Revista Metalúrgica UTO

Ingeniería Metalúrgica, cincuenta años de servicio a la sociedad

Application of microbubbles in the flotation of sludge from mine water treatment. Part II: Flotation

Los resultados del presente trabajo de investigación, muestran como una alternativa eficiente la aplicación de microburbujas para una remoción efectiva por flotación, de los lodos de tratamiento químico del DAM-EMH. La aplicación de esta técnica comprende el desarrollo conceptual, diseño, dimensionamiento y construcción del equipo de laboratorio; además, de la instrumentación para la adquisición de datos. La flotación de lodo floculado (flóculos de tamaño ~l,400 |im) se lleva a cabo aplicando microburbujas < 50 |im, que son generadas por la disolución de aire en agua a 4 bar de presión de saturación y liberación a través de un constrictor de placa de orificio de 1 mm, de diámetro. Los lodos de flotación tienen una concentración >7% sólidos, y una eficiencia de remoción >98%, para un tiempo de flotación de 150 s. La velocidad de remoción de sólidos con una carga hidráulica de 18 m³/m²h, es 5 veces mayor a la velocidad de sedimentación. Los lodos tienen un pH de 9.0, son estables y pueden ser dispuestos con seguridad en el ambiente. El agua tratada tiene un pH < 9, contiene < 30 mg/L de sólidos en suspensión y es apta para uso industrial o descarga al medio ambiente

The results of this research show how an efficient application of microbubbles of size <100 |im, for effective removal by flotation of sludge from chemical treatment of AMD-EMH. The application of this technique contains the theoretical development, design, sizing and construction of the laboratory equipment; further, the instrumentation for data acquisition. The flotation of the flocculated sluge (floc size ~1,400 |am) is carried out applying microbubbles of size <50 |am, which are generated by air dissolution in water at saturation pressure of 4 bar and released through a plate orifice of 1 mm diameter. The sludge of flotation has a concentration >7% solids and a removal efficiency >98%, for a flotation time of 150 s. The solids removal velocity with a hydraulic charge of 18 m³/m²h, is 5 fold greater than the sedimentation velocity. The sludge has a pH of 9, is stable and can be disposed in the environment safely. The treated water has a pH <9, contains <30 mg/L of suspended solids and is apt for industrial use or discharged to the environment

Os resultados desta pesquisa mostram como uma alternativa eficiente à aplicação de microbolhas para uma remoção eficaz por flotação das lamas produzidas no tratamento químico de AMD-EMH. A aplicação desta técnica incluem o desenvolvimento de conceito, projeto, dimensionamento e construção de equipamentos de laboratório, bem como a instrumentação para aquisição de dados. A flotacáo da lama "floculada" (flocos de tamanho 1,400 um) é feita usando microbolhas <50 |am, que sao geradas através da dissolucao de ar na água a 4 bar de pressão de saturação e liberação através dum constritor de placa de orifício de 1 mm de diâmetro. As lamas de flotação têm uma concentração de >7% sólidos, e uma eficiência de remoção de >98% para um tempo de flotação de 150 segundos. A taxa de remoção de sólidos, com uma carga hidráulica de 18 m³/m²hr é de 5 vezes maior que a taxa de sedimentação. As lamas têm um pH de 9.0, são estáveis e podem ser dispostos de forma segura para o ambiente. A água tratada tem um pH <9, contendo <30 mg/l de sólidos em suspensão, e é adequado para a utilização industrial ou descarga para o meio ambiente

Metallurgy of the future

Los desafíos que enfrentan las industrias minero-metalúrgicas son agua, energía y leyes de cabeza. Será necesaria la cogeneración de tecnologías sustentables en cada operación minera. La incursión de la robótica en la explotación minera, conducirá a realizar operaciones de mayor capacidad y mayor profundidad, disminuyendo los riesgos para la seguridad de los mineros. La "Mineralogía avanzada", basada en la avanzada capacidad de los analizadores QEM*SCAN y MLA, ligada a tecnologías de molienda ultra fina, produce sinergia entre tecnologías de punta. Así las plantas piro e hidrometalúrgicas volverían a recibir concentrados de alta ley. La Metalurgia Extractiva va a cambiar drásticamente en el futuro, en base en los dramáticos desarrollos en la tecnología de la comunicación, gracias a la revolución microelectrónica. Nos está tocando vivir en dos eras a la vez: la era electrónica y la era del conocimiento, y el impacto que éstas tienen en nuestras vidas es enorme. Los formidables avances en la electrónica han provocado dramáticos avances en instrumentación y control de procesos metalúrgicos. Ahora las empresas pueden operar a sus óptimos niveles cuando se les instalan Sistemas Expertos que emulan a la toma de decisiones de un experto humano. La metalurgia ya ha experimentado el impacto de la biología y de tecnologías como laser, micro ondas, ultrasonido y plasma; y se espera que estas también darán muchas más "ventanas de oportunidad" en el futuro. Según Rupendra, las áreas que probablemente tengan mayor desarrollo en el futuro serán: 1. Aleaciones ferrosas y no ferrosas de alta resistencia y alto rendimiento. 2. Incremento en los tamaños, formas y resistencia para las piezas fabricadas mediante metalurgia de polvos. 3. Cerámica estructural avanzada, para aplicaciones a altas temperaturas. 4. Mejores métodos de preparación de materiales para la extracción de metales ferrosos y no ferrosos. Ya ha comenzado la era de la nano ciencia y la aplicación de nano tubos, nano hojas de carbón y recubrimientos de grapheno hasta en medicina. Se han creado circuitos integrados usando láminas de molibdenita (MoS2), alcanzándose elevados niveles de conductividad sin restricciones de tamaño, lo que permite producir dispositivos electrónicos más pequeños y más potentes. El ingeniero metalurgista del futuro, cualquier ingeniero del futuro, va a tener que lidiar con las escalas a las que está avanzando la comunicación: tera escala y nano escala. También tendrá que lidiar con la complejidad. Cuando se agotan los recursos naturales no renovables, acudimos a los materiales más complejos y usamos procesos más complejos y trabajamos "al borde del caos". Joseph Bordogna dice: "...todo se reduce a administrar el orden y el desorden, todo a la vez. Y si le tenemos que poner un nombre a eso, éste sería Ingeniería caótica".

The challenges that face the mining and metallurgical industries are: Water, energy and feed grade. It will be necessary to develop sustainable co generation technologies in every operation. The use of robotic in mining will help to operate at very high capacities and to very low levels, diminishing risks for miners. "Advanced mineralogy", based on advanced capabilities of QEM*SCAN and MLA analyzers, coupled to ultrafine grinding technologies, produce synergy between frontier technologies. Hence, pyro and hydrometallurgical plants would again receive high grade concentrates. Extractive Metallurgy will change drastically in the future based in the dramatic technological development in communications, thanks to the microelectronic revolution. We are living at the same time in two eras: the electronic era and the knowledge era, and the impact of them in our lives are paramount. The formidable technological advances in electronics have had dramatic advances in instrumentation and process control in metallurgy. Now companies can operate at their optimum levels when they use Expert Systems which emulate expert human decision making. Metallurgy has already experienced the impact of biology and technologies such as laser, micro wave, ultrasonic, and plasma, and it is expected that they would represent many windows of opportunity in the future. According to Rupendra, the areas that would probably have higher development in the future will be: 1. High resistance and high performance ferrous and non ferrous alloys. 2. Increment in size, shape and resistance for pieces fabricated by powder metallurgy. 3. Advanced structural ceramics for applications at high temperatures. 4. Better preparation of materials methods for the extraction of ferrous and non ferrous metals. The era of nano science has been initiated, and the application of carbon nano tubes, nano sheets, and graphene coatings even in medicine. Integrated circuits using molybdenite (MoS2) films have been created, reaching a high level of conductivity without restrictions of size, enabling to produce smaller and powerful electronic devices. The metallurgical engineer of the future, any engineer of the future, will have to deal with scales at which is advancing communication: tera scale and nano scale. He will also have to deal with complexity. When non renewable natural resources deplete, we go to complex materials, use complex processes and work on the verge of chaos. Joseph Bordogna says: "...everything reduces to manage order and disorder, everything at the same time, and if we have to put a ñame to it, it will be chaotic engineering".

Os desafios para as indústrias de mineração e metalurgia são os água, energia, e leis de cabeça. A cogeração de tecnologias sustentáveis será necessária em cada operação de mineração. A incursão da robótica na mineração permitirá operações de maior capacidade e de maior profundidade, reduzindo os riscos para a segurança dos trabalhadores mineiros. A "Mineralogía avancada", com base na capacidade avancada dos analisadores QEM * SCAN e MLA, ligada á tecnología ultrafina de moagem, produz sinergia entre as tecnologias. Então as plantas piro e hidrometalúrgicas receberiam novamente concentrados de alta lei. A Metalurgia extrativa vai mudar drasticamente no futuro, com base nos desenvolvimentos dramáticos na tecnologia de comunicação, graças à revolução da microeletrônica. Está nos tocando viver em duas épocas ao mesmo tempo: a era eletrônica e da idade do conhecimento, e o impacto que têm sobre as nossas vidas é enorme. Os grandes avanços na eletrônica levaram a avanços dramáticos em instrumentação e controle de processos metalúrgicos. Agora, as empresas podem operar em seus níveis ideais ao instalar sistemas espertos que emulam a toma de decisões de um especialista humano. A Metalurgia já experimentou o impacto da biologia e das tecnologias como laser, micro-ondas, ultrassom e plasma, e se espera que estas também deem mais "janelas de oportunidade" no futuro. Segundo Rupendra, as áreas susceptíveis de desenvolvimento no futuro serão: 1. Ligas ferrosas e não ferrosas de alta resistência e de alto desempenho. 2. Aumento do tamanho, forma e resistência dos componentes fabricados por metalurgia do pó. 3. Cerâmica estrutural avançada para aplicações de alta temperatura. 4. Melhoria dos métodos de preparação de materiais para a extração de metais ferrosos e não ferrosos Já começou a era da nanociência e da aplicação de nanotubos, nano folhas de carvão e revestimentos de grafeno até em medicina. Circuitos integrados foram desenvolvidos utilizando laminas de molibdenita, atingindo altos níveis de condutividade sem restrições de tamanho, o que permite produzir dispositivos eletrônicos mais pequenos e mais potentes. O engenheiro metalúrgico do futuro, qualquer engenheiro do futuro, vai ter de lidar com as escalas em que a comunicação está avançando: tera-escala e nano-escala. Também terá de lidar com a complexidade. Quando os recursos naturais não-renováveis se esgotarem, voltamos para materiais mais complexos e utilizamos processos mais complexos e trabalhamos "á beira do caos". Joseph Bordogna diz, "se trata de gerenciar a ordem e a desordem, de uma só vez. E se a gente tem que colocar um nome para ele, seria a engenharia caótica"

Corrosivity of the atmosphere in the places of interest to the Evaporite Resources Projectin Southern Bolivian Highland

En base a un proyecto de investigación acordado entre el IIMETMAT-UMSAy la GNRE-COMIBOL, se instalaron cuatro estaciones para determinar la corrosividad en la zona de trabajo del Proyecto de Explotación de Recursos Evaporíticos de Bolivia, con el fin de aportar información útil para la selección de materiales metálicos y de recubrimientos protectores a ser utilizados en las instalaciones expuestas a la intemperie. Las estaciones para la exposición de metales y determinación de contaminantes, fueron instaladas en las localidades de Llipi (Uyuni), Tauca (Coipasa) y al interior de los dos salares. En el desarrollo de las pruebas y por la crecida de aguas en el salar de Coipasa, lamentablemente se perdió la estación instalada en éste, así que los resultados obtenidos corresponden a las tres estaciones aún en funcionamiento. Los resultados obtenidos en el primer año de exposición, muestran que a pesar de tener un comportamiento climático muy similar en las tres estaciones (ambientes Cw, según la clasificación de Koppen), la mayor deposición de cloruros en la estación situada al interior del salar de Uyuni, favorece velocidades de corrosión más altas en los metales utilizados para la caracterización (acero, aluminio, cobre y zinc). La pasivación natural de los metales por formación de capas de óxidos estables se ve muy influenciada por la presencia de cloruros, siendo el cobre el único que mostró inicios de pasivación con formación de pátinas estables. Las clasificaciones según la norma ISO 9223, para la selección de materiales metálicos y recubrimientos protectores, muestran que para las estaciones de Uyuni 1 (Llipi) y Coipasa 1 (Tauca), varían entre C2 y C3 (baja a media), y de C3 a C4 (media a alta), para la Estación Uyuni 2 (Salar).

Based on a research project agreed between IIMETMAT-UMSA and GNRE- COMIBOL, four stations were installed to determine the corrosivity in the working area of the project: Exploitation of the Evaporite Resources of Bolivia, in order to provide useful information for the metal selection and protective coatings to be used in installations exposed to weathering. The stations for metal exposure and contaminants determination were installed in the villages of Llipi (Uyuni), Tauca (Coipasa) and within the two salt lakes. During the testing development, and due to the flood in the Coipasa Salt Lake, the station installed within the salt lake was missed, so that the results correspond to the three stations still in operation. The results obtained in the first year of exposure, show that despite the very similar weather behavior in the three stations (CW environments according to Koppen), the increased deposition of chlorides in the station located inside the Salar de Uyuni favors higher corrosion rates in the metals used for characterization (steel, aluminum, copper and zinc). Natural passivation of metals by formation of stable oxide layers seems to be influenced by the presence of chlorides, with copper being the only one that showed initiation of passivation with formation of stable "patinas". The ratings according to ISO 9223 for the selection of metal and protective coatings, show that for Uyuni 1 station (Llipi), and Coipasa 1 (Tauca), vary between C2 and C3 (low to medium), and C3 to C4 (medium to high) for Uyuni 2 station (Salt Lake).

Baseado num projeto de pesquisa acordado entre IIMETMAT-UMSA e GNRE-COMIBOL, quatro estações foram instaladas para determinar a corrosão na área de trabalho do Projeto de Explotação de Recursos Evaporíticos da Bolívia, a fim de fornecer informações úteis para a seleção de matérias metálicos e revestimentos de proteção para uso em instalações expostas a intempéries. As estações de exposição de metal e determinação de contaminantes foram instaladas nas localidades de Llipi (Uyuni), Tauca (Coipasa) e nos dois lagos de sal. No desenvolvimento do ensaio e pela inundação da água no Salar de Coipasa, infelizmente perdeu-se a estação instalada no mesmo, de modo que os resultados correspondem às três estações ainda em funcionamento. Os resultados obtidos no primeiro ano de exposição mostram que, apesar dum comportamento do clima muito semelhante nas três estações (ambientes CW segundo Koppen), o aumento da deposição de cloretos na estação situada dentro do Salar de Uyuni favorece maiores velocidades de corrosão nos metais utilizados para caracterização (aço, alumínio, cobre e zinco). A passivação natural dos metais pela formação de camadas de óxido estável fica influenciada pela presença de cloretos, sendo o cobre o único que mostrou o inicio da passivação com a formação precoce de patinas estáveis. As classificações de acordo com a norma ISO 9223 para a seleção de metais e revestimentos de proteção, mostram que, para as estações Uyuni 1 (Llipi) e Coipasa 1 (Tauca) variam entre C2 e C3 (de baixa a média), e C3-C4 (médio e alto) para a estação Uyuni 2 (Salar)

Obtaining alkaline zinc by carbothermal reduction

Obtener zinc a partir de un sulfuro mediante un proceso de reducción carbotérmica puede ser viable si a las condiciones normales de operación se añade un agente desulfurizador como la cal o la caliza, que se caracterizan fundamentalmente por retener el azufre mediante la formación de CaS, evitando así que éste sea emanado al medio ambiente como SO2. El trabajo presenta el análisis termodinámico interpretativo de lo que acontece en la reducción carbotérmica alcalina y los resultados experimentales a nivel de laboratorio de la reducción de un mineral de zinc del tipo marmatita. Se demuestra que este planteamiento es altamente competitivo frente al proceso tradicional de vía clásica, destacando el bajo efecto sobre el medio ambiente y la demanda energética que tiene la reducción carbotérmica alcalina. En la experimentación realizada, se han alcanzado recuperaciones de zinc metálico del 90% y 99% con CaO y CaCO3 como agentes desulfurizantes, respectivamente.

Obtaining zinc from a sulfide trough a carbothermal reduction process may be viable if a desulfurization agent as lime or limestone is added to the normal operation conditions. These agents are characterized by retaining the sulfur forming CaS, avoiding its emanation into the environment as SO2. The paper presents the interpretative thermodynamic analysis of what happens in the alkaline carbothermal reduction, and the experimental results in the laboratory of the zinc mineral reduction (marmatite type). It's shown that the proposal is highly competitive versus the traditional process in a classical way, highlighting the low impact on the environment and the energy demand that the alkaline carbothermal reduction has. Zinc recoveries of 90% and 99% have been achieved in the experiment which have been made using CaO and CaCO3 as desulfurization agents.

A obtenção dum sulfureto de zinco pelo processo de redução carbotérmica pode ser viável se às condições normais de operação normal é adicionado um agente de "dessulfurizacao" cal ou calcário, o qual é caracterizado pela retencao do enxofre e pela formacao de CaS, evitando por isso a emanação ao ambiente do SO2. O trabalho apresenta a análise interpretativa termodinâmica do que acontece na redução carbotérmica alcalina, e os resultados experimentais do laboratório da redução dum mineral de zinco tipo marmatite. Demonstra-se que a ideia proposta é altamente competitiva em contraste com o processo tradicional da via clássica, destacando o baixo impacto sobre o meio ambiente e a demanda de energia da redução carbotérmica alcalina. No experimento feito, foram alcançados recuperações de zinco metálico de 90% e 99% com CaO e CaCO3 como agentes de dessulfurização respectivamente.

XI Congreso de Metalurgia y Ciencia de Materiales

Feria Internacional Científica y Tecnológica de Metales, Energía y Medio Ambiente

Seamos un País Competitivo en el Área Productiva