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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA PRÁCTICA PROFESIONAL

GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE CVG FERROMINERA ORINOCO

Autor: Br. Ramírez Martínez, Luis A. C.I. 25.267.560

Ciudad Guayana, Septiembre de 2019

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA PRÁCTICA PROFESIONAL

GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE CVG FERROMINERA ORINOCO

Tutor Académico:

Autor:

Msc. Montero, Krishna.

Br. Ramírez Martínezor, Luis A.

Tutor Industrial: Ing. Echenique, Juan.

Ciudad Guayana, Septiembre de 2019.

GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE CVG FERROMINERA ORINOCO

iii

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA PRÁCTICA PROFESIONAL

GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE CVG FERROMINERA ORINOCO

Trabajo

que

se

presenta

ante

el

Departamento de Ingeniería Metalúrgica del Vice-Rectorado Puerto Ordaz como requisito para la aprobación de la Práctica Profesional.

Ciudad Guayana, Septiembre de 2019.

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Ramírez Martínez, Luis Alejandro. C.I. 25.267.560 PRÁCTICA PROFESIONAL Ciudad Guayana, Septiembre de 2019. Pág.77

GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE C.V.G. FERROMINERA ORINOCO C.A.

Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vice-rectorado Puerto Ordaz Departamento de Ingeniería Metalúrgica Departamento de Entrenamiento Industrial.

Tutor Académico: Msc. Montero Krishna Tutor Industrial: Ing. Echenique Juan Referencias Bibliográficas pág.77

Capítulos: I El Problema. II Marco de Referencia. III Aspectos Procedimentales. IV Resultados. Conclusiones. Recomendaciones. Palabras Claves: Fino Sinter, sedimento, Fino Ferrominera 2, tenor.

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA PRÁCTICA PROFESIONAL

ACTA DE APROBACIÓN

Quienes suscriben, tutores académico e industrial, designados para evaluar el Informe de Práctica Profesional presentado por el Br. LUIS ALEJANDRO RAMIREZ MARTINEZ, titular de la Cédula de Identidad V-25.267.560, titulado GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE C.V.G. FERROMINERA ORINOCO C.A., como requisito para la aprobación de la Práctica Profesional, consideramos que este cumple con los requisitos exigidos para tal efecto y por lo tanto lo declaramos APROBADO.

Msc. Krishna Montero

Ing. Juan Echenique

TUTOR ACADÉMICO

TUTOR INDUSTRIAL

Ciudad Guayana, Septiembre de 2019.

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AGRADECIMIENTOS

Primeramente agradezco a mi padre, Alejandro Ramírez quien ha sido mi mentor, por darme la oportunidad de ejecutar la práctica profesional en la empresa. A mi familia por siempre esperar lo mejor de mí. A mis compañeros de clase y pasantía por ser de gran apoyo durante esta etapa. A mi querida tutora académica Msc. Krishna Montero por ser una luz de conocimiento durante este último tramo de la carrera. A mi tutor industrial Ing. Juan Echenique por el apoyo constante para el desarrollo del trabajo en planta. Y muy especialmente a los trabajadores de FMO: Rebeca Rodríguez, Luis Veliz, Luis Reyes Juan Moya, el popular “ Mac gyver” y Elismar.

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INDICE GENERAL

AGRADECIMIENTOS .......................................................................................................... vii INDICE DE FIGURAS............................................................................................................. x INDICE DE GRAFICAS ......................................................................................................... xi INDICE DE TABLAS ............................................................................................................ xii Resumen.................................................................................................................................. 14 Introducción ............................................................................................................................ 15 CAPITULO I .......................................................................................................................... 14 El problema ......................................................................................................................... 14 Planteamiento del problema ............................................................................................ 14 Objetivos ......................................................................................................................... 15 Justificación .................................................................................................................... 16 Alcance ........................................................................................................................... 17 Limitaciones .................................................................................................................... 18 CAPITULO II ......................................................................................................................... 19 Marco Referencial ............................................................................................................... 19 Ubicación geográfica ...................................................................................................... 20 Operaciones..................................................................................................................... 21 Descripción del área de trabajo ....................................................................................... 24 Descripción del trabajo de pasantía ................................................................................ 25 CAPITULO III ........................................................................................................................ 29 Marco Metodológico ........................................................................................................... 29 Actividades ejecutadas .................................................................................................... 29 Técnicas e instrumentos de Recolección de datos .......................................................... 31 Revisión documental ....................................................................................................... 31 Entrevistas no estructuradas ............................................................................................ 32 Instrumentos utilizados para la recolección de datos ...................................................... 32 Procesamiento de la información .................................................................................... 34 Tabulaciones ................................................................................................................... 34 Tipos de análisis a realizar .............................................................................................. 36 Procedimiento experimental ........................................................................................... 37

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CAPITULO IV........................................................................................................................ 50 Resultados ........................................................................................................................... 50 Caracterizar física y químicamente el mineral recuperado FF2 y Sedimento................. 50 Evaluar los parámetros físicos y químicos que influyen en la obtención de una mezcla comerciable de mineral FF2 con Sedimento bajo especificaciones de calidad para FSF 62 Establecer comportamiento de transporte marítimo de las mezclas de FF2 con Sedimento ....................................................................................................................... 71 CONCLUSIONES .................................................................................................................. 75 RECOMENDACIONES ......................................................................................................... 76

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Ubicación geográfica de Ferrominera Orinoco C.A. .................................. 21 Figura 2. Procesamiento del Mineral de Hierro ......................................................... 23 Figura 3 Planta de Pellas ............................................................................................ 23 Figura 4. Cuarteador estático tipo Jones (2019)......................................................... 38 Figura 5. Agitador Ro-tap y tamices ASTM (2019) .................................................. 40 Figura 6. Pulverizadores tipo disco (2019) ................................................................ 42 Figura 7. Artefacto de ensayo para punto de fluidización (2019). ............................. 47

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INDICE DE GRAFICAS

Grafica 1 .Distribución de tamaño de partícula de FF2 .............................................. 55 Grafica 2 Distribución de tamaño de partícula de sedimentos metalizados................ 60 Grafica 3 Granulometría de la mezcla 70% de FF2-30% de sedimento ..................... 67 Grafica 4 Granulometría de mezcla 25% de FF2-75% de sedimento ......................... 68 Grafica 5 Granulometría de mezcla 57 % FF2- 43% sedimento ................................ 69

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INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Formato. Composición química de un subproducto ...................................... 34 Tabla 2 Formato. Comparación de composición química obtenida con especificaciones de calidad. ........................................................................................ 34 Tabla 3. Formato. Distribución granulométrica. ......................................................... 35 Tabla 4. Formato. Simulación de composición química esperada de mezcla de agregados..................................................................................................................... 36 Tabla 5. Formato. Datos de ensayo de punto de fluidización ..................................... 36 Tabla 6. Formato. Análisis granulométrico para mineral recuperado FF2 ................. 40 Tabla 7. Formato. Análisis granulométrico para sedimentos metalizados.................. 41 Tabla 8. Índice de compresibilidad e índice de Hausner ............................................ 46 Tabla 9. Formato. Comparación de humedades experimental, transportable y esperada según especificaciones de calidad. .............................................................................. 49 Tabla 10. Variación de los contenidos de hierro total (FeT), sílice (SiO2) y pérdidas por calcinación (PPC) de muestras de FF2. ................................................................ 50 Tabla 11. Composición química parcial de muestras del mineral recuperado FF2 .... 51 Tabla 12. Porcentajes de fosforo (P), sílice (SiO2) y perdidas por calcinación (PPC) presentes en porción representativa de la pila de FF2 durante su cargamento en camiones. ..................................................................................................................... 51 Tabla 13. Composición química definitiva del agregado FF2 resultante del muestreo en PMH cada 6 mil toneladas métricas. ...................................................................... 52 Tabla 14. Comparación de composición química de muestras tomadas con especificaciones de calidad 2018 para el FF2. ............................................................ 53 Tabla 15. Granulometría experimental del mineral recuperado FF2. ......................... 54 Tabla 16. Comparación entre granulometría esperada y experimental del FF2 ......... 56 Tabla 17. Humedad experimental del FF2 .................................................................. 57 Tabla 18. Comparación de humedad experimental y esperada para el FF2 según especificaciones físicas de calidad 2018. .................................................................... 57 Tabla 19. Composición química definitiva de muestra de sedimentos metalizados. . 57 xii

Tabla 20. Comparación de composición química de sedimentos metalizados con especificaciones químicas de calidad 2019. ................................................................ 58 Tabla 21. Granulometría experimental de sedimentos metalizados............................ 60 Tabla 22. Comparación de granulometría experimental, esperada y máxima de sedimentos metalizados según especificaciones de calidad 2019. .............................. 61 Tabla 23. Comparación de humedad experimental, esperada y máxima de sedimentos metalizados según especificaciones de calidad 2019. ................................................. 61 Tabla 24. Composiciones químicas en función de proporciones de mezclado de FF2 con sedimentos mediante simulación en Microsoft Excel. ......................................... 62 Tabla 25. Relaciones másicas de mezcla experimental de FF2 con sedimentos metalizados.................................................................................................................. 64 Tabla 26. Composiciones químicas de las mezclas experimentales de FF2 con sedimentos metalizados............................................................................................... 64 Tabla 27. Comparación de composiciones químicas de mezclas experimentales y simuladas con especificaciones químicas de calidad para Fino Sinter Ferrominera 2019 ............................................................................................................................. 65 Tabla 28. Comparación de granulometría experimental de mezclas con especificaciones físicas de calidad para FSF 2019. .................................................... 70 Tabla 29. Densidad aparente y compactada de las distintas proporciones estequiometricas de mezclado. ................................................................................ 71 Tabla 30. Propiedades de flujo de las relaciones estequiometricas de mezclado ....... 72 Tabla 31. Resultados de la determinación experimental del punto de fluidización de las distintas relaciones estequiometrias de mezclado.................................................. 72 Tabla 32. Comparación de índices de humedad experimental y transportable con humedad esperada por especificaciones de calidad para FSF. .................................... 73

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA PRÁCTICA PROFESIONAL

GENERACION DE FINO SINTER A PARTIR DE LA MEZCLA DE SUBPRODUCTOS DE CVG FERROMINERA ORINOCO

Autor: Br. Ramírez Martínez, Luis A. Tutor Académico: Msc. Montero V. Krishna I. Tutor Industrial: Ing. Echenique, Juan.

RESUMEN El presente trabajo fue desarrollado en la Gerencia de Calidad de C.V.G. Ferrominera Orinoco, con el propósito de analizar la generación de Fino Sinter (FSF) a partir de la mezcla de subproductos generados en la empresa, bajo las especificaciones de calidad preestablecidas para este producto conforme. En virtud de ello, se caracterizaron física y químicamente los materiales en cuestión Fino de Ferrominera 2 y Sedimento con el fin de evaluar mediante Microsoft Excel las proporciones ideales de mezclado para su posterior ejecución experimental, con base en la calidad física y química esperada para Fino Sinter. Como paso subsiguiente, se establece el comportamiento del transporte marítimo de las distintas proporciones de mezclado, observándose un aumento del Límite de Humedad Transportable a medida que el aporte de Sedimento crece. Finalmente, se concluye que el rango de mixtura óptimo se encuentra en un rango de aporte entre 30% y 43% de Sedimento en una matriz de Fino de Ferrominera 2.

Palabras Claves: Fino Sinter, sedimento, Fino Ferrominera 2, tenor.

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INTRODUCCIÓN

La empresa estatal C.V.G. Ferrominera Orinoco, productora de pellas y briquetas, se caracteriza por la constante generación de material residual con alto potencial comercial, durante sus procesos productivos. Considerables porciones de residuos generados suelen ser finos de mineral rico en hierro, despedido al ambiente, una vez iniciadas las fases de conminución, homogeneización, peletización del mineral y posterior briqueteado del hierro metálico en caliente.

Precisamente, el material fino proveniente del cribado de pellas fuera de especificación, el cual es apilado cónicamente, contiene porcentajes de óxido de hierro que propician a investigar su reutilización en un nuevo proceso, o en su defecto, la comercialización de la pila del material en cuestión. Por otra parte, los sedimentos de finos generados durante el proceso de reducción directa y briqueteado, suelen estar inmersos en caudales de agua utilizados para enfriar briquetas.

Los sedimentos son acreedores de considerables porcentajes de óxido de hierro y metalizado; razón por la cual, se propone homogeneizar y balancear una mezcla entre estos dos residuos que permita aumentar el tenor del producto a generar.

En segundo lugar, el contenido de sílice en las pilas de finos de pellas y sedimentos de finos de briqueta, de ser muy alto, no contribuye a la comercialización de ambos desechos industriales. Vale decir, que el alto contenido de sílice es nocivo para los procesos de reducción directa para obtener hierro metálico, causando obstrucción en los reactores debido a su capacidad para adherirse a los bloques refractarios que los conforman; por ende, este parámetro fuera de los estándares establecidos por la empresa, merma la factibilidad de comercializarse.

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CAPITULO I EL PROBLEMA

Planteamiento del problema

La empresa C.V.G. FERROMINERA ORINOCO es una empresa del estado Venezolano, que tiene como filosofía de gestión extraer, beneficiar, transformar y comercializar el mineral de hierro y derivados, cumpliendo con la normativa legal, los compromisos con sus clientes y los requisitos aplicables relacionados con la calidad, el medio ambiente, la seguridad y la salud ocupacional, así como cumplir con la productividad, calidad y sustentabilidad, abasteciendo prioritariamente al sector siderúrgico nacional, manteniendo relaciones de producción que reconozcan como único valor creador al trabajo y apoyando la construcción de una estructura social incluyente.

La organización cuenta con una Gerencia General de Control de Calidad la cual cuenta con sedes en Puerto Ordaz y Punta Cuchillo para ejercer control de calidad en todos los espacios físicos de la planta. De la gerencia se deriva el departamento de Aseguramiento de la Calidad, además del laboratorio físico y químico. El análisis de los resultados de ensayos químicos y físicos a los que son sometidas las muestras tomadas del proceso productivo de Planta de Pellas, es ejecutado por Aseguramiento de la Calidad, siendo fundamental en la realización de ajuste de parámetros operativos del proceso de peletizacion; de igual manera, en el manejo de especificaciones físicas y químicas del producto que son proporcionadas al cliente.

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Actualmente Aseguramiento de la Calidad, cumple con la función adicional de estudiar el material residual apilado con el objetivo de integrarlo al mercado; consecuente a la interrupción de operaciones de Planta de Briquetas y la necesidad de la empresa de continuar las ventas.

Las pellas quemadas o producto son cribadas con el fin de separarlas de las pellas fuera de especificación, que a su vez, conforman la pila de emergencia. Entre los materiales residuales que componen la pila de emergencia se encuentran las pellas fragmentadas, las pellas con más de un núcleo, o en su defecto, con un radio superior o inferior al estandarizado.

Estos subproductos son transportados a una criba reciclado ra cuya finalidad es separar en función del tamaño de partícula, el mineral de hierro, fragmentos de hierro metalizado adheridos a bloques de refractario (chunk) y pellas quemadas fragmentadas.

Por consiguiente, se recupera mineral de tamaño de partícula inferior a media pulgada denotado en planta por la Superintendencia de Finos y Gruesos como FF2 (Fino de Ferrominera 2): el cual posee una considerable variabilidad de porcentajes de elementos químicos, entre tomas de muestra.

De acuerdo a resultados arrojados por análisis químicos ejecutados por el personal técnico anteriormente, se tiene constancia de la tendencia no lineal entre las distintas muestras tomadas de las pilas de FF2 una vez es cribado. Existe una significativa variabilidad en los contenidos de FeT (Hierro Total) y de SiO 2 (sílice) en análisis químicos realizados con un intervalo de tiempo considerable.

En este sentido, surge la necesidad de homogeneizar y balancear una mezcla de mineral de granulometría fina recuperado de las pilas de

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emergencia, llamado Fino de Ferrominera 2 (en adelante se le hará referencia como FF2), con otros residuos como los sedimentos metalizados de mineral de hierro. Los últimos son provenientes del enfriamiento de las briquetas con agua como refrigerante, cuyo caudal arrastra estas especies, mientras es extraído el calor.

Según análisis químicos previos realizados a los sedimentos, las proporciones medidas de FeT tienen una tendencia lineal y el contenido de SiO 2 en su estructura química, suele ser inferior en comparación con el FF2. Son los anteriormente citados, los compuestos químicos más importantes para definir la calidad y el precio a ofertar de la mezcla de subproducto s.

En síntesis, se propone la mezcla y balance entre ambos materiales recuperados, con el objetivo de obtener una composición química comerciable, tomando en cuenta parámetros físicos como la granulometría, densidad y humedad, para lograr una mezcla producto entre los estándares de calidad establecidos por la empresa para FSF.

Objetivos

Objetivo general

Analizar la generación de Fino Sinter a partir de la mezcla de subproductos de C.V.G. Ferrominera Orinoco.

Objetivos específicos

Caracterizar física y químicamente los subproductos FF2 y Sedimento.

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Evaluar los parámetros físicos y químicos que influyen en la obtención de una

mezcla

comerciable

de

mineral

FF2

con

Sedimento

bajo

especificaciones de calidad para FSF.

Establecer el comportamiento del transporte marítimo de las mezclas de FF2 con Sedimento.

Justificación

C.V.G. Ferrominera Orinoco en aras de aumentar su gama de productos y materia prima a ofrecer en el mercado, apoya la iniciativa de recuperar el material de desecho del proceso, con características físicas y químicas que sustenten su eventual potencial comercial.

En este sentido, la homogeneización de varios tipos de residuos generaría una ganancia monetaria inmediata; tal como, la venta de subproductos o materiales apilados fuera de especificación. El cribado y apilamiento de FF2 representa un pasivo para C.V.G. Ferrominera Orinoco, puesto que requiere su separación de las pellas de las pilas de emergencia; siendo necesaria la contratación de una empresa externa poseedora de la planta tamizadora, externo a la fase de peletizacion llevada a cabo en Planta de Pellas.

Evidentemente, la determinación de una mezcla óptima de FF2 con sedimentos en función de la empresa, se hace con la finalidad de idear un producto de calidad metalúrgica, con posibilidad de reinsertarlo en un proceso de reducción directa externo, tolerante con sus características. La aglomeración y posterior sinterizado de la mezcla generada es técnicamente factible (Cruz 2010), lo que hace posible su comercialización como Fino Sinter Ferrominera (FSF).

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La granulometría demandada por las especificaciones de calidad concernientes al FSF responde a más del 90 % de retenido distribuido entre las mallas nº 100 y nº 200, con tamaños de partícula de 149 micrones y 74 micrones, respectivamente. Químicamente, el contenido de FeT (Hierro Total) debe ser igual o mayor al 62,34% y el contenido de SiO2 (sílice), no debe ser superior al 4,60%.

El límite de humedad transportable en buques es un parámetro físico muy importante a cuantificar para cargas solidas a granel, al existir el riesgo de licuefacción debido a sus partículas finas y humedad entre ellas. La consecuencia directa es el desbalance en alta mar del buque debido a la tensión superficial generada, comportándose la carga como un fluido viscoso.

En la medición y análisis de los parámetros expuestos anteriormente, recaerá el aseguramiento del control de la calidad de la mezcla a proponer; desarrollándose a su vez en el presente informe, una síntesis del conjunto de actividades sistemáticas desarrolladas para comprobar los requisitos de calidad del producto, en la Gerencia de Calidad de C.V.G. Ferrominera Orinoco.

Alcance

La práctica profesional concerniente al informe fue desarrollada en Planta de Pellas de Ferrominera Orinoco ubicada dentro del complejo industrial Punta Cuchillo, en el área industrial Matanzas, estado Bolívar, Venezuela. Específicamente en el departamento de Aseguramiento de la Calidad, con colaboración de los laboratorios físico y químico, pertenecientes a la Gerencia de Calidad.

La práctica desarrollada desde 20 de mayo hasta 20 de septiembre de 2019 se enfoca en el muestreo, caracterización y homogeneización de subproductos de CVG

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Ferrominera Orinoco, con el fin de aumentar su contenido de hierro total y disminuir compuestos que forman parte de la ganga, para cumplir con especificaciones de calidad de Fino Sinter Ferrominera.

Limitaciones

La evaluación de los parámetros físicos y químicos de las mezclas de subproductos se ejecutó con tres muestras representativas. Por otra parte, el comportamiento del transporte marítimo de los agregados se enfocó en el estudio de la capacidad de flujo dentro de la embarcación.

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CAPITULO II

MARCO REFERENCIAL

Descripción de la empresa

La empresa C.V.G. Ferrominera Orinoco C.A. es la gran pionera en el sector siderúrgico del país, encargada de la extracción, procesamiento, comercialización y transporte del mineral de hierro. Inició sus operaciones en el año 1976, como resultado de la nacionalización del hierro en Venezuela, se revocan las concesiones mineras a las trasnacionales Orinoco Minning Company e Iron Mines Company of Venezuela en 1975, que operaban en el país desde principios de los años 50. De la fusión de estas dos ex concesionarias se constituye CVG Ferrominera Orinoco.

En el año 2005, el Gobierno Bolivariano crea, mediante decreto No. 3.430, el Ministerio de Industrias Básicas y Minería (MIBAM). La Corporación Venezolana de Guayana es adscrita, junto con C.S.V. Ferrominera Orinoco, y el resto de las empresas tuteladas a este despacho ministerial.

En 2007, la Industria del hierro pone en funcionamiento la primera fase de Planta de Concentración de Mineral de Hierro, la cual consta de una estación de carga y descarga, sistema de manejo de mineral y patios de apilamiento. El 1 de Junio, OPCO, filial de la corporación japonesa Kobe Steel, realiza la entrega de administración y operación definitiva a Ferrominera Orinoco, y ésta asume Planta de Briquetas de la Corporación Venezolana de Guayana.

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C.V.G Ferrominera Orinoco, exporta mineral de hierro a 12 países ubicados en Europa, Asia y América Latina e igualmente provee de pellas a una acería y cinco plantas de Reducción directa ubicadas en Venezuela. Así mismo tiene una capacidad instalada de Producción de 25 millones de toneladas y una explotación constante de tres de sus minas a cielo abierto ubicadas en el estado Bolívar.

La empresa amplía su radio de acción, ya no sólo incluyendo sus actividades ferromineras, sino también contemplando el suministro de hierro prerreducido, punto de partida ideal para el desarrollo de actividades siderúrgicas tanto en el país como en el extranjero. La Planta de Briquetas tiene una capacidad de producción de 1 millón de toneladas anuales y se adelanta un Proyecto de Modificación y Ampliación que permita elevar su límite a 1,4.

Ubicación geográfica

C.V.G Ferrominera Orinoco C.A., se encuentra ubicada en Venezuela (América del Sur), específicamente en el estado Bolívar. Cuenta con dos centros de operaciones: Ciudad Piar, donde se encuentran los principales yacimientos de mineral de hierro, denominado Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y se llevan a cabo las operaciones mineras incluyendo las actividades de exploración geológica de reservas de mineral de hierro, planificación, desarrollo, explotación de minas y transporte hasta los puertos de procesamiento; y Ciudad Guayana, lugar en el que están las plantas de procesamiento de mineral de hierro, pellas y briquetas, donde se realiza el almacenaje procesamiento y despacho de mineral de hierro y sus derivados; así como el muelle, parte de las operaciones ferroviarias y oficinas principales.

El centro de la operación ubicado en Ciudad Guayana cuenta con dos sedes: La primera ubicada en Puerto Ordaz, sector Campos de Ferrominera, Av. Vía Caracas, donde está la planta de procesamiento de mineral de hierro, Planta de

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Briquetas y oficinas principales; y la segunda Planta de Pellas, parque industrial MINORCA, Sector Punta de Cuchillo.

Figura 1. Ubicación geográfica de Ferrominera Orinoco C.A. Fuente: Intranet Ferrominera Orinoco (2015)

Operaciones

Minería: la producción del mineral de Hierro, se realiza en base a los planes de minas a largo, mediano y corto plazo, los cuales se elaboran tomando como base la cantidad y calidad de las reservas y la demanda exigida por los clientes. Para la evaluación de recursos, planificación y diseño de la secuencia de excavación en las minas se utilizan sistemas computarizados. Entre los procesos que permiten la explotación del mineral de hierro se encuentra:

Exploración: esta consiste en la prospección y exploración de los yacimientos, con el objetivo de identificar la calidad de los recursos así como sus características físicas y químicas.

Perforación: Es una operación que consta de 4 taladros rotativos que perforan huecos con brocas entre 0,11 m y 0,31 m de diámetro a profundidades de 17,5 m.

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Voladura: Se utiliza con explosivos ANFO, sustancia compuesta por 94%de nitrato de amonio, mezclado con 6% de gasoil y el ANFOAL compuesto por 87% de nitrato de amonio, 3% de gasoil y 10% de aluminio metálico.

Excavación: una vez fracturado el mineral por efecto de la voladura, es removido por palas eléctricas desde los frentes de producción.

Acarreo: se cuenta con 22 camiones de 90 toneladas de capacidad que se encargan de acarrear el mineral para depositarlo en vagones góndola ubicados en las plataformas o muelles de carga.

Procesamiento de Mineral de Hierro: Al llegar a Puerto Ordaz los trenes cargados con mineral no procesado proveniente de la mina (todo en uno) con granulometría de hasta 1 mm son seccionados en grupos de 35 vagones, que luego son vaciados individualmente, mediante un volteador de vagones con capacidad para 60 vagones por hora.

Cernido: Luego de la etapa de trituración del mineral, el mineral fino se transporta hacia las pilas de homogeneización y el mineral grueso hacia la Planta de Secado y de allí va a los patios de almacenamiento de productos gruesos.

Homogeneización y Transferencia: En esta etapa, el mineral fino es depositado

en

capas

superpuestas

hasta

conformar

pilas

de

mineral

homogeneizado física y químicamente de acuerdo con las especificaciones de cada producto, de allí el producto es despachado a los clientes o transferido hacia los patios de almacenamiento, los cuales están ubicados como: Pila Norte (Finos), Pila Sur (Gruesos), Pila Principal (Finos y Pellas) y Pila Clientes Locales (Gruesos y Pellas).

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Despacho: El producto destinado para la exportación se encuentra depositado en las pilas de almacenamiento en Puerto Ordaz y la Estación de Transferencia.

Figura 2. Procesamiento del Mineral de Hierro Fuente: Intranet CVG Ferrominera Orinoco (2015)

Planta de Pellas: Esta planta es del tipo “Parrilla – Horno Rotatorio” (Grate – Kiln), proceso Allis Chalmers, inicio sus operaciones en 1992, fue construida inicialmente con una capacidad de producción nominal de 3,3 millones de toneladas por año de pellas para reducción directa y/o para Altos Hornos. La planta y sus productos son 100% propiedad de CVG Ferrominera Orinoco, quien ha contratado los servicios de una empresa operadora (Topp C.A.) para la administración de la planta, la producción, los despachos y el mantenimiento de las instalaciones.

Figura 3 Planta de Pellas Fuente: Intranet CVG Ferrominera Orinoco (2015)

Planta de Briquetas: C.V.G. Ferrominera Orinoco, cuenta con una Planta de Briquetas que se encarga del proceso de reducción directa del mineral de hierro, 23

utilizando una tecnología combinada de MIDREX con LUMMUS. Esta planta, busca la transformación de mineral de hierro a hierro metálico, que se da mediante la presencia de gases reductores como el monóxido de carbono e hidrógeno, el cual en su descarga del reactor MIDREX, es briqueteado en caliente, almacenado y despachado en forma de briquetas.

Etapas del Proceso de Peletizacion Las áreas que comprenden el proceso de producción Planta de Pellas de C.V.G. Ferrominera Orinoco C.A. son:

Área 100: Recepción, Almacenamiento, Recuperación de Mineral. Área 200: Secado y Molienda. Área 400: Mezclado y Humectación. Área 500: Formación de Pellas Verdes. Área 600: Endurecimiento Térmico. Área 700: Almacenamiento, Transporte y Despacho de Producto. Área 800: Recuperación de Materiales.

Descripción del área de trabajo

El departamento de Aseguramiento de la Calidad pertenece a la Gerencia de Calidad de CVG Ferrominera Orinoco. Su función radica en aplicar control de calidad a los productos y subproductos generados por la planta, evaluando parámetros físicos y químicos bajo Prácticas de Trabajo Seguro (PTS), establecidas por la empresa.

Los ensayos normalizados aplicados son fundamentales para cumplir con

las

especificaciones

demandadas

comercialización del producto.

24

por

el

cliente,

concretando

la

Descripción del trabajo de pasantía

El trabajo de pasantía consistió en determinar una mezcla de los subproductos generados por el proceso de peletizacion y de briqueteado, con el fin de minimizar la fracción de ganga y aumentar el tenor hasta niveles comerciales concernientes a estándares de calidad del producto Fino Sinte r Ferrominera.

El mineral recuperado del patio C en Planta de Pellas, el cual una vez cribado se denota como FF2 (Fino de Ferrominera 2), fue mezclado y balanceado con mineral sedimentado de granulometría fina, proveniente de las lagunas producidas por el agua de enfriamiento, en Planta de Briquetas. Las fracciones de óxido de hierro (hematita) y sílice presentes en ambos agregados a balancear, tienen relevancia en el área de comercialización y ventas, puesto que definen el valor del subproducto, proporcionando ganancias monetarias para la empresa, cuanto mayor es el contenido de óxido de hierro; o perdidas si el contenido de sílice es mayor al ofertado usualmente.

Los subproductos a analizar son minerales cuya distribución de tamaños de partículas son muy pequeñas y composición química variable; por tanto, se requiere tomar muestra continuamente. Es pertinente mencionar la importancia de la medición de variables físicas como densidad y humedad para estudiar la capacidad de transporte de la mezcla vía marítima, sin causar desbalances a la nave.

Glosario de términos

Briqueta: bloque solido rico en hierro metálico, resultado de la reacción química entre pellas de mineral de hierro y gas reductor que se desarrolla en reactores de lecho móvil. CVG Ferrominera Orinoco.

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Compresibilidad: es el cambio de volumen que experimenta cuando es sometida a un cambio de presión. Por lo general el volumen disminuye al aplicar una presión sobre un sistema u objeto. Liderfe.com

Conminución: reducción de tamaño de un material y que puede ser aplicado sin importar el mecanismo de fractura involucrado. Procesamiento de minerales (2010).

Cribado: operación de clasificación que permite hacer una separación por tamaños de un mineral mediante una criba, la cual deja pasar los granos de dimensiones inferiores a su abertura, mientras los granos de dimensiones superiores son retenidos y evacuados separadamente. Glosario Servidor Alicante.

Efluentes: Término empleado para nombrar los residuos líquidos o residuos líquidos mezclados con sólidos, que resultan de la combinación de los líquidos o desechos arrastrados por el agua, procedentes de las viviendas y/o industrias, más las aguas subterráneas, superficiales o de precipitación que pudieran agregarse y afectan de algún modo la vida normal de sus correspondientes cuerpos receptores. Cruz (2010).

Ganga: Materia inservible que acompaña a los minerales útiles al extraerlos de la mina. Glosario Servidor Alicante.

Granulometría: medida de las dimensiones y los porcentajes de las partículas o granos de una sustancia granulosa cualquiera, que se aplica a los sedimentos detríticos no compactados. Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

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Hematita: conocida también como óxido de hierro (III), especularita u oligisto, cuya fórmula química es Fe 2 O3 , tiene una masa de 70 % Fe y 30 % O; es paramagnética y aislante eléctrica. Las partículas tienen forma de plaquetas hexagonales u octogonales, variando su color de marrón rojizo (rojo sangre) a negra. Rev. Metal. Madrid, (1998).

Homogenización: mezcla de la molienda para compensar las variaciones de la granulometría y composición química. Servicio Geológico Mexicano.

Subproducto: En cualquier proceso industrial, producto que se obtiene además del principal y que suele ser de menor valor que este. Real Academia Española.

Magnetita: de formula química Fe3 O4, es uno de las dos principales clases de mineral de hierro que se utilizan en la producción de hierro metalico (el otro es la hematita). La mayoría de las enormes reservas de este mineral se encuentran en formaciones de hierro veteadas, de las que gran parte se puede extraer en superficie. Glosario Servidor Alicante.

Pella (pelet): Producto de forma redondeada o de bola, de alta ley en un elemento (hierro, cromo), obtenido en un proceso de aglomeración de sus concentrados de granulometría muy fina. Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

Pérdida por Calcinación (PPC): Es la pérdida en peso expresada como porcentaje, obtenida después de la calcinación de la muestra, a 1000 °C, hasta peso constante. Se debe a la liberación de humedad libre, agua químicamente combinada en la red o como hidróxido, CO2, SO2 y productos pirolíticamente volátiles de cualquier materia orgánica que puede estar presente. Cruz (2010).

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Sedimento: producto natural, en forma de roca no consolidada, que resulta de la precipitación química o de la acumulación, bien sea mediante arrastre o gravitativa, de partículas procedentes de la descomposición de otras rocas, independientemente de cuál sea el tamaño de aquellas. El medio de sedimentación puede ser continental, costero o marino. Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

Subproducto: En cualquier proceso industrial, producto que se obtiene además del principal y que suele ser de menor valor que este. Real Academia Española.

Sinter: consiste en una mezcla de mineral de hierro, coque y un fundente, como por ejemplo la piedra caliza, que se coloca en una cinta transportadora y se inflama. La alta temperatura resultante causa la fusión de los componentes en un clinker poroso pero no su fundición. Glosario Servidor Alicante.

Sinterización: proceso de aglomeración de partículas finas que se unen mutuamente para formar trozos grandes debido a la fusión incipiente de sus bordes por efecto de la alta temperatura. Glosario Servidor Alicante.

Tenor: Porcentaje neto de mineral económicamente recuperable de una mena. Glosario Servidor Alicante.

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CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO

Actividades ejecutadas

Recorrido técnico a la planta e inducción a la normativa de seguridad

Como indica la normativa interna de la empresa, a un nuevo trabajador o practicante profesional se le instruye detenidamente sobre sus responsabilidades en el área de trabajo, posibles riesgos a los que está expuesto y lineamientos de seguridad para disminuirlos.

Posteriormente, se procedió con un recorrido técnico por la mayoría de los espacios físicos de la planta, con el fin de mostrar al practicante el proceso llevado a cabo por la empresa y zonas relacionadas con el trabajo a desarrollar. Este recorrido incluye la visita técnica a Planta de Briquetas ubicada en la ciudad de Puerto Ordaz y Planta de Pellas ubicada en Punta Cuchillo, en las afueras de la ciudad.

Introducción a objetivo principal a cumplir mediante la práctica profesional

Una vez delimitada el área de trabajo, el practicante es introducido a la temática de trabajo a realizar durante su breve estadía en planta. Se le proporciona antecedentes de informes técnicos que garanticen una formulación correcta de la metodología a utilizar por el estudiante. A su vez, se concretan los resultados que debe ofrecer el informe.

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Toma de muestras de minerales recuperados Fino de Ferrominera 2 y sedimentos metalizados

Con el apoyo de personal auxiliar perteneciente al departamento de Aseguramiento de la Calidad de la gerencia de Control de Calidad, fue muestreada la pila de FF2 ubicada en las adyacencias del patio C de recuperación en Planta de Pellas. Posteriormente, en adyacencias a Planta de Briquetas se toma una muestra representativa de los sedimentos metalizados.

Homogeneización y adecuación de la muestra para análisis físico y químico

Las muestras son homogeneizadas de manera independiente con un cuarteador tipo Jones, para disminuir la variabilidad fisicoquímica, garantizando la fiabilidad de los resultados obtenidos. Una vez se tiene una porción representativa de ambos agregados, se procede a una etapa de secado para remitir la muestra a los posteriores análisis correspondientes.

Ejecución de análisis físico

Con supervisión participante de analísticas pertenecientes al laboratorio se procedió a aplicar ensayos que permitieron la evaluación de las características físicas de los agregados muestreados.

Observación de análisis químico

El primer análisis químico ejecutado por los analistas a los agregados, conto con la observación no participante del practicante. El objetivo fue instruirlo del procedimiento, equipos y normas de seguridad aplicadas en el laboratorio.

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Técnicas e instrumentos de Recolección de datos

Para cumplir los objetivos de dicho estudio se emplearon de una serie de técnicas y estrategias, al respecto Arias (2012) señala: “las técnicas de recolección de datos son las distintas formas o maneras de obtener la información y los instrumentos son los medios materiales que se emplean para recoger y almacenar la información.” En tal sentido se empleó la revisión documental, la observación participante y las entrevistas no estructuradas.

Revisión documental

Fue necesario realizar una revisión documental, con el fin de obtener información teórica que permitió respaldar la presente investigación y así brindar resultados satisfactorios al concluir la misma, para ello se consultaron informes técnicos de la empresa, libros, información en Intranet de CVG Ferrominera Orinoco, manuales e información de internet.

Observación participante

Esta técnica permite establecer contacto directo con los distintos componentes del fenómeno estudiado, de manera deliberada y sistemática, es sencilla de aplicar y los resultados que arroja se consideran referencias originales aportadas por el investigador. Según Arias (2012), en el desenlace de la observación participante “el investigador pasa a formar parte de la comunidad o medio donde se desarrolla el estudio”.

Mediante el empleo de esta técnica se pudo recabar información básica con la finalidad de constatar la caracterización física y química de los componentes de la mezcla, mediante las Prácticas de Trabajo Seguro (PTS), por parte del personal técnico de apoyo.

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Entrevistas no estructuradas

Se realizaron entrevistas de manera no estructuradas al personal de la empresa, principalmente a los auxiliares del departamento de Aseguramiento de la Calidad, analistas físicos, químicos y a los jefes de departamentos; esto con el fin de conocer el procedimiento adecuado de muestreo, desarrollo de ensayos físicos y químicos a los que se somete la muestra, además de parámetros de calidad manejados por la Gerencia de Control de Calidad. Arias (2012), ilustra el concepto de la entrevista no estructurada o informal enunciando que “en esta modalidad no se dispone de una guía de preguntas elaboradas previamente, sin embargo, se orienta por unos objetivos preestablecidos”.

Instrumentos utilizados para la recolección de datos

En cuanto a lo referido al instrumento de recolección de datos, (Hurtado, 2012), lo define como “cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener, registrar o almacenar información”. Para lograr los objetivos planteados y cumplir con la metodología establecida fue necesario el uso de los siguientes instrumentos adecuados para la siguiente lista de actividades:

Muestreo de pilas de sedimentos metalizados y agregado FF2

Vehículo Pala minera Guantes de carnaza Bandejas metálicas Bolsas plásticas para muestras Mascarilla Casco

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Preparación de la muestra para análisis físico y químico

Cuarteador estático tipo Jones Horno secador

Determinación de índice granulométrico, densidad y humedad

Tamices ASTM Agitador de tamices Ro-Tap Balanza analítica Vaso de precipitado de 500 mL Utensilios de escritura

Determinación de composición química

Molino pulverizador Reactivos químicos Vasos de precipitado de distintos volúmenes Horno tipo mufla Crisol Titulador con dosificador automático Plancha de calentamiento con baño de arena Baño frío Espectrofotómetro Tubos de ensayos Campana de extracción de gases

Análisis de resultados

Microsoft office: Excel, Word.

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Procesamiento de la información

Los valores obtenidos son producto del muestreo realizado directamente en el área operativa. La información recopilada fue plasmada en tablas de Excel para promediar y determinar la desviación de las mediciones, obteniéndose así características definitivas de los agregados.

Tabulaciones

Son utilizadas tablas para el procesamiento de los resultados de los distintos ensayos físicos y químicos.

La tabla Nº1 expondrá la composición química de los agregados analizados, cuya denotación se hará como subproducto. Se tomaran en cuenta la fecha y el número de muestras analizadas. Los distintos contenidos de elementos y compuestos químicos serán representados con sus respectivos porcentajes de masa existentes en la muestra. Tabla 1. Formato de composición química de un subproducto. Fuente: Autor Fecha Subproducto Numero de muestra % compuesto químico

Por otra parte, las mezclas experimentales y simuladas serán sometidas a un control de calidad físico y químico mediante tablas similares a la Nº 2.

Tabla 2. Formato de comparación de composición química obtenida con especificaciones de calidad. Fuente: Autor Muestra

Subproducto

Autor Especificaciones de calidad

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% Fe(t)

% SiO2

%P

PPC

La distribución del tamaño de partícula se analizara en base a la masa retenida en cada uno de los tamices. Existen diferencias entre algunos de los tamices utilizados para el agregado FF2 y sedimentos metalizados, debido al procesamiento del análisis granulométrico en distintos espacios físicos (FF2 es caracterizado físicamente en Planta de Pellas y los sedimentos metalizados en la Gerencia de Calidad en Puerto Ordaz).

Los análisis realizados al FF2 requieren tamices iniciales de gran abertura por su tendencia a tener fragmentos de pellas en su composición física; sin embargo, coinciden en el uso de tamices finales ASTM nº 100 y nº 200 de aberturas de 149 micras y 74 micras respectivamente. Aquellas partículas menores a 74 micrones (-74) que atraviesen la malla nº 200 serán retenidas en el PAN, último eslabón de la serie de tamices. Tabla 3. Formato de distribución granulométrica. Fuente: Autor Subproducto Nº de Tamiz (abertura en micrones)

Peso retenido (g)

% retenido

N 100 (149) N 200 (74) PAN (-74)

La densidad es determinada para el mineral recuperado FF2 y los subproductos de la reducción directa sedimentos metalizados. Dicha medición se lleva a cabo en dos modalidades: en primera instancia, con el material en su estado granular vertido en el vaso de precipitado; en segunda instancia, con el material compactado dentro del vaso de precipitado.

El recuadro Nº 4 es un formato de composición química esperada de una mezcla en función de las relaciones estequiometricas utilizadas.

35

Tabla 4. Formato de Simulación de composición química esperada de mezcla de agregados. Fuente: Autor Proporción (TM)

%FeT

%SiO2

%P

% PPC

% H2O

FF2:Sedimentos

La recopilación de datos del ensayo para la determinación del punto de fluidización para una carga solida a granel, es facilitada con la utilización de la tabla Nº 5. Nótese que toma en cuenta la humedad extraída (experimental) de la mezcla. Tabla 5. Formato de datos de ensayo de punto de fluidización. Fuente: Autor Mezcla

Humedad

Humedad

Punto de

Límite de

aportada (ml)

extraída (%)

fluidización

humedad

(%)

transportable (%)

Tipos de análisis a realizar

Debido a la existencia de especificaciones de calidad que debe seguir la mezcla de los residuos FF2 y sedimentos metalizados, se ajusta a la metodología a utilizar la implementación del análisis cuantitativo para cumplir con los objetivos establecidos. Las variables analizadas cuantitativamente serán sometidas a técnicas de estadística descriptiva que facilitan su interpretación, con base en resultados obtenidos mediante el procedimiento metodológico próximo a detallar. Según Hernández (1998) “las medidas de variabilidad indican la dispersión de los datos en la escala de medición y responde a la pregunta: ¿Dónde están diseminadas las puntuaciones o valores obtenidos?”. Con base en lo citado, se determinara la variación estándar de las características físicas y químicas de las muestras obtenidas.

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Procedimiento experimental

Con el fin de concretar los objetivos propuestos se siguió el procedimiento experimental expuesto a continuación:

Caracterizar física y químicamente los agregados FF2 y Sedimento

La caracterización física y química es un conjunto de actividades ejecutadas constantemente por la gerencia de Control de Calidad, puesto que asegura la comercialización de productos bajo estándares de calidad. Por consiguiente, son utilizadas instrucciones detalladas de seguridad y correcta ejecución de las actividades, denotadas dentro de la empresa como Practicas de Trabajo Seguro.

Las Prácticas de Trabajo Seguro (PTS), se rigen por la norma venezolana COVENIN

3617:2000.

MINERALES

DE

HIERRO

Y

PRODUCTOS

SIDERÚRGICOS. MÉTODOS DE MUESTREO Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS. El proceso experimental a desarrollarse a continuación, es utilizado de igual manera en ambos subproductos FF2 y sedimentos metalizados.

Necesariamente, una caracterización ajustada a la realidad, requiere un proceso de muestreo en el que la porción de material recolectado sea verdaderamente representativo de la población total.

Con base en lo planteado, se procedió a caracterizar primeramente el mineral recuperado Fino de Ferrominera 2. Su ubicación en primera instancia era en las adyacencias del patio C de Planta de Pellas; una zona de recuperación de subproductos.

El material FF2 se encontraba apilado, por ende, la técnica de muestreo requirió una recolección de material de aproximadamente 15 puntos equidistantes de

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la pila, con el fin obtener una muestra representativa de 15 kilos aproximadamente. Este procedimiento fue llevado a cabo para este material en particular 5 veces.

Para el muestreo de la pila de sedimentos metalizados ubicados en el patio 8 de Planta de Briquetas, se utilizó una metodología similar, obteniéndose una fracción representativa de material de 20 kilogramos aproximadamente. Sin embargo, debido a limitante de reactivos químicos y a una menor variabilidad química de este subproducto, se muestreo una vez.

Las PTS indican que una vez obtenida la muestra es necesaria una etapa de cuarteado y homogeneización. Los laboratorios físicos de la empresa cuentan con un cuarteador estático tipo Jones, propicio para cumplir ambas funciones. El mineral es vertido por la abertura de este equipo, cuya funcionalidad es separar la muestra equitativamente en dos bandejas. Se descarta una.

Figura 4. Cuarteador estático tipo Jones (2019). Fuente: Autor

Para el homogeneizado la muestra es vertida y separada sin descartar material 5 veces. Luego, empieza un descarte progresivo de material al verterse por la abertura del cuarteador y desechando una de las bandejas. Este procedimiento es realizado de 2 a 3 veces. Se requiere obtener una muestra final superior al kilogramo.

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Luego, se separa en dos bandejas en porciones de 900 y 300 gramos para análisis físico y químico respectivamente. Simultáneamente se almacenan testigos experimentales con el material descartado.

Análisis físico

El análisis físico se compone de la determinación de contenido de humedad, granulometría y densidad de la muestra de estudio. Suelen ser comparadas con especificaciones físicas de calidad manejadas por la gerencia A continuación se describe el procedimiento experimental para su determinación:

Humedad Es necesaria una etapa de secado de la porción de 900 gramos para evitar el deterioro prematuro de los tamices ASTM utilizados para el análisis granulométrico. Este proceso dura 4 horas a una temperatura de 100 º C. Con antelación, se apuntan los pesos de la bandeja vacía y de mineral húmedo más bandeja. De esta manera, a la salida del horno, se cuantifica la pérdida de peso del mineral debido a la vaporización de su humedad superficial.

La ecuación 1 es la expresión matemática para la determinación de la humedad de una muestra:

%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

𝑃𝐻−𝑃𝑆 𝑃𝐻−𝑃𝐵

× 100 %

Ec.1

Donde, PH es peso del mineral húmedo más bandeja; PB es peso de bandeja; PS es peso de mineral seco más bandeja.

Granulometría

Extraída la humedad de la muestra, se procede al tamizado para la determinación del índice granulométrico. La clasificación es realizada con tamices ASTM, sin embargo, 39

existen ligeras variaciones en la numeración de las mallas utilizadas con los subproductos FF2 y sedimentos.

Figura 5. Agitador Ro-tap y tamices ASTM (2019). Fuente: Autor

La tabla Nº 6 ilustra cómo serán procesados los datos particularmente para el mineral FF2. Se manejara un recuadro con tres renglones para facilitar el análisis. La tabla 3.7 concerniente a la recopilación de datos para el análisis granulométrico de los sedimentos, guarda similitud con su homóloga, no obstante, se diferencia en la utilización de una malla adicional. Tabla 6. Formato. Análisis granulométrico para mineral recuperado FF2. Fuente: Autor Mallas (Abertura) Peso retenido % Retenido 1/2" (12,5 mm) 3/8" (9,5 mm) 1/4” (6,3 mm) Nº 18 (1,00 mm) Nº 50 (300 µm) Nº 100 (150 µm) Nº 200 (75 µm) PAN

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Tabla 7. Formato. Análisis granulométrico para sedimentos metalizados. Fuente: Autor Mallas (Abertura) Peso retenido % Retenido 1/2" (12,5 mm) 3/8" (9,5 mm) 5/16" (7861 µm) 1/4" (6300 µm) N 6 (3360 µm) N 40 (420 µm) 100 (150 µm) 200 (75 µm) PAN

El proceso de tamizado se desarrolla dinámicamente con un agitador automático Ro-tap. El proceso de agitación dura 7 minutos para ambos agregados.

Se tabulan los pesos de mineral retenido en cada uno de los tamices. Este pesado se hace con la utilización de una balanza analítica. El porcentaje retenido (% Ret) se expresa matemáticamente con la ecuación 2.

% 𝑅𝑒𝑡 =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 (𝑔) ∑ 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 (𝑔)

× 100 % Ec. 2

Análisis químico

Como antesala al análisis químico, se introduce en el horno una porción de 300 gramos de mineral húmedo producto del cuarteado y homogenizado ejecutado en la etapa anterior.

Su estancia en el horno de secado puede reducirse a una hora como mínimo. Una vez seca, es directamente introducida en un pulverizador tipo disco, cuyo

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resultado es una especie con tamaño de partícula inferior a 150 micrones. Son destinados 100 gramos de muestra al laboratorio químico, según las PTS.

Figura 6. Pulverizadores tipo disco (2019). Fuente: Autor

El laboratorio químico de la Gerencia de Calidad, determina para ambos agregados, el contenido de hierro total (FeT), sílice (SiO2), fosforo (P) y pérdidas por calcinación (PPC).

Evaluar los parámetros físicos y químicos que influyen en la obtención de una mezcla comerciable de mineral FF2 con Sedimento bajo especificaciones de calidad para FSF

Posterior al cumplimiento del primer objetivo, se procede con una evaluación de los parámetros físicos y químicos de la mezcla de los agregados caracterizados. Los parámetros químicos pueden simplificarse en contenidos esperados de tenor y ganga de la mezcla en función de los estándares establecidos para Fino Sinter.

Con la utilización de un simulador desarrollado en Microsoft Excel, se plantea la mezcla y balance de cargas de agregados utilizando distintas proporciones, con el

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fin de comparar la composición química esperada con la composición real de la mezcla de agregados.

Obtener un contenido de hierro total igual o superior al 62,34 %, en conjunto con un contenido de sílice no superior al 4,60 %, será la base para ejecutar distintas proporciones de mezclado experimental. Es importante la preponderancia a utilizar no más de un 50 % de sedimentos metalizados, debido al aumento del porcentaje de hierro metalizado en la mixtura, ubicando las características del producto fuera de la especificaciones de calidad (Cruz, 2010).

El balance de masa de manera digital se expresa con la ecuación 3. Estará en función del compuesto químico de aporte y la proporción en toneladas métricas de los subproductos a unificar.

% Compuesto químico =

𝑃𝐹𝐹2∗𝐶𝑜𝑚𝑝+𝑃𝑆𝐸𝐷∗𝐶𝑜𝑚𝑝 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

*100

Ec.3

PFF2= Proporción de FF2 a mezclar en toneladas PSED= Proporción de sedimentos a mezclar en toneladas Comp= % Compuesto químico de aporte Ptotal= PFF2+PSED= Proporción total de la mezcla en toneladas

El resultado de esta ecuación será denotado como el porcentaje de compuesto químico esperado.

Desde luego, serán desarrolladas en la realidad, preferentemente 3 propuestas de mezclado de FF2 y sedimentos metalizados, en vista de la dosificación de reactivos químicos para muestras especiales en la Gerencia de Calidad.

Una vez determinadas las proporciones másicas a evaluar mediante el simulador desarrollado en Microsoft Excel, procede el mezclado físico, análogo a la preparación de muestras expuesto en la etapa anterior. Su desenlace es el siguiente: 43

1. Se toman nuevas muestras de los subproductos FF2 y Sedimento, en un proceso similar al primer objetivo. Son homogeneizadas simultáneamente con un cuarteador estático Jones siguiendo un patrón de proporciones de mixtura previo.

2. Una vez se obtiene la mezcla requerida (al homogeneizar al menos 5 veces), se procede a calcular su humedad introduciendo la muestra en un horno durante 4 horas; es necesaria la utilización de la ecuación 3.1.

3. El análisis granulométrico con la utilización de la ecuación 2, a 900 gramos de la muestra seca y pulverización de una fracción de 300 gramos, es subsiguiente al paso anterior.

4. Finalmente, se tabulan los datos obtenidos y se remite una muestra de 100 gramos de la mezcla pulverizada al laboratorio químico para su análisis.

Finalmente se obtienen 3 mezclas experimentales representativas del comportamiento del tenor y la ganga en función de las proporciones de agregados. Estas serán analizadas en conjunto con las especificaciones físicas y químicas de calidad para FSF.

Establecer el comportamiento del transporte marítimo de las mezclas de FF2 con Sedimento

El paso subsiguiente a los ensayos aplicados en el desenlace de los objetivos anteriores, es establecer la capacidad de transportar la mezcla sin que incida en una inclinación de la embarcación comercial, producto de la licuefacción de la carga. Para ello, se calcula densidad, propiedades de flujo del material y límite de humedad transportable.

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Densidad

Existen dos variaciones manejadas en el laboratorio físico de la Gerencia de Calidad: densidad a granel o aparente y densidad compactada. Ambas son determinadas mediante la utilización de una balanza analítica y un vaso de precipitado.

En primer lugar, la densidad aparente es determinada vertiendo el mineral húmedo (sin secar) en un vaso de precipitado de volumen y peso conocido. Debe introducirse el material sin intervenir en su compactación, hasta llegar a la línea de aforo del vaso de ensayo. Luego, es apuntado el peso final del vaso con el mineral en su estado granular.

En segundo lugar, se realiza el mismo proceso para el cálculo de la densidad compactada. Siendo la diferencia principal, la compactación intencional del mineral dentro del vaso de precipitado y posterior rellenado con más mineral hasta llegar a la línea de aforo. Una vez se tiene el peso final del mineral compactado en el vaso, se procede a calcular la densidad con la ecuación 3.2.

ρaparente o ρcompactada =

𝑀𝑉−𝑃𝑉 𝑉𝑉

Ec. 4

Donde MV= peso del mineral más el vaso de precipitado PV= peso del vaso de precipitado VV = volumen del vaso.

Índice de compresibilidad e índice de Hausner.

El índice de compresibilidad y el índice de Hausner son medidas que expresan la propensión de un polvo a la compresión; como tales, miden la capacidad de asentamiento de un polvo (partículas con radio menor a 500 micrómetros) y permite 45

evaluar su capacidad de flujo. Si bien los subproductos recuperados no entran en esta clasificación, si se espera que una fracción granulométrica importante tenga tamaños de partícula inferior a 420 micrómetros (malla nº 40).

Para calcular el índice de compresibilidad (IC) se aplica la ecuación 5 IC=

100∗(1/ρaparente − 1/ ρcompactada)

Ec. 5

(1/ρaparente)

El cálculo relativo al índice de Hausner (IH) se expresa en la ecuación 6 IH=

(ρcompactada) (ρaparente)

Ec. 6

Posteriormente se hace uso de la tabla 3.8 para el análisis, la cual expresa las propiedades de flujo para especies con una dimensión menor a 500 µm, en función del índice de Hausner e índice de compresibilidad. Tabla 8. Índice de compresibilidad e índice de Hausner. Fuente: Autor Índice de compresibilidad

Propiedades de flujo

Índice de Hausner

5 a 11

Excelentes

1.00 a 1.11

12 a 17

Buenas

1.12 a 1.18

18 a 22

Aceptables

1.19 a 1.34

26 a 31

Pobres

1.35 a 1.45

35 a 38

Muy pobres

1.46 a 1.59

>38

Extremadamente malas

>160

Punto de fluidización de las cargas solidas a granel.

El Código marítimo internacional de cargas sólidas a granel o Código IMSBC (International Maritime Solid Bulk Cargoes Code) establece en el apéndice 2, un ensayo para cuantificar el porcentaje de humedad mínimo para que las cargas con cierta cantidad de partículas finas, se licue provocando su corrimiento a un costado

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del buque y posterior desequilibrio en alta mar. Para estudiar este fenómeno, se desarrolló el ensayo en el laboratorio físico de la Gerencia de Calidad.

El artefacto utilizado (ver figura 6) consta de una plataforma de reducido tamaño, cuya única función es simular el dinamismo de la cargas solidas a granel durante su estancia es los buques de carga.

Figura 7. Artefacto de ensayo para punto de fluidización (2019). Fuente: Autor

La plataforma sube 12,5 mm y se deja caer esta distancia, para luego impactar con un soporte del que esta provista. El desarrollo del experimento puede ilustrarse con los siguientes pasos:

1. La muestra es vertida en un molde y posteriormente apisonada con la ayuda de un mazo (ver figura 6).

2. Se introducen homogéneamente, con la ayuda de un cilindro graduado y una paleta, 25 mL de agua destilada a la muestra.

3. Se golpea ligeramente el molde por el lado hasta que se desprenda de la muestra, la cual quedará en forma de cono truncado sobre el plato de ensayo.

47

4. Inmediatamente después de haber retirado el molde se hará ascender y descender el plato de ensayo hasta 50 veces, impartiéndole una variación de altura de 12,5 mm, a un régimen de 25 veces por minuto. Habitualmente la materia, si su humedad es inferior a la que tendría en el punto de fluidización por humedad, se desmorona y se rompe en fragmentos con las sucesivas caídas del plato (ver figura 7).

5. En este momento se hace parar el plato de ensayo y se vuelve a meter la materia en el recipiente mezclador, al que se añaden por rociado de 5 a 10 ml de agua, o más agua, que se mezcla bien con la materia.

6. Se llena de nuevo el molde y se vuelve a accionar el plato de ensayo, haciendo que experimente hasta 50 caídas. Si aún no se ha logrado el estado de fluidez, se repetirá el proceso con nuevas adiciones de agua hasta alcanzarlo.

7. La muestra húmeda moldeada es observada mientras ocurre el constante impacto de la plataforma con su soporte.

8. La muestra es introducida en el horno por 4 horas para determinar su contenido de humedad.

El porcentaje de humedad es calculado mediante la ecuación 1. El límite de humedad transportable es el promedio de los distintos porcentajes de humedad obtenidos por cada muestra ensayada (véase ecuación 7), con un volumen de agua (mL) distinto. Particularmente, se determinara el punto de fluidización (PF) con 2 ensayos por muestra, primeramente sin aporte húmedo, posteriormente agregando agua destilada hasta alcanzar el punto de fluidización. Finalmente, se promedian 3 humedades obtenidas (sin aporte húmedo, con aporte previo a la licuefacción, con aporte posterior a la licuefacción).

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Figura Nº 7. Plataforma de ensayo de fluidización de cargas a granel (2008). Fuente: Código Marítimo Internacional de Cargas Solidas A Granel

PF =

∑𝑛 𝑖=1 % 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑛

Ec.7

Según el código IMSBC, el límite de humedad para efectos de transporte es un 90% del punto de fluidización, por lo tanto se utiliza la ecuación 3.8 para determinarlo. LHT =0,90*PF Ec. 8

Posteriormente se hace una comparación entre la humedad esperada según especificaciones de calidad, el límite de humedad transportable y la humedad relativa de la mezcla (véase tabla 9). Tabla 9. Formato de comparación de humedades experimental, transportable y esperada según especificaciones de calidad. Fuente: Autor Humedad esperada (FSF)

Mezcla

Humedad

Límite de humedad

experimental

transportable

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CAPITULO IV

RESULTADOS

Caracterizar física y químicamente el mineral recuperado FF2 y Sedimento

Caracterización química del mineral recuperado FF2

Como consecuencia a la limitante de reactivos disponibles para identificar los compuestos químicos, para este caso solo se determinó porcentajes de hierro total, sílice y pérdidas por calcinación. Tabla 10. Variación de los contenidos de hierro total (FeT), sílice (SiO2) y pérdidas por calcinación (PPC) de muestras de FF2. Fecha

Subproducto

Numero de Muestra

%Fe( t )

% SiO2

% PPC

5 de junio de 2019

FF2

I

62,48

3,02

1,82

6 de junio de 2019

FF2

II

61,75

3,20

2,32

7 de junio de 2019

FF2

III

63,15

2,44

2,17

12 de junio 2019

FF2

IV

64,52

2,81

2,12

12 de junio 2019

FF2

V

64,85

2,94

2,37

Se calcula la desviación estándar y promedios de los resultados obtenidos obteniéndose la siguiente composición química (parcial) del agregado FF2 apilado en el patio C de recuperación.

50

Tabla 11. Composición química parcial de muestras del mineral recuperado FF2 Nº de muestras

Subproducto

% Fe(t)

% SiO2

% PPC

5

FF2

63.35

2.88

2.16

Desviación estándar

1,32

0,29

0,22

La desviación estándar como medida de dispersión de datos entre toma de muestra arroja resultados favorables. Es evidente que la baja variabilidad favorece a los porcentajes tabulados de sílice y perdidas por calcinación.

De acuerdo con especificaciones de calidad 2018 para el FF2 manejadas por la gerencia de Control de Calidad, el contenido de hierro total, fosforo y sílice son aceptables. Por tanto, puede decirse que el proceso de muestreo ha sido satisfactorio. Sin embargo, no se tomó una porción representativa interna de la pila debido a la imposibilidad técnica para el momento.

La pila analizada de FF2 es transportada desde Planta de Pellas a los patios de Procesamiento de Mineral de Hierro (PMH), desde donde se organiza la logística concerniente a su comercialización.

El personal perteneciente al departamento de Aseguramiento de la Calidad de la Gerencia de Control de Calidad tomo una muestra interna de la pila una vez la maquina hidráulica (payloader) inicia su cargamento en camiones. Se identifican solo elementos no metálicos debido a la indisponibilidad momentánea de reactivos químicos para determinar los elementos metálicos. Tabla 12. Porcentajes de fosforo (P), sílice (SiO2) y perdidas por calcinación (PPC) presentes en porción representativa de la pila de FF2 durante su cargamento en camiones. Fuente: Gerencia de Calidad Fecha

Subproducto

Numero de muestra

%P

% SiO2

% PPC

27 de Junio de 2019

FF2

I

0.094

6.32

3.42

51

El contenido de sílice aumenta significativamente respecto al determinado anteriormente. Situación que puede ser resultado de una contaminación particular de la muestra con arena, consecuente a su manipulación con maquinaria móvil pesada, entrando en consideración para el análisis, el factor hombre. Se hace necesaria la implementación de análisis químicos adicionales en otras circunstancias, tal como, durante su traslado a otro espacio físico.

Una vez el material es transportado hasta PMH, es muestreado cada 6 mil toneladas métricas con el fin de obtener una porción representativa del agregado FF2. Es lograda la identificación de los compuestos químicos metálicos y no metálicos presentes en el agregado FF2. Utilizando este método son muestreadas 13905 toneladas métricas.

Tabla 13. Composición química definitiva del agregado FF2 resultante del muestreo en PMH cada 6 mil toneladas métricas. Fuente: Gerencia de Calidad Composición química del FF2 Compuesto químico metálico

Porcentaje en masa %

Hierro total (FeT)

61,58

Hierro total base seca

63,81

Oxido de calcio (CaO)

0,03

Alúmina (Al2O3)

1,090

Oxido de magnesio (MgO)

0,030

Oxido de manganeso (MnO)

0,04

Oxido de potasio (K2O)

0,001

Oxido de sodio (Na2O)

0,002

Compuesto químico no metálico Porcentaje en masa % Sílice (SiO2)

4,50

Humedad (H2O)

3,50

Fosforo (P)

0,068

Azufre (S)

0,012

Perdida por calcinación (PPC)

2,85

52

Debido a una mayor fiabilidad de los resultados obtenidos mediante este método, se toma la tabla Nº 13 como la composición química real del mineral recuperado FF2. La tabla Nº 14, ejerce una comparación entre los distintos muestreos procesados y las especificaciones de calidad. Se ha enfocado el análisis en los compuestos de interés para el balance de masa próximo a determinar. Tabla 14. Comparación de composición química de muestras tomadas con especificaciones de calidad 2018 para el FF2. Muestra

% FeT

% SiO2

Autor

63,85

2,88

Gerencia de Calidad (PP) Gerencia de Calidad (PMH)

%P

PPC 2,16

6,32

0,094

3,42

61,58

4,50

0,068

2,85

Min 62,95

Min no

Min no

Min no

aplica

aplica

aplica

Especificaciones de calidad

Esperado

Esperado

Esperado

Esperado

para FF2 2018

64,12

3,20

0,075

3,20

Max no

Max 4,00

Max 0,095

Max 3,50

aplica

El análisis a la muestra tomada por el autor a la pila antes de la intervención mecánica para su traslado a PMH, otorgo al FF2 un alto contenido de hierro total, cumpliendo con el mínimo requerido y acercándose al porcentaje esperado para su comercialización. Análogamente, ocurre para los contenidos de sílice y de elementos orgánicos (delimitados por las pérdidas por calcinación) presentes en el subproducto.

Posterior a la intervención mecánica para su traslado en Planta de Pellas (PP), hay un incremento abrupto de la sílice y las PPC en el segundo muestro (véase tabla Nº14). El contenido de fosforo cuantificado es muy cercano al máximo permisible por las especificaciones de calidad. Dado que estas variables reflejan el contenido de elementos orgánicos en la muestra, es pertinente la asunción de una contaminación de la misma con arena, por tanto, del cargamento. 53

La tabla Nº14 muestra el aumento de la ganga en el mineral incidir directamente en la disminución porcentual del contenido de óxido de hierro recuperable. El tercer muestreo (PMH) evidencia como el contenido de sílice sobrepasa el máximo esperado, mientras el de hierro total apenas es cercano al mínimo esperado. Esta situación afecta negativamente el precio a ofertar por este mineral.

Cabe destacar, que el mineral recuperado FF2 es un subproducto del proceso de peletizacion, siendo así propicio a tener un alto tenor de hierro y aceptables porcentajes de sílice y fosforo (Por debajo de 3 % y 0,075 % respectivamente). En contraparte, su traslado en conjunto con otros subproductos a la criba recicladora, donde es clasificado como FF2, puede incidir en la importante presencia de elementos orgánicos, desde su obtención.

Caracterización física del mineral recuperado FF2

La distribución del tamaño de partícula del FF2 es determinada promediando los resultados de 5 valoraciones físicas. Son obtenidos los datos representados en la tabla Nº 15. Tabla 15. Granulometría experimental del mineral recuperado FF2. Tamiz (abertura µm) % Retenido 1/2" ( 12500)

0,00

3/8" (9500)

0,33

1/4" (6300)

1,05

M 18 (1000)

13,95

M 50 (300)

11,30

M 100 (150)

14,22

M 200 (75)

32,70

PAN (-75)

26,45

54

El porcentaje de mineral retenido no es superior al 35% en ninguna de las mallas. Las partículas del mineral tienden a distribuirse con ligera linealidad a medida que disminuye el tamaño de los orificios de las mallas. Los tamices 1/2” y 3/8” no retuvieron cantidades representativas de material, comprobándose que el mismo es totalmente fino. La Gerencia de Calidad, denota de esta manera al mineral cuya mayor proporción de tamaño de partícula es menor a 9500 µm (malla 3/8”).

Graficando lo expuesto por la tabla Nº 15, se obtiene una curva ilustrativa de la distribución de tamaño de partícula del FF2 con secciones ligeramente lineales. Desde 10000 micras a 1000 micras hay linealidad, sin embargo representa menos del 15 % de la composición física total.

Granulometria de FF2 35 30

20

15 10 5 0 100000

10000

1000 100 10 Tamaño de particula (µm)

% retenido en tamices

25

1

Grafica 1 .Distribución de tamaño de partícula de FF2

A partir de la malla nº 50, hay un crecimiento exponencial del tamaño de partícula retenida en tamices, favoreciéndose esta tendencia a medida que disminuye el tamaño de abertura de las mallas utilizadas. La mayor parte del material tamizado es menor a 150 micrones.

55

La tabla Nº 16 muestra el contraste entre la calidad física esperada para el FF2 y la obtenida experimentalmente. Tabla 16. Comparación entre granulometría esperada y experimental del FF2 Granulometría

% Retenido esperado

% Retenido experimental

Mayor a malla 6 (3360 µm)

No aplica

1,38

Mayor a malla 100 (150 µm)

35

39,74

Menor a malla 100 (150 µm)

65

32,70

Menor a malla 200 (74 µm)

No aplica

26,45

El porcentaje de retenido experimental mayor a la malla 6 (3360 micrones) fue calculado sumando los porcentajes de retenido en los tamices superiores. La obtención de 1.38 % es acorde con la no aplicación de control de calidad física para este tamaño de partícula, puesto que el mineral es de granulometría fina. El retenido esperado de 35 % para mallas superiores a la nº 100 (150 micrones) no guarda gran contraste con el determinado experimentalmente igual a 39,74 %.

Por el contrario, para el material pasante de la malla nº 100 se espera el grueso de la distribución granulométrica, con un porcentaje de 65 %; contrastando en gran medida con el 32,72 % obtenido. Las partículas inferiores a 74 micrones retenidas en el PAN no tienen una fracción concreta esperada; sin embargo, el material analizado tiene una gran tendencia a componerse de ultrafinos demostrado con la importante porción de retenido experimental de 26,45 % que posee esta característica dimensional. Esto tiene relación con el origen mixto del FF2 y su preponderancia a generarse del mineral fino desprendido de las pellas fuera de especificación (pila de emergencia).

La porción de humedad del FF2 se expone en la tabla Nº 18. Es resultado del promedio de 5 muestras secadas al horno.

56

Tabla 17. Humedad experimental del FF2 Fecha

Subproducto

12 de junio de 2018

Nº de muestras

%

Desviación

analizadas

Humedad

estándar

5

4, 18 %

0,64

FF2

La dispersión entre los resultados de humedad determinada entre las distintas muestras es baja. Por lo tanto, el promedio calculado es de gran fiabilidad. La tabla Nº 18 muestra la diferencia entre la humedad experimental y la esperada. Tabla 18. Comparación de humedad experimental y esperada para el FF2 según especificaciones físicas de calidad 2018. Humedad anual esperada

Humedad experimental

6%

4,18 %

La diferencia de aproximadamente 1,82 % de la humedad experimental con la humedad anual esperada para el FF2, puede atribuirse a la variación de las condiciones atmosféricas a las que está expuesto el material durante el transcurso del año. Cabe destacar las pocas precipitaciones durante el periodo de muestreo.

Caracterización química del subproducto Sedimento

Utilizando un procedimiento análogo a la etapa anterior, se procedió a caracterizar el subproducto metalizado. Se determinó los valores de los compuestos más representativos que influyen en el valor comercial de la mezcla a balancear con FF2, expresados en la tabla 4.7. Tabla 19. Composición química definitiva de muestra de sedimentos metalizados. Fecha 1 de agosto de 2019

Subproducto % Fe(t) % SiO2 Sedimentos

67,58

57

2,44

%P

% PPC

0,47

-3,47

Respecto a este subproducto generado en la reducción directa, se espera un porcentaje de hierro metálico (Fe º) de 8% presente en su composición según sus especificaciones de calidad 2019. Sin embargo, debido a la indisponibilidad de reactivos, para este caso se omite su determinación.

A diferencia del análisis previo realizado al FF2, no se tiene información de tomas de muestras del presente año 2019 de los sedimentos por parte de la Gerencia de Control de Calidad; dificultando el análisis de la dispersión de resultados.

Por otra parte, la tabla 4.8, ilustra la comparación de la composición química definitiva con las especificaciones químicas de calidad para los sedimentos. Tabla 20. Comparación de composición química de sedimentos metalizados con especificaciones químicas de calidad 2019. Muestra

Subproducto

% Fe(t)

% SiO2

%P

PPC

Autor

Sedimentos

67,58

2,44

0,47

-3.47

Min 64,00

Min no

Min no

Min no

aplica

aplica

aplica

Esperado

Esperado

Esperado

Esperado

68,00

3,00

0,10

no aplica

Max no

Max 4,00

Max

Max no

0.150

aplica

Especificaciones de

Sedimentos

calidad 2019

aplica

El porcentaje de hierro total determinado está dentro de los parámetros de calidad, ofreciendo un tenor elevado, aun siendo un residuo de la reducción directa. Se cumple con creces el mínimo requerido para su comercialización a precios rentables para la empresa.

Es favorable el contenido resultante de sílice del subproducto, al acercarse numéricamente al porcentaje esperado. Este resultado demuestra la baja perturbación de la composición química original de la pila de sedimentos con materias ricas en 58

sílice presentes en el ambiente. Esta característica es importante para disminuir el aporte de este compuesto para la mezcla, por parte del FF2.

El bajo contenido de elementos orgánicos también puede comprobarse con el nivel obtenido de fosforo. Si bien, no es el porcentaje esperado, numéricamente se aleja de manera considerable del máximo establecido por la Gerencia de Calidad. Este porcentaje no representa un riesgo para un proceso subsiguiente de sinterizado y reducción directa. El fino para sinterizado de FMO puede comercializarse con un índice máximo de fosforo de 0.099%.

Las pérdidas por calcinación (PPC) determinadas en este caso, no tienen un resultado representativo respecto a la presencia de elementos orgánicos volátiles a 1000 º C. La valoración negativa tiene relación con una ganancia de masa de la muestra pos calcinación a esta temperatura de ensayo y responde a un incremento de la densidad consecuencia de su reducción parcial, desde óxido de hierro hematitico a hierro metalizado.

Caracterización física del subproducto Sedimento

El análisis granulométrico se expresa en la tabla Nº 22. Revela la existencia de material de distinto tamaño, siendo predominantes las partículas de 420 micrones. Existe una porción gruesa de la muestra retenida por las mallas de 3/8’ y 1/2’, producto de la aglomeración espontanea de los sedimentos debido a su característicamente alto índice humedad.

Graficando la granulometría experimental se obtiene la curva mostrada en la gráfica 2. La mayor parte del material tiende a retenerse en las mallas nº 40 y nº 100, con aberturas de 420 y 150 micrones, respectivamente. En la curva por debajo 150 micrones, hay un descenso considerable en el porcentaje de retenido en función del tamaño. La malla nº 200, de abertura de 74 micrones no retuvo una cantidad

59

apreciable de material, sin embargo, este subproducto tiene una tendencia lineal creciente a componerse de partículas inferiores a 74 micrones. Tabla 21. Granulometría experimental de sedimentos metalizados Tamiz (abertura µm)

% retenido

½” (12500)

4,21

3/8’’ (9500)

1,92

5/16’’(7861)

1,50

1/4’’ (6300)

1,71

M 6 (3360)

4,65

M 40 (420)

37,76

M 100 (150)

26,82

M 200 (75)

3,36

PAN (-75)

18,07

Granulometria de sedimentos metalizados 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 100000.00 10000.00 1000.00 100.00 10.00 Tamaño de particula en µm

% Retenido en tamices

40.00

0.00 1.00

Grafica 2 Distribución de tamaño de partícula de sedimentos metalizados.

Según las especificaciones físicas de calidad para los sedimentos metalizados 2019, estos no deben estar compuestos por fragmentos gruesos mayores a 9500 micrones (malla 3/8’’); a diferencia de la granulometría obtenida, mostrando la existencia 1,92 % de partículas con esta característica (véase tabla 22).

60

Tabla 22. Comparación de granulometría experimental, esperada y máxima de sedimentos metalizados según especificaciones de calidad 2019. Granulometría de sedimentos metalizados Tamaño de partícula

% Experimental % Esperado % Máximo % Minimo

3/8’’

1,92

No aplica

No aplica

No aplica

1/4’’

1,71

15,00

No aplica

No aplica

-1/4’’

90,66

85,00

No aplica

80,00

Numéricamente el porcentaje de retenido esperado para la malla ¼’’ es alejado del determinado experimentalmente. El retenido en la malla 3/8’’ no es representativo de una fracción gruesa de mineral en su composición física. Su existencia puede ser consecuencia de una aglomeración espontanea a la que es proclive el material debido a su humedad y tendencia a ser mayormente compuesto por partículas de tamaños inferiores a 6300 micrones (malla1/4’’).

Puesto que no hay máximo establecido para el retenido en mallas inferiores a 1/4’’, se infiere que el material cumple con especificaciones granulométricas de calidad.

La humedad experimental se muestra en la tabla 24, ofreciendo un valor propio de su origen como efluente durante la etapa de enfriamiento de las briquetas, posterior a la reducción directa. Cabe agregar las condiciones climáticas húmedas durante el muestreo. Tabla 23. Comparación de humedad experimental, esperada y máxima de sedimentos metalizados según especificaciones de calidad 2019. Fecha

20/7/2019

Subproducto

Sedimentos

% Humedad

% Humedad

% Humedad

experimental

esperada

máxima

10

6

12

61

El valor experimental es 2% menor que el máximo establecido por la Gerencia de Calidad, no obstante, hay una pronunciada diferencia de 4% con la humedad esperada. Los sedimentos metalizados muestreados son propensos a estar fuera de especificaciones de calidad en términos de humedad, dificultando su venta como subproducto. Es evidente la influencia de las condiciones climáticas en esta característica física.

Evaluar los parámetros físicos y químicos que influyen en la obtención de una mezcla comerciable de mineral FF2 con Sedimento bajo especificaciones de calidad para FSF

Posterior a la caracterización física y química de los subproductos, se procedió a simular su mezclado mediante hojas de cálculo de Microsoft Excel (véase tabla 24). Tabla 24. Composiciones químicas en función de proporciones de mezclado de FF2 con sedimentos mediante simulación en Microsoft Excel. Proporción (TM)

%FeT

%SiO2

%P

% PPC

% H2O

FF2:Sedimentos 3 (75%)

1 (35%)

63,08

3,99

0,08

1,27

5,13

7 (70%)

3 (30%)

63,38

3,88

0,08

0,95

5,45

2 (66,67%)

1 (33,34%)

63,58

3,81

0,08

0,74

5,67

1 (50%)

1 (50%)

64,58

3,47

0,09

-0,31

6,75

4 (57%)

3 (43%)

64,15

3,62

0,09

0,14

6,29

2 (40%)

3 (60%)

65,18

3,26

0,10

-0,94

7,40

1 (35%)

3 (75%)

66,08

2,96

0,10

-1,89

8,38

Se observa una tendencia al aumento en el contenido de ganga, representada mayormente por la fracción de sílice; a medida que aumenta la proporción de FF2 se eleva su presencia en la mezcla. Para una relación de 3 toneladas de FF2 por 1 de sedimentos (3:1), puede observarse como el porcentaje de sílice toma el valor de 3,99 %, siendo el contenido más alto de la tabla.

62

Planteando la mezcla con relación 3:2 (66,66 % FF2 con 33,33 % sedimentos), se obtiene una composición química más favorable. Guardando gran similitud con la relación 7:3 (70% FF2 con 30% sedimentos). No obstante, la segunda situación es más favorable para la empresa, debido a un mayor despacho del subproducto FF2 y un porcentaje de hierro total superior.

La adición de sedimentos en mayor proporción estimula la disminución de la ganga y un aumento sustancial del tenor. Por ende, en la composición química perteneciente a la relación 1:3 puede observarse el contenido más bajo de sílice de la tabulación igual a 2,96 %. En contraparte, el contenido de humedad esperado es sumamente alto (8,38 %), fomentando la posibilidad de una humedad superior para la mezcla en la realidad. Lo que incide en la capacidad de transportar la carga, debido al riesgo de licuefacción.

La mezcla con iguales proporciones de ambos subproductos ofrece un tenor aceptable de 64,58% y porcentaje de sílice 3,47 %, haciéndola comerciable. Otro parámetro a tomar en cuenta son las perdidas por calcinación, cuyo índice resultante de la simulación se espera sea influenciado por el cambio de densidad que sufre el óxido de hierro durante su reducción parcial a hierro metálico; esto debilita la posibilidad de comercializar la mezcla en proporciones equitativas.

Debido a fines lucrativos de la empresa y reinserción de la mezcla pos comercialización a un proceso de sinterizado, debe reconocerse la preponderancia a la utilización del FF2 como agregado base de la mezcla y los sedimentos como aporte. Por consiguiente, la mezcla 4:3 (57% FF2 con 43% sedimentos) tiene una mayor factibilidad técnica.

Conforme a lo expuesto anteriormente, son desarrolladas experimentalmente las relaciones de mezclado más representativas para analizar el comportamiento del tenor y la ganga en función de las proporciones de los subproductos. Las

63

composiciones químicas de las mezclas derivadas de la tabla 24 se tomaran como referencia de resultados a esperar de la experiencia. Las relaciones másicas a desarrollar están expuestas en la tabla 25. Tabla 25. Relaciones másicas de mezcla experimental de FF2 con sedimentos metalizados. FF2

Sedimentos

7 (70 %)

3 (30 %)

4 (57 %)

3 (43%)

1 (25%)

3 (75 %)

Nótese que las unidades de masa no son especificadas, puesto que la mixtura puede representarse en gramos, kilogramos, toneladas, etc. Utilizando estas proporciones de mezclado, se obtuvieron las composiciones químicas expresadas en la tabla 26. Tabla 26. Composiciones químicas de las mezclas experimentales de FF2 con sedimentos metalizados. FF2

Sedimentos

% FeT

% SiO2

%P

% PPC

% H2O

4 (57%)

3 (43%)

65,73

4,18

0,084

0,83

8,76

1 (35%)

3 (75%)

66,16

3,92

0,089

0,48

5,81

7 (70%)

3 (30%)

64,43

5,41

0,064

1,49

5,21

Los porcentajes de hierro total son favorables para su comercialización con porcentajes superiores al 64 %; a pesar de ello, la ganga, representada en gran medida porcentual por el contenido de sílice, se ha incrementado considerablemente. No ocurre la misma situación para el contenido de fosforo, el cual guarda similitud en términos porcentuales con su homólogo determinado mediante la simulación en Microsoft Excel (ver tabla 27).

La presencia de elementos orgánicos volátiles a 1000 º C es característica de las tres relaciones másicas. En discrepancia con la simulación en Excel, el índice de

64

PPC concerniente a la relación 1:3 es positivo, influido por la contaminación de las muestras tomadas para el mezclado experimental. Disminuyéndose de esta forma la tendencia a tener un valor negativo por la presencia de sedimentos.

La humedad experimental de las relaciones 1:3 y 7:3 guarda similitud con los índices determinados mediante la simulación. A excepción de la relación 4:3, cuya humedad difiere en gran medida con la humedad de la tabla 4.16, consecuente con el aporte que sufren las pilas de subproductos durante periodos climáticos de abundantes precipitaciones.

La tabla Nº27, ofrece una comparación entre las composiciones químicas experimentales y simuladas con Microsoft Excel, bajo los estándares de calidad para Fino Sinter 2019; sabiendo que la mezcla optima producto será comercializada bajo esta denominación. Se muestran los porcentajes mínimo, esperado y máximo según estas especificaciones químicas. Tabla 27. Comparación de composiciones químicas de mezclas experimentales y simuladas con especificaciones químicas de calidad para Fino Sinter Ferrominera 2019 Mezcla FF2: Sed

% FeT

%SiO2

%P

% PPC

%H2O

4:3 (exp)

65,73

4,18

0,084

0,83

8,76

4:3 (sim)

64,15

3,62

0,09

0,14

6,29

7:3(exp)

64,43

5,41

0,064

1,49

5,21

7:3(sim)

63,38

3,88

0,08

0,95

5,45

1:3(exp)

66,16

3,92

0,089

0,48

5,81

1:3(sim)

66,08

2,96

0,10

-1,89

8,38

Mínimo

62,34

No aplica

No aplica

No aplica

No aplica

Esperado

63,75

3,50

0,090

4,15

6,90

Máximo

No aplica

4,60

0,099

4,60

No aplica

Evidentemente, las mezclas experimentales y simuladas cumplen con el mínimo tenor establecido por las especificaciones químicas de calidad. La mayoría de 65

elementos que forman parte de la ganga se encuentran entre estos parámetros. Siendo la relación de mezclado experimental 7:3 con un porcentaje de sílice de 5,41 %, la única al margen.

El porcentaje de sílice de la proporción de mezclado 7:3 se desvía considerablemente del calculado mediante simulación, haciendo propensa esta relación a ser compuesta por una alta ganga, tomando en cuenta el factor hombre como influyente en las composiciones químicas de los apilamientos de subproductos.

El mayor tenor experimental lo obtuvo la mezcla 4:3, en conjunto con contenidos de fosforo, sílice y PPC dentro de los estándares de calidad química para FSF. Sin embargo, su porcentaje de humedad es considerablemente superior al estandarizado y al simulado, pudiendo tener implicaciones en la transportabilidad de este agregado.

Es notable la predisposición del fosforo a mantenerse en rangos de calidad, teniendo un comportamiento relativamente constante entre las distintas proporciones. No existe un tope mínimo para este elemento, por lo que las tres relaciones experimentales, a diferencia de las simuladas, tienen un contenido de fosforo técnicamente favorable, ligeramente inferior al esperado de 0,090 %.

Según las especificaciones de calidad para FSF, se comercializa con un contenido ideal de elementos orgánicos de 4,15%, siendo el máximo permisible 4,60%. Los índices de PPC obtenidos en la realidad revelan que la presencia de elementos orgánicos es sustancialmente inferior a las estandarizadas. Por tanto, técnicamente las tres muestras experimentales tienen un contenido de elementos orgánicos volátiles dentro de estándares de calidad.

66

El mejor comportamiento respecto a este parámetro lo obtuvo la mezcla 1:3, siendo el menor. Cabe destacar, la influencia del cambio de densidad sufrido por la fracción de sedimento aportada a las distintas muestras, expuesto anteriormente

Ahora bien, físicamente la mixtura de FF2 con sedimento conserva la característica granulometría fina de los agregados de origen. Esto implica una ventaja en cuanto al cumplimiento de estándares de calidad para FSF. La grafica 3 señala los porcentajes de retenido en función de los tamaños de abertura de las mallas de la relación de mezclado 7:3, es decir, 70% de FF2 con 30% de sedimento.

Hay una fracción gruesa importante, representada por la sumatoria de los porcentajes de retenido de mallas cuya abertura es superior a 1/4”. Esto es producto del aporte físico del sedimento debido a su tendencia a la aglomeración y posterior formación de “rocas” (Cruz, 2010). Se observa como aproximadamente el 25 % y 23 % de la muestra tiene un tamaño de partícula de 150 y 420 micrómetros, respectivamente (ver grafica 3).

Granulometria de mezcla 70% FF2- 30% Sedimentos

25.00 20.00 15.00 10.00 5.00

% Retenido en tamices

30.00

0.00 100000

10000 1000 100 10 Tamaño de particula µm

1

Grafica 3 Granulometría de la mezcla 70% de FF2-30% de sedimento

Similarmente, la relación estequiometria de mezclado 1:3, 25% FF2 con 75% sedimento, obtuvo una granulometría cuyos mayores porcentajes de retenido le

67

son conferidos a las mallas Nº 40 y Nº 100 (tabla 4.21). La grafica 4.4 muestra la tendencia a disminuirse la presencia de partículas inferiores a 100 µm.

Los porcentajes de retenido para tamices de abertura mayores a 1/4" son ligeramente superiores a la relación estequiometrica anterior. Esto se debe a una proporción de sedimento superior al 50%.

35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 100000

10000 1000 100 10 Tamaño de particula µm

% Retenido en tamices

Granulometria de mezcla 25 % FF2 - 75% Sedimentos

1

Grafica 4. Granulometría de mezcla 25% de FF2-75% de sedimento

Por consiguiente, para las mezclas 1:3 y 7:3 existe una preponderancia a componerse mayoritariamente por partículas de tamaños iguales o inferiores a 420 micrómetros.

Por otra parte, la relación de mezclado 4:3, tiene una distribución granulométrica ligeramente distinta a las anteriores. En la gráfica 5, existe una menor presencia de partículas gruesas, adquiriéndose valores de retenido cercanos a cero para tamices de abertura mayor o igual a 1/4".

En este análisis granulométrico son también acreedoras de los mayores porcentajes de retenido las mallas nº 40 y nº 100. Gráficamente, es evidente el comportamiento lineal del retenido en función del tamaño de partícula desde 10000

68

µm hasta 150 µm. El bajo porcentaje de material retenido en el tamiz nº 200 (75 µm), es característico de los sedimentos metalizados, tendencia consecuente con la alta proporción utilizada (grafica 5).

50.00 40.00 30.00 20.00 10.00

% Retenido en tamices

Granulometria de mezcla FF2 57 %- 43% Sedimentos

0.00 100000

10000

1000

100

10

1

Tamaño de particula µm

Grafica 5. Granulometría de mezcla 57 % FF2- 43% sedimento

En este sentido, se hace una comparación con las especificaciones físicas de calidad para FSF, haciéndose visible el contraste entre los porcentajes de retenido acumulado (+) y pasante acumulado (-) de las distintas mallas ASTM.

No se espera en lo absoluto la presencia de partículas mayores o iguales a 12,5 mm, por tanto no se aplica (NA) un rango de calidad para esta dimensión; caso paralelo, para las partículas mayores o iguales a 3,36 mm y aquellas que pasan por la malla 200, inferiores a 75 µm. En dichas clasificaciones es indeseada, para efectos de comercialización y posterior sinterizado, la retención de material durante el cribado. En cuanto al retenido parcial en la malla 3/8” se estipula un máximo de 9,00%, no superado por las mezclas 4:3 y 1:3, a diferencia de la relación 7:3, cuya fracción obtenida es apenas 0,5% superior. No es el caso de los retenidos parciales experimentales para la malla nº 6, ofreciendo valores superiores al máximo establecido. Siendo el más alejado el retenido concerniente a la relación 7:3.

69

Tabla 28. Comparación de granulometría experimental de mezclas con especificaciones físicas de calidad para FSF 2019. Tamices

+1/2" (12,5

Especificaciones físicas de calidad para

Mezcla

Mezcla

Mezcla

FSF

7:3

4:3

1:3

Esperado

Mínimo

Máximo

%

%

%

NA

NA

NA

2,86

2,47

5,37

4,00

NA

9,00

9,55

5,44

8,52

6,00

NA

NA

13,79

9,44

12,77

NA

NA

NA

22,32

16,15

21,00

70

NA

NA

70,23

84,20

76,12

30

NA

NA

29,77

15,80

23,88

NA

NA

NA

15,34

11,51

11,32

mm) +3/8” (9,53 mm) +1/4" (6,35 mm) + M 6 (3,36 mm) +M 100 (149 µm) -M 100 (149 µm) -M 200 (75 µm)

No obstante, la mezcla 7:3 tiene la composición física más cercana a las especificaciones físicas de calidad, sustentado en los porcentajes parciales de retenido acumulado y pasante para la malla nº 100. Se cumple con el requisito de fraccionarse en partículas 30% menores a 150 µm y 70% mayores a esta dimensión (ver tabla 28).

Las relaciones 4:3 y 1:3 tienen partículas de tamaños superiores a los estandarizados. Esta característica no hace del todo descartable la calidad física relativa a estas mezclas, puesto que la distribución granulométrica como parámetro físico es objeto de negociación con el cliente interesado en adquirir Fino Sinter Ferrominera. Es una ventaja operativa un menor contenido de fragmentos de material grueso (propio de estas relaciones de mezclado), disminuyendo la utilización de operaciones mecánicas para obtener la granulometría demandada en planta (Cruz, 2019).

70

En términos generales, la mezcla óptima se encuentra en un rango delimitado entre 30 % y 43 % de adición de sedimento al FF2, con base en las calidades físicas y químicas obtenidas para las mezclas experimentales. Se evita proponer la adición exacta de 30% para evitar un contenido de sílice superior a 4,60 %, debido a la variabilidad química característica del FF2.

Establecer comportamiento de transporte marítimo de las mezclas de FF2 con Sedimento

Para calcular los índices de compresibilidad y de Hausner asociados con las propiedades de flujo de un polvo, primeramente fueron determinadas experimentalmente las densidades de las mezclas expuestas en la tabla 29. Tabla 29. Densidad aparente y compactada de las distintas proporciones estequiometricas de mezclado. Relación de mezclado

Densidad aparente (gr/mL)

Densidad compactada (gr/mL)

7:3

1,84

2,27

4:3

1,88

2,24

1:3

1,98

2,16

0,07

0,057

Desviación estándar

Es visible la baja dispersión entre densidades de una misma clasificación (aparente o compactada) obtenidas para las distintas proporciones de mezclado.

Por el contrario, hay una diferencia numérica significativa entre ambos tipos de densidades. Precisamente, esto es producto de una mayor interacción entre partículas y capacidad para compactarse (Ganesan, 2008). Esta situación influye en los índices de Hausner y compresibilidad señalados en la tabla 30.

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Tabla 30. Propiedades de flujo de las relaciones estequiometricas de mezclado Relación de mezclado

Índice de

Índice de Hausner

compresibilidad

Propiedades de flujo

7:3

1,23

18,70

Aceptables

4:3

1,19

15,88

Buenas

1:3

1,09

8,35

Excelentes

Las tres relaciones son propensas a compactarse y fluir libremente. En este sentido, predomina la relación 1:3 cuya propiedad de flujo es excelente según la interpretación de los índices de Hausner y compresibilidad. Esta propiedad es consecuente con la humedad inmersa en la “estructura” de la mezcla, aportada en gran medida por la adición de sedimento. Resaltando así, los efectos significativos de la humedad en la fluidez y la cohesión de materiales granulados (Ganesan, 2008). En este sentido, para analizar con mayor profundidad la transportabilidad, se determinó el punto de fluidización de las mezclas, tabulado en el recuadro Nº 31. Tabla 31. Resultados de la determinación experimental del punto de fluidización de las distintas relaciones estequiometrias de mezclado. Humedad Mezcla

aportada (ml)

1:3

7:3

4:3

Humedad extraída (%)

0

7,49

25

13,96

28

15,81

0

5,20

25

6,54

40

6,92

0

8,48

25

9,77

30

9,90

72

Punto de fluidización (%)

12,42

6,22

9,38

Límite de humedad transportable (%) 11,18

5,60

8,45

La mezcla 1:3 para empezar a licuarse, debe tener una humedad relativa de al menos 12,42 %, erigiéndose como el valor experimental más alto. Por su parte, el valor de fluidización intermedio lo tiene la mezcla 4:3, considerablemente más bajo que su antecesora, siendo igual a 9,38 %. Como mínimo se obtiene 6,22%, concerniente a la relación 7:3.

Existe una clara inclinación a disminuirse el punto de fluidización de la carga a medida que la proporción de FF2 aumenta. El mineral recuperado FF2 es menos húmedo que el sedimento, cuyo origen como subproducto implica su traslado en abundantes caudales de agua. Por consiguiente, es de esperarse que la carga obtenga un mayor punto de fluidización si la proporción de sedimento crece, gracias a su naturaleza húmeda.

En el contexto operativo de C.V.G. Ferrominera Orinoco, el personal técnico perteneciente al departamento de Aseguramiento de la Calidad, informa que las cargas solidas a granel con una humedad superior o igual al 12 % tienden a propiciar la inclinación del buque, por tanto, por motivos de seguridad, se maneja un límite de humedad transportable general igual al 12%.

La tabla 32 ejerce una comparación entre los distintos contenidos de humedad relativa de las muestras, límite de humedad transportable y humedad esperada según las especificaciones de calidad para FSF. Tabla 32. Comparación de índices de humedad experimental y transportable con humedad esperada por especificaciones de calidad para FSF. Humedad esperada (FSF)

6,90

Humedad

Límite de humedad

experimental

transportable

1:3

5,81

11,18

7:3

5,21

5,60

4:3

8,76

8,45

Mezcla

73

La relación 1:3 (25% FF2 y 75 % Sedimento) posee la humedad idónea para su transportación marítima, puesto que este valor esta numéricamente muy alejado del límite de humedad transportable. La situación es distinta para la relación 7:3 (70% FF2 y 30 % Sedimento), cuya humedad experimental se ubica muy cercana al límite.

Para ambas proporciones de mezclado es factible su carga en una embarcación sin generar inclinación debido a la licuefacción. Respecto a la comparación con la humedad esperada para FSF, los valores experimentales son inferiores al esperado, requiriendo una etapa de humectación previa a la aglomeración.

Por el contrario, la relación 4:3 (57% FF2 y 43 % Sedimento) supera ligeramente el límite de humedad transportable, haciendo riesgoso su traslado vía marítima. Paralelamente, ocurre con la humedad esperada para FSF. Sin embargo, debido a perturbaciones en la composición química por efecto de las condiciones climáticas, podría ser factible la carga de esta proporción de mezclado durante épocas del año sin precipitaciones o en su defecto, aportando mayor fracción de FF2.

A pesar de poseer mayor índice de humedad permisible previo a la licuefacción, se descarta la relación 1:3 como la ideal para comercializarse, aunado a su inclinación a tener excelentes propiedades de flujo y la preferencia a despacharse en planta primordialmente grandes proporciones de FF2, con el fin de no elevar el contenido de hierro metálico por encima del 1,5 % en la composición química del FSF (Cruz, 2019).

Idealmente se propone el aporte de sedimento en una matriz de FF2 en un rango inferior a 43% y superior al 30%, con el fin de evitar la licuefacción de la carga, tomando en cuenta el balance del tenor y la ganga expuestos en la tabla Nº 27.

74

CONCLUSIONES

Desde el punto de vista físico, los subproductos FF2 y Sedimento tienen una distribución granulométrica fina, sin embargo, el FF2 se compone significativamente por partículas menores o iguales a 150 micrones; a diferencia de su homologo, provisto de partículas en su mayoría dentro de un rango dimensional de 420 y 150 micrones.

Los agregados se caracterizan por poseer un alto tenor, cuantificado mediante análisis químicos. El FF2 y el Sedimento tienen contenidos de FeT igual a 61,58 % y 67,58%, respectivamente. Por su parte, los contenidos de fosforo, sílice y elementos orgánicos que forman parte de la ganga representan el 2,91 % de la muestra de Sedimento y 7,42 % de la muestra de FF2.

Las mezclas experimentales obtuvieron granulometrías numéricamente cercanas a los estándares físicos de calidad para FSF, siendo la más acertada la mezcla de 70 % de FF2 por cada 30% de Sedimento.

El tenor de las mezclas aumenta y la ganga disminuye consecuente a la adición de Sedimento al FF2. En virtud de ello, la proporción de mezclado ideal está en un rango entre 43% y 30% de Sedimento, en conjunto con especificaciones químicas de calidad para FSF.

Las propiedades de flujo de la mezcla de 25% FF2 por 75 % Sedimento son superiores desde el punto de vista de la compactación, no obstante, esta relación obtuvo el límite de humedad para ser transportado más alto, en relación a las mezclas de 57% FF2 por 43 % Sedimento y 70 % FF2 por 30 % Sedimento. En este sentido, se concluye que la adición de Sedimento aumenta el contenido de humedad permisible antes de que la carga se licue dentro del barco.

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RECOMENDACIONES

El Sedimento debe someterse a un tamizado previo con el fin extraer partículas superiores a 12,5 mm producto de la aglomeración espontanea que tiende a experimentar en su apilamiento.

La carga de subproductos a plantas tamizadoras y posterior transporte, requiere una mayor experticia por parte de los operadores de maquinaria hidráulica pesada, para evitar un aumento de la ganga del mineral, como consecuencia de la inserción de elementos orgánicos y arena.

Es necesario el constante muestreo del FF2 durante las etapas de tamizado, transporte y comercialización debido a su significativa variabilidad de contenidos de hierro total y sílice; así, estimar la perturbación que puede sufrir este subproducto durante su proceso de recuperación.

La adición de Sedimento en una matriz de FF2, debe ser inferior al 43 % y superior al 30 % , motivado a evitar el riesgo de licuefacción de la carga debido a la cercanía de la humedad superficial con el límite de humedad transportable e impedir el aporte a la mezcla de un alto contenido de sílice.

El ensayo de fluidización aplicado a las cargas solidas a granel, requiere una Práctica de Trabajo Seguro enmarcado en el Código Marítimo Internacional de Cargas Solidas A Granel.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Arias, F. G. (2012). El proyecto de la Investigación. Introducción a la Metodología Científica. Caracas, Venezuela: EPISTEME, C.A.

Cruz, Y. (2018). Factibilidad técnica del uso del Sedimento como agregado para aumentar el %Fet de los productos de C.V.G Ferrominera Orinoco C.A. Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”.

Ferrominera. (2015).Documentación de Aseguramiento de Calidad. Gerencia de Calidad.

Feum Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos. (2016). [Página Web en línea]. Disponible

en:

https://www.farmacopea.org.mx/Repositorio/Documentos/258.pdf

Ganesan, V. (2008). La Fluidez y características de manejo de sólidos y polvos a granel. Estados Unidos.

Montes J. M.; Rodríguez J. A.; Herrera E. J. (2003). Consolidación de polvo de hierro mediante sinterización por resistencia eléctrica. Revista Metalúrgica.

Norma COVENIN 3617:2000 (1999). Métodos de muestreo y preparación de muestras. Minerales de hierro y productos siderúrgicos.

Procedimiento de ensayo para cargas que pueden licuarse (2008).Código Marítimo Internacional de cargas sólidas a granel.

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