UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIA FISICOQUIMICAS

ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

PIROMETALURGIA

HELGA VIVIANA ALMEIDAJEISSON DAVID GOMEZ CAMACHO

MARIA ALEJANDRA SANABRIA

TEORIA DE ESCORIAS

CONTENIDOINTRODUCCIONOBJETIVOS¿ QUE SON LAS ESCORIAS ?FORMACION DE LA ESCORIAMANEJO DE ESCORIASPROPIEDADES FISICASPROPIEDADES QUIMICASTEORIA MOLECULARTEORIA IONICATERMODINAMICA DE ESCORIASESCORIAS DE ALTO HORNOAPLICACIONES CONCLUSIONESREFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

INTRODUCCION

En los procesos industriales de obtención de metales, la escoria se define como una fase ó sustancia vítrea que se forma a partir de la ganga proveniente de los minerales y que inevitablemente estará presente en cualquier operación pirometalúrgica.

En los procesos pirometalúrgicos se diseñan escorias mediante la adición de fundentes al metal fundido, para la refinación del metal. Sin embargo, durante esta operación de refinación, se tienen importantes pérdidas de metal en la escoria.

OBJETIVOS

¿ QUE SON LAS ESCORIAS ?Las escorias de las industrias del hierro y el acero son a veces erróneamente clasificadas, y a menudo consideradas como residuos de desecho industrial.

De hecho, estos co-productos son valiosos para materiales de construcción extremadamente versátiles. La necesidad de la utilización máxima y el reciclado de los co-productos y materiales de desecho, recuperados por razones económicas y ambientales, ha conducido a un rápido desarrollo de la utilización de escoria.

FORMACION DE LA ESCORIALas escorias de fundición se forman a partir de los óxidos en la carga del horno y de los óxidos de hierro que se producen por la oxidación durante la fundición. Una composición típica de una escoria de fundición se muestra en la tabla:

Las propiedades que se requieren de las escorias son: • Inmiscibilidad con la fase mata.• baja solubilidad del Cu2S.• buena fluidez para reducir el arrastre de mata.

FORMACION DE LA ESCORIAEn el estudio de las escorias se requiere el conocimiento de los diagramas de fases, cuyas restricciones se adecuan para presentar el equilibrio de las fases en dos dimensiones. La formación de fayalita se muestra en el binario SiO2 –FeO

MANEJO DE ESCORIASVentajas de su aplicación • Aprovecha el metal recuperado como materia prima en la fundición.• Disminuye la cantidad de residuos destinada a disposición final.• Genera subproductos (áridos) que se pueden aprovechar en otros sectores.

Desventajas de su aplicación • Requiere una elevada inversión inicial en equipos.• Para llegar a la generación de escorias necesaria para rentabilizar estas

instalaciones es aconsejable la asociación de pequeñas y medianas empresas de fundición.

PROPIEDADES FISICASLa característica sobresaliente en las escorias es su alta viscosidad en el intervalo de 500 a 2000 cP. La presencia de magnetita sólida y/o sílice sólida en exceso incrementan la viscosidad de la escoria.

Las características físicas - peso, tamaño de partículas, propiedades estructurales, etc, varían de acuerdo con el tipo de escoria procesada. En consecuencia, las recomendaciones de uso final para cada tipo son diferentes.

PROPIEDADES QUIMICASEscoria de alto horno se produce a partir de la fusión de mineral de hierro y la piedra caliza o la dolomita. Por lo tanto, la escoria de alto horno es un material a base de cal y tiene un pH básico. Los principales constituyentes de escoria de alto horno son los óxidos de sílice, alúmina, cal y magnesio. Estos comprenden 95 % o más del total. Compuestos menores incluyen Elementos de manganeso, hierro, azufre y trazas de otros.

TEORIA MOLECUALARSe supone la existencia de moléculas y considerando el equilibrio de disociación del silicato se usa la expresión.

MeO-SiO2 = MeO + SiO2

El grado de disociación depende de la temperatura, así como también de la cantidad de óxidos libres en la escoria.La presencia de otros óxidos, más fuertes, puede influir en la descomposición, por ejemplo:

2 Feo.SIO2 + 2CaO = 2CaO.SiO2 + 2FeO

3CaO.P2O5 + 3SiO2 = 3CaO.SiO2 + 2P2O5

PbO.SiO2 + 2FeO = 2FeO.SiO2 + PbO

TEORIA IONICASólo la teoría iónica permite aclarar el mecanismo de transporte de las cargas eléctricas en los electrólitos. Para ilustrar la interacción que existe en la escoria entre los óxidos, ácidos y básicos, se parte de una sílice pura a la cual se añade cierta cantidad de cal.

O-Si-O-Si-O-Si-O + Ca2+ + O2- Ca2+ + O-Si-O-Si-O O-Si-O

Aumentando las adiciones de CaO, el número de rompimientos aumenta, causados por el oxígeno proveniente de los óxidos básicos llegando hasta la unidad básica, entonces se dice que la escoria está neutralizada y un mol de silicio es neutralizado por dos moles de CaO

SiO2 + 2CaO = SiO44- + 2Ca2+

Al aumentar la cantidad de óxidos básicos empiezan a existir los oxígenos libres en la escoria

TERMODINAMICA DE ESCORIASLas escorias también se forman en la refinación de metales, los óxidos e impurezas del metal son los principales constituyentes; por ejemplo MnO, SiO2, P2O5 y FeO en escorias de acería.

• buena separabilidad de los metales. Debido a tal efecto, la composición de la escoria se controla para tener baja viscosidad y baja densidad.

• absorbe las impurezas del metal.

• protege el metal de ser contaminados por el medio ambiente y reduce la excesiva pérdida de calor del metal.

TERMODINAMICA DE ESCORIASLas escorias fundidas son generalmente conductores iónicos como se observa en sus propiedades de conductividad eléctrica. Es decir, están constituidas de cationes tales como Ca2+, Mg2+ y Fe2+ y de aniones tales como el O2-, SiO4- y PO 3-. El silicio se encuentra asociado a cuatro iones oxigeno (O2-4 ) para formar estructuras tetrahedrales de SiO4-. conformando una estructura de red de cadenas polimerizadas

ESCORIAS DE ALTO HORNO

A partir de mineral de hierro en la reducción de la presencia de aire precalentado, coque y piedra caliza se forma

hierro fundido.

procesamiento para formar un agregado

cristalino o explosión granulada de alto

horno.

Material vesicular gris con excelente forma cubica que se obtiene luego de proceso de

solidificación- disminución de la

temperatura -fractura.

APLICACIONES Para carreteras: para el uso de asfalto poroso y como otros materiales de

construcción. para puentes:Escoria se utiliza para proyectos de construcción más exigentes,

tales como puentes y rascacielos. para las vías. En ingeniería hidráulica - como en las cerraduras de construcción

CONCLUSIONES• La industria del acero produce no sólo metales, sino también una sub-productos

que ha sido utilizado con éxito en la construcción de muchos o aplicaciones agrícolas.

• Mediante el reciclaje, una parte de la escoria de acero se reutiliza en el alto horno

como el calcio y el material de cojinete de hierro.

• Las escorias requieren una disposición final, dependiendo de su composición y procedencia, pues algunas pueden ser peligrosas y tóxicas.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

www.nationalslag.org/www.asa-inc.org.au/www.euroslag.org/www.slg.jp/e/index.htmwww.u-cursos.cl/ingenieria/2011/1/MI4100/1

GRACIAS