• Los resultados del proyecto buscan contribuir al conocimiento de los fenómenos sumamente complejos que ocurren dentro de la cámara de reacción de un horno de fusión flash y que sería un aporte importante para la industria pirometalúrgica del cobre nacional. Si bien, es un proyecto de ciencia básica, los fenómenos que se quieren investigar son de mucha relevancia para la correcta operación de tales hornos.

El proyecto del académico e investigador Víctor Parra del Departamento de Ingeniería Metalúrgica busca establecer cuantitativamente el efecto de la DNP (Densidad Numérica de Partículas) sobre los fenómenos de colisión y coalescencia de gotas durante la oxidación de partículas de concentrado de cobre en condiciones de fusión instantánea.

“Este proyecto se relaciona con el proceso de fusión instantánea (PFI) de concentrados de cobre, mediante el cual se produce cerca del 90% del cobre a nivel mundial. Durante el proceso, partículas finamente divididas de concentrado de cobre son oxidadas por una corriente gaseosa rica en oxígeno a temperaturas entre 1200 y 1400 °C. Al entrar a la cámara de reacción, las partículas son rápidamente calentadas por radiación por las paredes del horno y por el gas circundante mediante transferencia de calor de interfase. Las reacciones de oxidación son altamente exotérmicas, y como resultado, las partículas se funden antes de depositarse en la parte inferior del horno. A pesar de que el PFI es una tecnología consolidada a nivel mundial, hasta la fecha, es motivo de constante investigación, pues los fenómenos que ocurren al interior de los hornos en los cuales se lleva a cabo, no están del todo esclarecidos”, explica el investigador, Doctor en Ciencias de la Ingeniería Química.

Uno de los problemas frecuentes durante la operación industrial es la formación de aglomerados de partículas y la presencia de grandes gotas fundidas en la suspensión sólido-gas. “La formación de aglomerados es indeseable pues reducen la rapidez de oxidación de las partículas al disminuir el área de contacto entre estas y el gas circundante y consecuentemente, la calidad de los productos finales”, puntualiza Parra, quien trabajará en una metodología experimental y una teórica.

De esta manera, se construirá un sistema experimental basado en un horno de flujo laminar a nivel de laboratorio adaptado apropiadamente para desarrollar experimentos de oxidación de partículas de concentrado de cobre bajo distintas condiciones de: a) tamaño de partícula, b) posición del sistema de alimentación de sólidos, c) flujo de alimentación de sólidos y d) temperatura.

La parte teórica incluye el desarrollo de un modelo matemático para predecir la colisión y coalescencia de gotas en el reactor, el cual permitirá estudiar el cambio en número de partículas de cada tamaño en la población como resultado de la ocurrencia de estos fenómenos lo cual será dependiente de las condiciones de oxidación a las cuales son expuestas las partículas sulfurosas. Adicionalmente, se realizará un estudio de Dinámica de Fluidos Computacional con el fin de estudiar y considerar las trayectorias de las partículas al interior de la cámara de reacción.

Al término del proyecto se espera obtener como productos, la generación de una base de datos experimentales de distribución de tamaños de partícula, composición química, morfología y mineralogía de las partículas oxidadas de concentrado de cobre en función del tamaño inicial de alimentación y el flujo de alimentación de sólidos, así como el desarrollo de correlaciones de tamaño de las partículas antes y después de la oxidación con la DNP.

Cabe mencionar que la temática de este proyecto sido resultado de años de colaboración del académico Víctor Parra con el Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia de la Universidad de Sonora, México.