
a los operarios. Otra consecuencia dc este inconve-
niente consistía en que debiendo desprenderse el CO
siempre a presión, proyectaban cantidades notables de
polvo fino de mezcla de caly carbón, como polvo vo-
lante.
La mezcla resultante resultaba empobrecida en car-
bón y enriquecida en cambio de impurezas.
Pues, siendo peligro latente para la persona y la es-
tructura de protección, además provocando mayor
consumo de material para el proceso. Realizando
muchas investigaciones se concluye que la granulo'
metría del materialdebe ser ampliada, siendo la mez-
cla de caly carbón en fragmentos de 2 a 3 pulgadas'
Si el reductor es coke, la granulometría debe ser de 1/
4 a 1 pulgada.
Para evitar que la cal se apague y se haga fino es
recomendable mantener alamacenado en tolvas ce-
rradas; como tolva'Trompo', de la cual se extrae lo
necesario para echar al horno eléctrico"
3.3 Horno eléctrico
Debido a los grandes progresos el equipamiento del
horno eléctrico ha variado ligeramente con referencia
al inicio de fabricación del carburo de calcio.
Se ha adoptado la corriente trifásica y un diseño per-
feccionado de los conductores que llevan la corriente
secundaria desde los lransformadores a los electro-
dos, que reduce enormemente pérdidas por reactan-
cia.
Otro desarrollo es el horno de sangría y en determi-
nados casos de sangría continua, la invención del
horno *cerrado" en elcualtodo el CO producido por
la reacción en elhomo es recogido y utilizado, y el uso
general de los electrodos continuos SÓoderberg que
se cuecen solo en el homo durante el proceso.
Algunos de estos perfeccionamientos han hecho po-
sible elconslante aumento en la capacidad del horno'
Desde los primeros homos del tipo de "bloque" de
200-300 Kw hasta los grandes hornos trifásicos ac-
tuales de 25.000 Kw que dan una producción aproxi-
mada de 180 TM de carburo de calcio por día
Aunque elhorno de carburo se ha desarrollado par-
tiendo del horno de arco usual, como se emplea en la
fabricación del acero, no es en realidad un horno de
arco, el horno de carburo con los extremos de elec-
trodos colocados a distancia de 30 cm a 90 cm por
debajo de ta superficie de la carga del horno, esto es
de arco sumergido y una gran parte de calentamiento
se debe a la resistencia que ofrece la carga al paso
IBB
H'NT¡,AITS INDUÍN 1#'I.ES DELPERU
de la corriente. Se emplean voltajes relativamente
bajas (50 a 250 voltios, según el tamaño del horno)' y
corrientes de gran densidad (35.000 a 100'000 ampe-
rios), el factor de potencia, comprendidos entre 0'80 y
0.90 ENSA cuenta con dos hornos monofásicos de
2500 Kw. Trabaja con voltaje de 60-70 voltios, intensi-
dad promedio 40.000 amp- 0-BB factor de potencia'
con capacidad de producción real 1STM/día' c/u' El
horno propiamente dicho tiene una construcción muy
sencilla. Las paredes laterales son de acero revesti-
das con una capa de ladrillos refractarios ordinarios'
la base también es de acero y está cubierto con una
solera. Los orificios para la sangría a través de las
paredes laterales están colocadas encima de solera'
La forma de protección, <<casco> del horno puede ser
rectangular o circular, según la disposición de los elec-
trodos. Para los hornos de pequeña capacidad' diga-
mos de potencias inferior a 5000 Kw, la disposición
mas ventajosa es talvez la monofásica' En estos hor-
nos pueden estar colocados de dos maneras: dos elec-
trodos suspendidos verticalmente o un electrodo ver-
tical y otro en el fondo, que actúa al mismo tiempo
como solera.
Casi todos los hornos grandes usan corriente trifási-
ca y tienen electrodos verticales suspendidos' Los
hornos mas antiguos tienen electrodos en línea y los
de construcción mas moderna tienen colocados en
forma triangular, siendo casi equilátero' En el primer
caso el horno es rectangular y en el segundo caso el
horno es circular o triangular con los ángulos redon-
deados. Casi todo la reacción se produce alrededor
de cada electrodo y debajo de él; hasta una distancia
un poco mayor de 30-40 cm de los electrodos y 30-50
cm por debaio de é1.
En consecuencia, el resto de la carga del homo' com-
prendida entre una zona de reacción y revestimiento
de ladrillos, es la mezcla que ha reaccionado parcial-
mente o no ha reaccionado y actúa como el principal
ref ractorio y aislante calorífico en el horno' Las dimen-
siones del horno dependen, por consiguiente de la can-
tidad de éste materialnecesaria para aislamiento' dada
la capacidad del horno.
En cuanto a tipos de hornos, existen dos:
a) Et homo abiefto.-En elcual el CO formando en
la reacción arde en contacto con el aire en la
parte superior de la carga del horno y se con-
vierte en CO, Que se pierde por la chimenea'
Suele colocaise una campana encima del hor-
no y conectarla a una chimenea para conducir
fuera los gases calienles y el polvo.
b) Horno cerrado.- En el cual se excluye el aire en
la parte superior de la carga y se recogen en
cantidades variables de CO para utilizar poste-
riormente. El tipo de horno cerrado mas mo-
dema se asemeja altipo abierto, salvo que por
encima de la parte superior de ladriltos y una
cubierta enfriada por agua, para excluir el aire
y proporcionar espacio para recogery conducir
fuera el CO.
Con respecto al electrodo, lo ideal, es usar electrodo
continuo Sóoderberg, que se e cuecen por si solos'
Estos electrodos con de carbón rodeada por una en-
voltura de lámina de acero delgada y por lo general
refozada con aletas del mismo material gue se ex-
tienden radialmente desde la envoltura y penetran en
la masa de carbón.
llene 6 a 10 metros de largo, y eltramo inferior de
solo 1.20 a 1.80m que está por debajo de las morda-
zas de contacto (placas y coronas), con un diámetro
de (ENSA 1 m, HEPSA 0.80 m y CARBOTERMICA"
0.80m) varfa de acuerdo a la capacidad del horno'
Los electrodos Sóoderberg se prepara con un tipo
especial de pasta que el fabricante de carburo com'
pra o la produce en caso de ENSA compra de Francia
o Alemania. La pasta está constituida de coke meta-
lúrgico, antracita, brea y alquitrán.
La pasta se alimenta por la parte superior de la cami-
sa de los electrodos, por presión de la columna de la
pasta. El calor producido por el electrodo mas el calor
procedente de la parte superior de la carga del homo,
la pasta se hace mas densa y se va cociendo lenta-
mente a medida que se acerm a las mordazas de con-
tacto.
Por debaio de las placas el eleclrodo es una rnasa
maciza y densa de gran tenacidad.
A medida que se consume el extremo delelectródo
t89
INSTITUTO MARIO SAMAM[, BOCCIO
sumergido, se hace descender 10 cm' cada 8 horas
de trabajo, empleando 1O-15 minutos en cada oportu-
nidad (Ensa) m, B-10 minulos Hepsa y Carbotérmica'
con el fin de mantener sumergida la longitud conve-
niente del electrodo. Al hacer esto, se va soldando la
envoltura de acero en la parte superior del electrodo y
se añade más pasta en bruto. Para descender el elec-
troódo se aflojan los pernos de la mordaza (placas y
coronas) previamenle apagando el homo; una vez con-
cluído se vuelven a apretar las mordazas de conlacto
y se prende el homo tomando poco a poco la potencia
normal para evitar un posible corto circuito entre el
electrodo y las placas; por mal ajuste o pasta f resca'
Para mantener un contacto limpio entre las morda-
zas y la envoltura del electrodo se coloca alrededor
de esta a un espacio de 80 cm por encima de la mor-
cJaza un escudo de polvo, envoltura concéntrica por el
cual se hace circular aire para impedir que el polvo
procedente de la carga del horno se concentren en
los dos cables conectados a torno (equipo Secheron)'
Estos mueven todo el electrodo y pueden operarse
por medio de botones de presión manual o de control
automático mediante reóstatos y transformadores para
mantener un arco eléctrico constante de cada elec-
trodo. ltlterruptores de límite superior e inferior evitan
averías por el movimiento excesivo de los electrodos'
La corriente eléctrica se lleva desde los transforma-
dores, rltte transforman de 13.500 voltios a 60-70 vol-
tios, al horno medianle las barras colectoras de cobre
y la compensación se realiza por el arreglo de los con-
ductores flexibles, que van desde las barras colecto-
ras hasta las mordazas delcontacto de los electrodos
(placas cle electrodos), el anillo que sujeta las morda-
zas (coronas), placas de solera, suelen lener refrige-
ración de agua a razón de 15 litros/minutos |f = 8"C)'
l-as barras colectoras, los radiadores del transfor'
marlttr (lleno de aceite) con enfriamiento con aire fil-
track> vale aclarar que el horno es monofásico' con Iplacas cle electrodos y B placas de solera'
3.4 Proceso de fabricación del
carburo de calcio
a) Diagrama del proceso de fabricación
b) Carguío
En los hornos de gran capacidad la mezcla de caly
carbón es introducido mediante:
Dispositivos mediante una carretilla primero para la
cal, luego el carbón y deja en la boca superior del hor'
no o crisol. Y luego el otro obrero (cargador) provisto
de una palana debe ir introduciendo la carga con todo'
cuidado, cubriendo inmediatamente con mezcla reac'
cionante aquellos sitios donde observe pequeñas lla-
mas mientras donde aquellos otros haya una acumu'
lación de mezcla debe remover la masa con una larga
pala (pértiga), casi siernpre se hace el nuevo carguio
después de la colada (cada hora)'
Por lo general, durante la manipulación que sufren
entre los bísculos definidos de mezcla que hay enci-
ma de los homos, se mezclan en grado suficiente para
que no sea necesario equipo mezclador especial"
La ecuación teórica exige las proporciones de 56 par-
tes de CO por 36 partes de C, pero de cuando en
cuando se modifica la composicién de la carga según
la naturaleza y la pureza de las materias primas' la
proporciÓn ideal práctico es 60 partes de cal por 50
partes de carbón vegetal.
En otros homos, elnivelde la carga delhomo, puesto
mediante una tubería alimentadora que va desde el
depósito de almacenamiento colocado encima del
horno, puesto que la única parte de la carga que llega
a la zona de reacción es la que los electrodos la mezcla
tiene que rastrillarse alrededor de éstos para el
reemplazo. En algunos hornos Qerrados no es
necesario rastrillar la mezcla, porque esta se coloca
discretamente en lorma adecuada con la tubería de
alimentación.
c.- Fusión
La fabricación de carburo de calcio es un proceso
electrotérmico donde entra en consideración alefecto
JOULE.
A medida que la carga desciende va adquiriéndolo
la temperatura de fusión de la cal y esta empieza a
reaccionar con el carbón formando carburo' La nece-
s¡dad mantener una temperatura suf icientemente alta
I90
MINTRAIfS INDUSTR INTS DEL P ERU
se manifiesta en el diagrama de temperatura de fu-
sión y composición del sistema CaCr'CaO' Por otro
lado, una temperatura demasiado alta puede causar
la disociación de una parle del carburo en vapor de
calcio y carbono por encima de 2300"C' La tempe-
ratura probable en la zona de reacción es 2000-
22OO"C, pero la reacción puede empezar a 1850"C'
obteniendo una reducción completa del CaO por el C
según el diagrama de Ellinghan es a 2160"C'
En el núcleo del arco eléctrico llega a una tempera-
tura de 2600"C, en los extrenros delelectrodo de2200-
2400"C, y en los laterales cle 1800-200"C, (a 50 cm
del extremo inferior). Cálculos basados en modelos
matemáticos. Porconsiguiente, el buen funcionamien-
to del horno depende de que se mantgnga cierta con-
centración del calor; esta concentración óptima deter-
mina la intensidad de la corriente y el voltaje por lo
diferentes tipos y también de la distancia entre elec-
trodos y del sistema empleado para manejar el horno
(colada).
Normalmente se fabrica el producto de 80-85% de
CaC, si bien en algunos casos se ha obtenido un pro-
ducto con 95% de CaCr.
Si la carga contiene un exceso de cal el horno fun-
ciona muy bien, la cal rebaja el punto de fusión; las
escorias se disuelven, el horno marcha silenciosamen-
te, el carburo resulta de color amarillo pardusco, de
baja calidad.
Pero con objeto de obtener un carburo de mejor ca-
lidad, para evitar el desgaste de los electrodos (que
son caros); entonces elfuncionamiento del horno es
irregular se forma un carburo viscoso. Para normali-
zar la marcha se añade mas cal o carbÓn y se regula
el voltaie. Suponiendo sin embargo, que las materias
primas es de buena calidad. Puede también ocurrir
una reparación de los componentes de la carga'
Fundiendo la calen los electrodos y manteniéndose
suspendido de los electrodos delcarbón, infusible' sin
llegar al foco de la reacción. Cerciorarse esto por la
marcha y agregando cal se puede seleccionar esto'
Con pequeñas densidades de corriente y baia tem-
peratura asl causadas, se presenta inclusiones de car-
buro a medio formar, que se reconocen por la presen-
cia de gránulos negros en la lechada de cal, una vez
descompuesto el CaC, Por el agua'
El CO asciende a través de la carga del horno y la
calienta. La carga debe ser lo bastante porosa para
que el gas escape su presión normal. De otra mane-
ra, la fusión del gas aumenta hasta el punto en que
vence la resistencia y esto origina bufadas en el hor-
no.
Eslas masas de gas violentamente expulsadas, acom-
pañada quizás por una pérdida brusca de calor, que
altera en las condiciones existentes en la zona de reac-
ción. A veces la bufadas son tan violentas, en especial
ni los electrodos no están suficientemente introducidos
en la masa, que por la parte superior del homo es arro-
jado carburo fundido lo cual puede causar graves acci-
dentes en el personal o averías en el equipo. La causa
de ese fenómeno es la presencia en la carga demasia-
do material fino o polvo. A veces es necesario zaran-
dar la materia prima para separa el polvo; si se obser-
va grandes perturbaciones, en funcionamiento del hor-
no.
La reacción química princiPal es:
cuo,",*3c,,, I| cuc,t,l+cotnl
Al-l = 111.08 Kcal
Según el principio de Le Chatelier la reacción es de
izquierda a derecha que es favorecida manteniendo
una elevada temperatura (por ser reacción endotér-
mica) y una mayor presión (menor volumen molar de
los productos), durante el proceso hay que tener pre-
sente lo siguiente:
1. Cuando mas alto es la temperatura del horno,
mas puro será elcarburo obtenido.
2. La temperatura no debe pasar de 2300"C ya
que a esta te.mperatura la disociaciÓn del car-
buro y la volatización delcalcio son muy eleva-
das
3. Se debe mantener en el homo una presión ma-
yor que la atmÓsfera
4. Se puede añadir siempre en pequeño exceso
de cargo ya que de esta manera, por la con-
t9t
INSTITUTO MARIO SAHAHI 3OCCIO
centrac¡ón favorece la reacción hacia la dere-
cha.
Para conseguir determinada temperatura en el hor-
no debe aumentar la densidad de corriente al crecer
la lensión y disminuir si ésta disminuye.
En conclusión, la producción del carburo de calcio
es esencia de un proceso de arco eléctrico, aunque
también desempeñen en él; cierto papel de calefac-
ción de por resislencia.
Por esto la caída de tensión más esencial y elverda-
dero foco de la reacción hay que buscarlos en la zona
de arco que ocupa un espacio de poca altura debajo
del electrodos. Siendo muy importante la temperatura
y la acción de las masas, donde es posible las siguien-
les reacciones:
CaO + 3C: CaC, + CO
CaO+C<---: Ca+CO
y la disociación CaC, €:? Ca +-2c
d) Sangría
El carguío que se efectúa al homo es más o menos
continua, el carburo formado suele recargarse del hor-
no con interminencias.
Las frecuencias de las sangrías. Colada depende delta-
maño del horno (cada media hora en los homos de más de
1 0,000-1 2,000 Kw. y cada hora en los hornos de pequeña
y mediana potencia) y de la cantidad extraída.
En Europa se sangran algunos hornos trifásicos por
medio de tres piqueros o agujeros de colada, uno si-
tuado frente a cada electrodo, pero lo más general es
tener solamente un orificio de colada.
Se emplea elsistema de sangría eléctrico: un peque-
ño electrodo de coloda está conectado por medio de
flexibles y barra colectora al transformador del horno
y se sujeta en un portaelectrodo colocado en un ex-
tremo de una larga pértiga metálica. El electrodo tie-
ne un diámetro de 6cm,€, BOcm. de largo, enrosca-
ble, de 4 Kg. de peso, de material electrografito en lu-
gar de carbón cocido, a fin de que su tamaño sea pe-
queño y con una buena resislencia mecánica. El con-
192
junto electrodo-pértiga se mueve fácilmente para acer-
car a la piquera (boca) de,colada o alejar de ella. Cuan-
do se coloca elextremo delelectrodo sobre elagujero
de colada, se obtiene un pequeño arco eléclrico con
los electrodos del horno. El calor así producido lunde
en unos cuantos minutos el carburo macizo que llena
la piquera y el carburo f undido sale del horno, en ple-
na colada el colador introduce varilla de hierro para
ayudar su salida. El agujero de colada suele abrirse
hasta un diámetro de 20 cm y el carburo líquido se
deja correr durante 5-10 minutos; depende de la flui-
dez del carburo. Para tapar el agujero de colada se
espera que salga una lengua de llama por éste y será
señalque no hay más carburo fundido dentro del hor-
no, y luego se procede a tapar lanzando contra él unas
palanadas de carburo lrío triturado, una barra de me-
tal redondeada en la punta, denominado "sello". En
lugar de este procedimiento, algunas fábricas usan
un tapén cónico enfriado por agua para colada. Un
procedimiento más reciente consiste en hacer f uncio-
nar el electrodo de sangría desde un pequeño trans-
formador separado.
Cuando se tiene eleclrodo de electrografito, se utili-
za barras de hierro, en su defecto gas oxígeno inyec-
tados con tubo de hierro de Yz".
Pero los resultados no son satisfactorios operacional-
mente, ni económicamente, y, mas aún, con el último
se corre el riesgo a explosiones.
En cada colada de hora en hora (ENSA) se obtiene
500-700 kg" de carburo de calcio, vaciándose en lin-
goteros de hierro fundido de capacidad de 100 Kg'
aprox. c/u, para su fácil desplazamiento se encuen-
tran sobre rieles, se ubica cerca de la zona de chan-
cado, después de media hora de enfriamiento se des-
carga con la ayuda de una polea rodante y tecle (1TM)
a un lugaradyacente altriturador, cabe mencionarque
el carburo sale del homo con una temperatura de 1800
- 2000"C, pero por su pequeñísima conductividad tér-
mica se puede verter en los recipientes indicados.
Si la cal está en notable exceso, el carburo resulta
bastante fluido, su solidificación en la lingotera es cón-
cavo; pero la calidad baja. Mientras predomina elcar-
bón, elcarburo es de consistencia pastosa, forma de
solidificación convexa; calidad alta.
MINEX.AI.E INDUSTRIAI.€J DfI PT¡ U
Ahora bien si poco antes de vaciar el crisol se hace
actuar una corriente muy intensa, el carburo se hace
más fluido, no obstante, ni el paso de la corriente es
demasiado grande, el horno desprende gran cantidad
de vapores y el carburo se hace mal conductor, por-
que la elevada temperatura las descompone. A veces
la operación del sangrado es dificultoso por especial-
mente por la alúmina, magnesia, sílice y además, por
la falta de cuidado en la operación. Pues elcarburo se
solidifica en la piquera del horno (boca de colada),
siendo necesario después emplear toda clase de úti-
les para extraer la masa.
e) Gases
Un progreso considerabie, en lo que a esto se refie-
re, fue el cubrir el crisol con una bóveda donde sólo
queda libre para el paso del electrodo y para la carga
(en ENSA bóveda a B0 cm. arriba de la boca delcrisol
o cuba); los gases son aspirados lateralmente, oca-
La composición típica de los gases es la siguiente:
Además en la fabricación de 1TM de CaC, de 85%de pureza, se pierde por la chimenea 121 Kg. de cal y
23K9. de polvillo de coke o carbón que representa de
3.5 a 5.5% de la carga (materia prima). Eltamaño de
las partículas es menor de 10 micras.
La cantidad de gas liberado es de 15,000 piess
(25Nm3) pro tonelada de carburo producido, y su po-
dercalorífico es aproximadamente 300 Btn/pies3 (1670
Kcal/Nm3).
f) Trituración, Cribado y Envasado
Esta es la etapa final de la manufactura del carburode calcio, todos los bloques "panesn descargados de
los ligontes que se encuentran junto a la chancadorade quijada tipo "Blake" se deja de 3 a 6 horas.
Luego de percatarse su enfriamiento se procede a
COMPOSICION CENTESIMAL DE LOS GASES DEL HORNO DE CAHBURO(Aspirador lateralmente a 10 cm. de los electrodos)
MUESTREO DEL GAS CO, co
65.8
t*
H2
10.8
;
cHn
2.8
IN2
9.2
^
a2
2.4
;
OTROS
5.9Junto a la superficie 3.1
A 30 cm. de profundidad 1.0 0.1
ANAL¡SIS OUIMICO DEL POLVILLO OUE SE DESPRENDE DEL HORNOS DE CARBURO
COMPUESTO o//o
CaO 56.68
sio, 4.00
Al2o3 8.00
FerO. 6.00
sionado por un buen tiro por efecto de una chimenea
de B m. de altura. En otras fábricas antes de dejarlo
en libertad a los gases. Son purificados, filtrándolos
en los canales de tiro, o lavándoles en agua a pesar
de todo el polvillo muy fino de cal y carbón no se pue-
de recoger y escapa. La finalidad perseguiUa al aspi-
rar los gases y dependen del homo, es la de utilizar su
fuerza calorífica y de dar mayor confort a los trabaja-
dores.
COMPUESTO of/o
CaSO. 1.6
C 11.4
HrO 0.4
OTROS 11"92
chancarcon la quebrantadora previamente chancado
manualmente en trozos de 5 a B', la descarga es reci-
bido en un elevador de canjilones con una operación
inclinación de 50'y que alimenta a un TrommelScreenque realiza la siguiente clasificación de acuerdo a la
norma British Estándar 642: 1951.
- Gruesos B0 - 12 (generalmente se rechaza)
- Passing. Clasif. 50 - 80 "
r93
INSTITUTO HARIO SAMAHI BOCCIO
- Passing. Clasif. 25 - 50 "
- Passing. Clasif. 25 - 50 "
Finos < 1Smm (pasan a una zaranda vibratoria de 3'
x 6'de donde se obtiene CaC, de la siguiente
- Passing. Clasif. 7 - 15 mm
- Passing. Clasif. 4 -7 mm
- Passing. Clasif. 1 -4 mm
- Passing. Clasif. 14ND
Finos de rechazo POLVO (sirve para madurar fru-
tas). El carburo triturado y tamizado de granulometría
indicada se envasan en unos cilindros (tambores) de
50 Kg. de capacidad, el tambor pesa 2 Kg, tiene 40
cm ,€ y 60 cm. de altura, hechos en la misma fábrica'
Luego el material envasado se guarda en un lugar
f resco, evitando en lo posible el contacto con el agua'
Se tiene de este modo listo para su comercialización
nacional y de importación.
3.5 Análisis de carburo de calcio
Actualmente, casi lodas las fábricas analizan, por
medio de un barómetro, por ser económica y versátil'
En nuestro caso es de fabricación francesa.
La muestra se saca con una varilla de hierro durante
la sangría, de diferentes lingoteras de donde a simple
vista (por práctica) se deduce si la calidad es alta, me-
dia o baja. Por las formas de depositarse en las lingo-
teras, además si la colada es lluida o viscosa (pasto-
sa).
También se deduce su calidad pro la lorma de frac-
tu-ral si se observa gruesos cristales de color amarillo
latón, con irizaciones azules y rojizas, es buena' Di-
cha muestra obtenida se tritura a una granulometría
de 5-10 mm; se pesan 100 gramos y se introduce len-
tamente en un barómetro de acetileno medio lleno de
agua, dejándolo caer del frasco de hojalata a través
deltubo perfectamente ajustado. El gas pasa primero
por f rasco lavador y luego se mide en un contador de
agua (en ensayos). Para hacer la medida indepen-
diente de la inexactitud del contador, se emplea un
barómetro cuya campana se va elevando pro medio
t94
del manubrio, a medida que se desprende el acetile-
no. Como el desprendimiento ocurre bajo cierto gra-
do de vacío, una vez terminado el desprendimiento
se hace que quede el gas a la fusión atmosférica, aten-
diendo a las indicaciones delmanómetro aplicado ala
campa ( Regla: 1 mm/lt. CrHr/RgCr. Entonces se lee
temperatura y altura barométrica, y se deduce el volu'
men realen Lt. De C, HrlKg. CaCr.
Ejemplo:
Lectura regla : 300
Temperatura : 17"C
Presión (altura barométrica ) = 764 mmHg
Factor fl-abla T Y P) = 1.015
Volumen real = 300 x 1 .015 =3.04.5 litros CrHrlKgCaC,
Apréciase elcarburo pro su destino. El carburo co-
mercial especialmente destinado a la producción del
acetileno, debe dar origen a determinada cantidad de
gas, y, éste debe reunir ciertas condiciones referente
al máximo de impurezas perjudiciales y el mínimo del
acetileno.
Las impurezas pasan en parte alacetileno, obte-
nido del carburo como; hidrógeno fosforado (PH.)e
hidróge-rro siliciado y amoniaco. La existencia de
SH, se prueba mecliante una disolución de aceta-
to de plomo, y de fosfina (PH.) por tratamiento de
una disolución clorohÍ-drica de ClrHg (este ensa-
yo debe realizarse después de haber eliminado el
SHr) o por medio de un papel adquiere un color
pardo hasta negro. La determinación cuantitativa
de S y P se hace oxidando con una disolución al-
calina de bromo y determinado luego los ácidos
H2SO1 ó H3PO. formados. La especificación de
Bristsh Standard es:
S, expresado como HrS f 0.15 (volumen).
P, expresado como PH3 [ 0.06 % (volumen)
As, expresado como ASH3 t 0-001 % (volumen)
N, expresado como NH3 t 0.10 % (volumen)
Cuando entra en contacto el CaC, con el HrO, se pro-
duce los acetileno de alta pureza de acuerdo a la reac'
ción:
Cacr+ 2H2o * CrHr+ Ca(OH),
HINTRAIfJ TNDUSTRI,AI.¡s DTt PER.U
AH = -29.80 Kca.
La reacción química es exotérmica, y el volu-
men del acetileno generado es una medida del
carburo en la industrial preferentemente por el
porcentaje de CaCr. Este volumen procede ser
expendido en : Pie.ilb o lt/Kg. en condiciones nor-
males de temperatura y presión especialmente a
60'F (15.55'C) y 30 pulgadas de Hg' (762 mm
Hg) El carburo comercial produce gasá acetileno
de 4.8 pies3/lb (alrededor de 3OO lt/Kg' Equivale
un 80-85% de CaCr.
Teniendo la densidad estándar del gas acetileno
14.38 pies3/lb, la relaciÓn entre "/. CaCrla producción
del gas acetileno a762 mm. Hg. Y 16"C, según Bri-
tish Standar, se ilustra la siguiente tabla:
Pie3/lb LUKg "/" CaC,
5.841 364.8 100.00
5.0 312.2 85.61
4.9 306.0 83.89
4.8 299.7 82.17
4.7 293.5 80.46
4.6 287.3 78.75
4.5 280.9 77.03
4.4 274.8 75.34
4.3 268.s 73.62
4.2 262.3 71.90
4.1 256.1 70.20
4.0 249.8 68.48
Cabe resaltar, que a menor densidad del CaC, y ma-
yor pureza del CaC, y mayor rendimiento gaseoso'
Durante el análisis en el gasógeno la reacciÓn y ge-
neración del gas es más violenta cuanto más alto es
la pureza del CaC, (Eiernplo de 360 lt CrHrlKg CaC,
reacciona en Yz -3').
Finalmente British Standar indica el rendimiento ga-
seoso del carburo de acuerdo a su granulometría a
16"C y 762 mm Hg.
Teóricamente, 1 kg, de CaC, puro debería producir
349 litros de acetileno (a 0'C solo 760 mm Hg) pero
un buen carburo comercialsolo 300 litros (1 6"Cy762
mm Hg). El Hidrógeno actuando sobre CaC, a tem-
peratura inferiores a220O"C produce cantidades no-
tables de C.Hr.
Elcarburo de calcio puro está formado por 62-5"/"y
37 .5%C. El carbu ro comercial contiene ge neralmente
10-18% de ímpurezas, especialmente con exceso de
cal, como a continuación se muestra:
CaC,CaOCaSi
carP,CaSFeSi
clndeterminable
82.30%14.60%0.06%0.13%0.13%0.72"/"
1-2O"/"
0,80%
3.6 Rendimiento de materiales y energía
(batance)
3.6.1 Análisis químico de la carga
de materiales delhomo
Granulometría BENDIMIENTO
Pie3/lb
tolerancia - 5 7o
GASEOSO
LUkg
15 al 120
7 al 15
4 al7
2 al4
1 al2
4.80
4.64
4.42
4.21
3.98
300
290
277
263
248
olo PASTA
COMPUESTO CAL COKE ELECTROOO
Sio" 1.40 2.61 2.80
Fe,O. 0.41 2.-13 1.50
Arp. 0.41 2.06 _____ lj9CaO 92.73 1.13 0.33
MgO 0.70 0,19__-9 i!sq - 0.99 0'25
S - 0.63 o'€P, o" - o.og o'12
r95
INSTITUIO i ': ', SAI'IAHt BOCCIO
M.i/ 0.69 17.75
82.29 14.98 Kcal/TM CaC, =
0.22 0.22
1000 Kg mol-Kg
1TM 64 KgCaC,
b) Consun'to de energía eléctrica
para producción
CaC, de 82.71"/"
= 0.8271(2018.17)
Kw-hTMCaC, (82.71%)
= 1669.23 Kw-h/TM CaC,
c) Consumo de energía eléctrica para
producir 100% de CaC,
Kcal kw - h
c.Í-.lnde.ter:"
C{1,.
J.O. t'
M.v. :
C.F. :
":1000 kg.:
4.30
Dislribución de la carga de
materiales Para oblener 1 TM
de carburo de catcio,
calculados en base al cuadra anlerior
Materia VolátilCarbono fijo.Oxígeno tomado de la almósfera
1TM
( 11 r.oB kcat )
lTdr.s J1735.625 Kcal/TM CaC, /
E-lcalI cokeI Pasta cJe t'
I Camiscta,' I Energía ek
[:,:::::::
J.O.,7" Ratio típico de la fabricación del
carburo delcalcio, para obtener 1 TM
(KsJl TM) (Ks/Kg)
e Eilectrodo
ta tje Acero
Leléctricade electrodo
913.6
574.3
27.4
1.4
3300 kwh/m
23.26
0.9136
0.5743
0.0270
0.0014
3.30 kwM(go.02326
1735.625 t" a"t, t
_201BKw-hTM CAC,
b.l Consideramos gasto E.E- para llevar
de 25"C a temPeratura de fusión Yreducción de la matería Prima:45% delteóríco Parcial
0.45 x 1669.23 = 151.15 Kw - h /TM CaC,
Además:
b.2 Pérdida por radíación, convección,
conductividad, calor sensible de los
gases Y sangría
s94.00 Kw-h/TM CaC,
b.3 Pérdida en los transfonnadoresprimarios
87.62Kw-hlTM CaC,
kw-h
0.860 kcalTM CAC,
Calidad cl; carburo
82.71"/" CaC, (300 lt CrHzlKg CaCr)
Pérdida del C Por la chimenea(58-8/512-6) 100 = 11'47Vo
Pérdida del CaO Por la chimenea *
(1.61547 '2lr 100 = 0'19%. Bajo, por tener Cal y Coke muyfino y horno
bien cargad
3.6.4 Rendimiento energético
Tenemos la reaccíón PrincíPal
CaO + 3C ---> CaC, + CO
Entalpía:- 1515 o -14.1 -26-42
a) Cálculo de consumo de Kcalen 1 TM
OaC,
196
1"
MINERAÍT5 INDU'IRI,AÍT5 DTt PERU
PROCESO KwH OBSERVACIONES
Fusión 2420.38 73.34 Eficiencia del horno
Pérdidas por radiación, convención, conduc-
tividad, calor sensible de los gases y sangría' 534.00 't 8.00
Pérdida en el transformador (bobina primaria
y secundaria) 87.62 2.66
Pérdida por voltaje, transporte desde el
transformador hasta el horno. 198.00 6.00
CONSUMO TOTAL (Práctico) 3300.00 100
CLASIFICAC¡ON DEL CARBURO DE CALCIO DE ACUERDO
AL TAMIZ ITINTEC
GRANULOMETRIA (mm)
Passing Tamiz; Tolerancia 5%
Retenido por el tamiz; Tolerancia 15%
Rendimiento Promedio
litros CrHrll(g CaC, Tolerancia +- 7"/o
r*t-o tCo,.¡o nioroge* tosforado) determinado por el gas acetileno, % en volumen máximo; 006'
b.4 Pérdída por vottaie, conduccíón
secundaria o transporle de la coriente
(barras, tubos , fusibles Y Placas):
198.00 Kw-h/TM CaC,
Total : b + b.1 + b.2 + b-3 + b'4 = 3300
Kw - h/ TM CaC,
Resumen delconsumo de energía eléctrica total para
producir 1 TM de CaC, de calidad B2-i1%-
197
INST¡TUTO MARIO S^HAMg BOGGIO
Obtención de arena limpia
para la fabricación de vidriolng. Luis Goyena Olivera *
llratamiento de los minerales no metálicos sigue siendo un
área que no ha tenido el auge que debería tener en el Perú, y
esperamos que esto se vaya revirtiendo. Svedala tiene su
mayor ingreso proveniente de la producción de equipos para
el tratamiento de minerales no metálicos que de la minería metálica pro-
piamente dicha. Estamos tratando, como corporaciÓn, aquí en el Perú
(en el resto del mundo no es así) de dar una mayor conciencia de los
potenciales que tenemos en esta área-
Los recursos minerales de arena para la fabricación de vidrio pueden
variar desde rocas consolidadas, lales como tegmatitas o cuarcitas, de-
pósitos semiconsolidados de areniscas o arenas no consolidadas. Por lo
tanto, la preparación del materialdeltamaño correcto (la mayor parte de
los granos de arena debe caer en un rango de 125 a 500 micrones)
puede involucrar desde molienda, control del tamaño del producto para
materiales consolidados a una simple clasificación hidráulica de las are-
nas consolidadas, aunque podría requerirse cierta molienda, aún para
estos materiales no consolidados a fin de incrementar una determinada
fracción de tamaño.
Desde el punto de vista de calidad química de la arena, los depósitos
naturates que c¡"rmplen con las diferentes calidades requeridas son muy
escasos, En este sentido, casi siempre se necesita eliminar algún tipo de
impureza, la cual no se logra mediante los siguientes procedimientos
más comunes:
El primero, es un lavado por fricción para la remosión de cobertura
coloreada de fierro recubierta de materialfino consolidado- Esto básica-
mente se aplica en el caso que se trate yacimientos o pozos de arena
que pueden tener cobertura de material ferroso o de otro tipo de materia-
les o de pigmentos que recubren la superficie de los granos de arena'
t9B
+ De Svedala-Fima.
MINERAIfS INDUÍTRru,E5 DfT PTR U
lnvolucra, en la mayoria de los casos, la utilización de
molienda o de chancado o de algún tratamiento de
fricción conminución del material para lograr disten-
der esta superficie que pueda generar ciertos proble-
mas en el tratamiento, sobre todo en la fabricación de
vidrio u otros Procesos.
En el segundo caso la flotación para la remoción de
micas en unidades coloreadas de feldespatos' En este
caso siempre uno de los elementos presentes en la
mayoría de los yacimientos en todo tipo de yacimien-
tos metálicos o no metálicos, son las micas, los felde-
spatos y otros tipos de micas, los cuales para hacer
una limpieza en la arena en su estado natural y poder
obtener un mayor grado de pureza quitando el ele-
mento contaminante por el peso específico que tiene'
se somete siempre a un proceso de flotación'
En el tercer caso, la separación magnética para la
eliminación de minerales residuales fuertes o débil-
mente magnéticos. Este es otro de los métodos' Es
una forma de eliminar algún elemento contaminante
que pueda ser ferroso o que pueda tener un efecto
negativo en la utilización de los minerales de las are-
nas ya sea en la fabricación de vidrios, o en otro tipo
de aplicación, como puede ser las briquetas para al-
tos hornos, para el uso en altas temperaturas, y otras
de las separaciones electrostáticos y para el acabado
del producto final. En el caso este es una aplicación
cuando se quiere tener un producto altamente fino y
altamente puro para aplicaciones especiales muy
específicas o industriales o de otro tipo'
La selección de las técnicas de separación depen-
derá significativamente de la mineralogía del material
inventado, debiendo, por lo tanto, registrarse varios
procesamientos. La presente exposición ilustra los
diagramas que son empleados en los casos de remo-
sión de ciertas imPurezas.
En el caso específico de la producción de arenas
para la fabricación de vidrio. Hay una serie de dístri-
bución sobre los porcentajes que se necesitan para
tener una buena calidad de vidrio' Generalmente' el
óxido de silicio, en este caso, el cuarzo que es elele-
mento principal, debe tener un 99'5% de pureza para
obtener un producto de muy buena calidad, debe te-
ner un óxido mlnimo de 0'16%, que es un porcentaie
muy bajo, el óxido de fierro no debe pasar de 0.23"/"'
y otros elementos como el cromo' calcio, magnesio,
sodio, deben tener un porcentaje muy reducido.
Esto básicamente porque, por cada impureza que
se pueda encontrar en la combinación al momento de
la elaboración del vidrio, puede generar dos cosas:
- Un elemento de mala calidad, donde no sea mane-
jable, no sea manuable y eleve elcosto de producción
al momento de la fabricación delvidrio.
- Que no sea de la calidad adecuada en cuanto a
resistencia, dureza y a la flexibilidad del material.
En el caso, entrando altratamiento en sí, tocando el
tema de flotación, básicamente encontramos una cel-
da de flotación que tiene mucha similitud y es muy "
parecido a las celdas de flotación de minerales metá-
licos, en el caso de cobre, zinc o plomo o plata' Es
una celda de flotación donde entra la mezcla del mi-
neral ya sea con cierta granulogía, donde la mezcla
que entra es dura. En este caso básicamente es para
tratar de flotar los elementos de baja densidad o de
bajo peso específico. En la parte de la columna cen-
tral hay una inyección de aire y en la parte de la base
hay un cursor difusor que genera una uniformización
de toda la mezcla y, obviamente, con los aditivos y
químicos, esto va a generar una espuma muy densa
y en la parte superior van a separarse los elementos
de bajo peso específico y, la arena ya más o menos
limpia, sale por una cámara de descargar por donde
pasará a un posterior lavado.
En el caso del potasio hay dos celdas de flotaciÓn
primaria, dos celdas donde ingresa la mezcla del ma-
terialde la arena con otros elementos contáminantes'
Hay una flotación y una separación primaria de los
elementos de baia densidad. Posteriormente hay una
limpieza con un clasificador en espiral que, en la me-
dida que ese sistema que va girando y va separando
los elementos de mayor peso específico que es la sf-
lice, y esta pasa a una tercera etapa, donde nueva-
mente se separan los residuales que puedan haber'
En ese caso pasa básicamente para el lavado de mi-
neral de potasio.
El caso de la arena es muy similar, salvo que hay
una etapa previa antes de considerar un material fino
t99
lfis;liUTO i'l;\i lt) J;\MAHE BOCCIO
o limpio, (r) ir,:r llay una celda de f lotación donde ingre'
sa el matori¡l ()ontaminado de sílice u otros maleria'
les. Esta ,l !.t rltapa primaria para flotar los elemen-
los de $i r rr¡¡r5iflad. Hay un clasificador intermedio
donde s 'i lriln los elementos más pesados' Hay
una segr ' r' l,' rlotaciÓfi para quitar los residuales y' fi-
nalmenl, ' .-' tln lavado de arena. Este lavador de
arena e.J r;i i¡rte más usamos en el Perú' Por ejemplo'
para la ;; . i.¡rlción de arena para los agregados de
conslrLlr ' lr;le es un elemento muy común que se
usa en i : l()s proyeclos de conslrucción civil' Hay
un clasii:' r:,, i'.ri (l€ arena y un lavador de arena que es
de tipo ti:,1;ii'ii, que es ligeramente diferente al de cla-
silicación cl{) metales pesados, pero que cumple la
misma lrr,lr;iriil: bota un producto bastante uniforme'
baslantr.' irilil) y con alta resistencia a la compresión'
Finalmeittrl. toilemos la cancha de almacenamiento
para su ¡rosterior uso
Hay otros sistemas de flotación' El de celdas conti-
nuas, cit.t.] son dos etapas diferentes' Una primaria
para boi;li ltls elementos ligeros y otra para quitar ele-
mentos r¡rtÍitticos o soluciones que pudiera contener
la are¡lt itl ilt()lnento que se encuentra en estado na-
turai" {,trrti:i:in puede habertratamiento químico' Ob-
viarncrtlrr, r)ste es un proceso más caro, al intervenir
elemeilt()s c¡uímicos.
En rll r;itso cle la arena fina para cristal o vidrio de
alt¿l c,rll¡ltrt.l iilvolucra una mezcla de estos procesos'
Ol¡v'i;ti rlr-ttltc', el mater¡al es más caro, pero las necesi-
darjes ile caliclad en cuanlo a la producción de arena
lo reqliir-l¡'en así. Hay una flotación de metales o ele-
menlos ligeros o livianos, una clasificación de mate-
riales pesados, hay unos acondicionadores antes del
ingreso de soluciones químicas que pueden contami-
nar al mornento de la fabricación del vidrio'
Hay una clistribución típica de una planta de trata-
miento cle arena. Hay varios modelos' Tenemos una
tolva de alimentación primaria, donde el mineral in-
gresa, en esle caso puede ser de una mina' La pro-
ducción de sílice no necesariamente es de depósitos
aluviales o de olro tipo, puede ser de roca intacta don-
de hay que producir voladuras' Si la calidad del mate-
rial lo justifica la operación, obviamente, sígue ade-
lante. En esle caso se lrata de un material grueso'
donde hay una clasificaciÓn primaria en una zaranda'
donde se separan los elementos finos del grueso' arri-
ba de 2 pulgadas' Esto es en realidad variable en un
esquema general. lngresa a una lriluradora primaria
donde hay una reducciÓn primaria del material' Entra
a una zaranda para sacar el material grueso y entrar a
un segundo ciclo de chancado que puede ser una lri-
turadora de cono' Esa mezcla' reducida a menos 1
pasa a un tratamiento de moliendo' Es un esquema
para cualquier tipo de material' Hay elementos que se
pueden quitar dependiendo del material'
Luego de la molienda entra a una clasificación más
fina y el elemento ya clasificado y puro puede pasar a
una pila de almacenamiento. Luego a una clasifica-
ción secundaria y hay una remolienda en caso de ne-
cesidad de material mucho más fino y hay clasifica-
dor de espiral para el caso que se requiera mayor
pureza del material con clasificadores hidráulicos'
Luego otro espiral para un nuevo tratamiento de ele-
mentos pesados y, finalmente, otra pila'
Hay otro tipo de modelo que existe aquí y en Colom-
bia para la fabricaciÓn de arena para vidrio' Hay una
tolva de alimentación, una clasificación primaria del
material. Ya reducido, pasa a una clasificación en es-
piral. Esta mezcla se envía luego a otra zaranda de
clasificación. Hay una serie de clasificaciones inter-
medias para quitar los elementos gruesos y finalmen-
te hay un citrón que separa la arena de otros elemen-
tos.
Otro de los tratamientos de Svedala consiste en una
clasificación primaria que separa o desecha los ele-
mentos contaminantes con la finalidad de no incré-
mentar el costo. No hace tratamiento de chancado o
molienda. Se da en los yacimientos de arena de ta-
maño uniforme. De aquí pasa la arena a unas celdas
de flotación, donde realiza dos etapas de flotación
seguidas para quitartodos los elementos de baja den'
sidad y de ahf pasa a una bomba que enviará alclasi-
ficador en espiral para poder quitar los elementos pe-
sados y, finalmente, a unos tanques de almacenamien: