Revista Mundo Ferrosiderurgico N 43

Presidente:

Año X N° 43 / Edición: Diciembre 2021 CVG Ferrominera Orinoco, C.A Depósito Legal N°. ppi2012B04212 ISSN: 2343-5569 (Internet)

Abg. Abel José Jiménez Piñero

Director: Ing. Debrajanice Guerra debrajaniceruchelle@gmail.com

Editor: Ing. Francisca Marín Ing. Debrajanice Guerra

CONTENIDO Editorial

Entrevista con Propósito

Asesores Técnicos: Ing. MSc. Francisco Marín

Pág

Econ. Alejandro Hernández

3

Ing. MSc. Rafael Villarroel

5 Gestión Informativa y Difusión:

Desde Ciudad Piar Osiris Moreno, al frente de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro: “La fuerza de nuestras raíces guerreras no nos permite desmayar ante la adversidad”.

Ing. Debrajanice Guerra T.S.U. Malvis Hernández Solange Bolívar

Perspectivas de Mercado del Mineral del Hierro

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I+D+i

15

Geol. Karla Aponte Lcda. Minoska Caripe Geol. Rodrigo Leyton Ing. Freddy Rodríguez

“Beneficiamiento de mineral estratégico COLTÁN en la Planta Piloto de Concentración de CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A”.

Diagramación:

“Influencia geometalúrgica de las características físicas y químicas de las especies litológicas en la peletización de mineral de hierro”.

23

“Evaluación del tratamiento térmico del acero de herramientas AISI M3 para segmento de máquinas briqueteadoras”.

39

T.S.U. Dubraska Aguilera

Edición de Portada:

Breves Noticias Tecnología.

de

Ciencia

y

Prensa CVG Ferrominera

55 Contacto: +58 286 930.43.44

Eventos

57

Efemérides

59

revistamundoferrosiderúrgico@gmail.com

Mundo Ferrosiderúrgico Mercado, Ciencia y Tecnología

EDITORIAL

Año X Edición N° 43 | Diciembre 2021

E

s grato ofrecer a nuestros lectores la última edición de la Revista Mundo Ferrosiderúrgico.

N.º 43 del año 2021, siempre enmarcados en el compromiso desde CVG Ferrominera Orinoco, C.A. (CVG FERROMINERA), en brindarles investigaciones que marquen pauta en el ámbito técnico y tecnológico de la industria siderometalurgica La “Entrevista con Propósito” a la Ingeniero Moreno Osiris, actualmente Gerente de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro de CVG FERROMINERA, quien cuenta con una amplia experiencia y trayectoria en el beneficiamiento del mineral de hierro concebida también en su paso por la Planta Piloto ubicada en Ciudad Piar.

En esta entrevista la Ingª hace honor al epígrafe “la

fuerza de nuestras raíces guerreras no nos permite desmayar ante la adversidad”.

Posteriormente, se presenta en la sección I+D+i tres artículos de investigación que coadyuvan a emplear el desarrollo de procesos y toma de decisiones que permiten conservar la cadena de producción empleando las capacidades técnicas y tecnológicas existentes.

Estos artículos son el aporte fundamental por parte de profesionales destacados en la industria ferrosiderurgica quienes en su interés de garantizar la calidad del producto obtenido de los frentes de mina y a su vez, la operatividad de los equipos donde se obtiene el Hierro de Reducción Directa (HRD) como también, estudios basados en el aprovechamiento de minerales estratégicos.

La Ingª Moreno Osiris y el Ing. Vargas Luis, éste ultimo jubilado de CVG FERROMINERA, desarrollaron un flujograma de proceso que permite apreciar resultados significativos para el aprovechamiento del mineral estratégico “COLTÁN”, el resultado les permite analizar que se

puede desarrollar investigaciones basados en el Balance Metalúrgico obtenido, demostrando una vez más, el nivel técnico y tecnológico para el beneficiamiento de minerales.

Como segundo artículo, en la línea de Investigación científica y tecnológica: “Evaluación del Tratamiento Térmico del Acero de Herramientas AISI M3 para Segmento de Máquinas Briqueteadoras” elaborado por el Ing. MSc. Arteaga Enrique, actualmente asesor del Departamento de Sustitución de Importaciones en la Corporación Venezolana de Guayana (CVG), en conjunto con el Ing. Gutiérrez Carlos, ambos pertenecientes al Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre (UNEXPO), evaluaron el tratamiento térmico del acero de herramientas AISI M3 para segmentos de máquinas briqueteadoras; aplicando caracterización metalúrgica a través de análisis químicos además, de la aplicación de tratamientos térmicos tomando como referencia la norma ASTM A 600.

Como tercer artículo, enfocados en la línea de Investigación: “Influencia Geometalúrgica de las Características Físicas y Químicas de las Especies Litológicas en la Peletización del Mineral de Hierro”, el Ing. MSc. Núñez Ernesto, Superintendente General de Investigación y Desarrollo de la empresa Orinoco Iron, S.C.S. y la Inga Villegas Nelly Gerente de Calidad de CVG Ferrominera Orinoco, asesores en el trabajo de tesis presentado para optar al titulo de la ahora Ingª Betancourt Amanda, realizaron el estudio de evaluación de las especies litológicas del cuadrilátero ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar para un proceso de peletización.

Para finalizar, la Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento les agradece profundamente, el apoyo y los deseos de mantener vigente el ingenio y la inventiva demostrados a través de la ciencia, tecnología e innovación.

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ENTREVISTA CON PROPÓSITO

En esta sección presentamos un enfoque personalizado de los actores, que con su esfuerzo y experiencia protagonizan y consolidan el desarrollo de las industrias del sector Ferrosiderúrgico en materia de investigación y desarrollo.

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ENTREVISTA CON PROPÓSITO

“La fuerza de nuestras raíces guerreras no nos permite desmayar ante la adversidad” REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43 | DICIEMBRE 2021

Desde Ciudad Piar Osiris Moreno, al frente de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro: “la fuerza de nuestras raíces guerreras no nos permite desmayar ante la adversidad”.

Osiris Moreno es Ingeniero Metalúrgico de la Universidad Nacional Experimental Politécnica "Antonio José de Sucre". Con más de una década en CVG Ferrominera Orinoco, C.A., su sola presencia transmite seguridad y respeto.

Probablemente se deba a que los que hacen vida en la arteria ferrominera en Ciudad Piar, conocen su trayectoria: "heredó" el timón de la Planta Piloto de Concentración, luego de haber sido la mano derecha de quien la lideraba. Como alumna aplicada, superó al maestro.

Años después, no era de extrañar que su nombre figurara como Gerente de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro. Se trata de la primera mujer al frente de este imponente proyecto, alternativa estratégica del futuro ferrominero.

Aquí, sus impresiones sobre los quehaceres en la industria del hierro.

Tomando en cuenta sus años de servicio en CVG Ferrominera Orinoco C.A., y estando frente a la Planta de Concentración de Mineral de Hierro, ¿Cuáles han sido los proyectos más relevantes que han estado bajo su dirección?

Laboro en la empresa CVG Ferrominera Orinoco desde hace 15 años, de los cuales 14 han sido trabajando en el área de investigación, en la Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento; en la línea de estudio basada en el beneficiamiento de minerales ferrosos y no ferrosos, y en los laboratorios de Planta Piloto de Concentración.

Ing. Osiris Moreno, Gerente de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro de CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A. en Ciudad Piar.

Durante ese tiempo participé activamente como investigador, ejecutor y director de distintos trabajos, (desarrollos de metodologías, aplicación y análisis) entre los cuales puedo mencionar: . Pruebas de verificación de ruta tecnológica para el beneficio de mineral de hierro de bajo tenor friable. · Pruebas piloto de beneficiamiento de mineral de hierro de bajo tenor duro. · Pruebas banco y piloto de beneficiamiento de colas niquelíferas provenientes de Cuba. · Pruebas banco y piloto de beneficiamiento de arenas titaníferas provenientes de Ecuador.

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· Pruebas banco y piloto de beneficiamiento de bauxita grado metalúrgico y alto cuarzo de CVG Bauxilum. . Producción de densificante para la industria petrolera a partir de mineral de hierro de alto tenor, ORIMATITA®, en Planta Piloto de Concentración. · Pruebas de beneficiamiento de mineral estratégico COLTÁN en Planta Piloto de Concentración.

Ingeniero, en la actualidad, ¿qué significa la Planta de Concentración de Mineral de Hierro de CVG Ferrominera Orinoco C.A., para el desarrollo industrial del país?

La puesta en marcha de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro trae como principal aporte el aprovechamiento de los minerales de bajo tenor friable, cuyas reservas se estiman en más de 400 millones de toneladas, las cuales una vez procesadas aportaran más de 240 millones de toneladas de mineral de alta calidad. Eso se traduce como la permanencia y sustentabilidad de CVG Ferrominera Orinoco en el mercado nacional e internacional, y por ende de la industria ferrosiderúrgica nacional.

Uno de los grandes retos planteados en la reactivación del proyecto de la Planta Industrial de Concentración es la culminación de su construcción y puesta en marcha con el uso mínimo de contratación de personal y recursos externos. Por lo que la responsabilidad de este proyecto está en las manos de la Clase Trabajadora de Guayana y en los ferromineros, que día a día ponen su esfuerzo y corazón para cumplir esta gran tarea. A éste último grupo se ha sumado el personal de todas las empresas del holding de la Corporación Venezolana de Guayana (CVG); como SIDOR, CORPOELEC, BAUXILUM, entre otras.

Los Consejos Productivos de Trabajadores y Trabajadoras, CPTT, y el gran compromiso de la Clase Obrera ha significado el empuje del motor desarrollador de este mega proyecto.

Significa materia prima en calidad, cantidad y oportunidad para las plantas de peletización, plantas briqueteras, plantas reductoras y acerías a nivel nacional, incrementando así el desarrollo de productos semi-terminados y terminados, para uso nacional, con rasgos de exportación.

Siguiendo los lineamientos del ejecutivo nacional, ¿La unión de la Clase Obrera y la Integración de los Consejos Productivos de Trabajadoras y Trabajadores, han sido clave en el nuevo modelo de gestión para reactivar la Planta de Concentración de Mineral de Hierro?

Ing. Osiris Moreno: “la fuerza de nuestras raíces guerreras no nos permite desmayar ante la adversidad”.

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De manera muy personal, ¿Cuál es el desafío y la meta que tiene fijada para este año 2022?

El desafío para este nuevo año es, sin duda, continuar con la culminación de la obra de la Planta de Concentración, en medio de las condiciones actuales, ya conocidas por todos y que tanto daño han hecho a nuestro país, pero que sin embargo, ha sacado lo mejor de cada uno de nosotros: la fuerza de nuestras raíces guerreras que no nos permiten desmayar ante la adversidad, la forma de hacer las cosas con el recurso limitado y con el mayor esfuerzo, siendo creativos y más eficientes.

La Ingeniero Moreno expone “la puesta en marcha de la Planta de Concentración; producir concentrados de alta calidad, y aportar un producto a nuestro país que será sin duda la punta de lanza en el área de la concentración de minerales, el futuro de las plantas de este país”.

Fuente: Gerencia de Planta de Concentración de CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A. Fuente: Gerencia de Planta de Concentración de CVG Ferrominera Orinoco, C.A.

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Para culminar, como trabajadora de la industria del hierro y liderando un proyecto tan significativo, ¿Qué mensaje considera darle a la Clase Obrera de Guayana, que visualizan la Planta de Concentración de Mineral de Hierro como una alternativa estratégica y necesaria para avanzar en la recuperación y aprovechamiento de mineral de hierro de nuestros yacimientos?

El mensaje para la clase obrera, para mis hermanos trabajadores de la industria del hierro y de minerales no ferrosos, es seguir en la proactividad, continuar trabajando para ver cristalizado este gran proyecto, que es necesario para garantizar nuestra sustentabilidad, debido al agotamiento de las reservas de alto tenor.

FERROMINERA como la empresa que siempre ha llevado la batuta del sector industrial, afianzará su porvenir y por ende el de todas las demás empresas, sus trabajadores y sus familias, con la activación de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro, con su gente y para su gente, única en nuestro país.

Fuente: Gerencia de Planta de Concentración de CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A.

Hoy, con 10 meses en esta alternativa estratégica de la estatal minera, Osiris Moreno dirige las actividades de recuperación del Patio de Manejo de Minerales, que comprende el mantenimiento eléctrico, mecánico y la automatización, al tiempo que comparte la corresponsabilidad con la Gerencia de Proyectos en la culminación del Concentrador y Periféricos, y la construcción de los Diques de la Laguna de Colas.

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PERSPECTIVAS DE MERCADO

Fuente: In confidence

Esta sección está enmarcada en brindar soluciones y estrategias, a través de contenido, documentales e información de actualidad, que permita el análisis avanzado de noticias y tendencias en el mercado del Mineral de Hierro.

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Por: Lcda. Minoska Caripe Diciembre 2021 CVG Ferrominera Orinoco C.A. Durante esta ultima década el precio del mineral de hierro ha presentado niveles porcentuales en crecimiento de manera vertiginosa. Los primeros meses de este año se observo que había alcanzado el nivel mas alto en comparación con los índices de crecimiento desde el año 2011, este auge ha sido respaldado por la creciente demanda de acero, a pesar de la disminución existente de la actividad empresarial debido a las restricciones ocasionadas por el COVID-19, lo que ha generado que el inventario de mineral de hierro en los puertos chinos haya disminuido.

En esta sección se presentan y analizan las noticias más recientes del comportamiento del precio y mercado Ferrosiderúrgico a nivel internacional.

Fuente: Imagen de junrong

debido a las condiciones de suministro laxas y las malas perspectivas de la demanda.

Según Fastmarkets MB, los finos de referencia de 62% Fe importados en el norte de China estaban cambiando de manos a 100,10 dólares la tonelada, un 4,5% más en menos de una semana.

Los precios de los metales alcanzaron máximos de varios años por temor a la oferta en octubre, pero el principal impulsor ahora es posiblemente la turbulencia en la demanda de China.

"El telón de fondo del impulso de desapalancamiento de China, la inflación de las materias primas y la crisis energética sugiere que el crecimiento interno de China puede estar vacilando y lo suficientemente débil como para provocar inestabilidad en la recuperación y la demanda de materias primas para el resto de 2021", escribió el analista de Bloomberg Intelligence Henik Fung en una nota enfocada en el mercado del petróleo.

Fuente: https://bit.ly/3CzMbjr

1.

El precio del mineral de hierro se recupera a pesar de las malas perspectivas de la demanda.

El precio del mineral de hierro recuperó algo de terreno después de caer por debajo de los 100 dólares por tonelada por primera vez en casi un año

“Los costos de producción de acero son muy altos ahora. Los molinos y las plantas de coque están jugando con cuánto espacio queda para un mayor ajuste entre los precios al contado y de futuros ”, dijo Wang Yingwu, analista de Huatai Futures en Beijing.Los metales todavía se encuentran en "niveles altísimos" incluso en relación con los recientes datos débiles de las fábricas de China, escribieron analistas de Capital Economics en una nota a finales del mes de noviembre.

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"Esto se suma a nuestra opinión de que los precios tienen un largo camino por recorrer durante el próximo año, ya que las limitaciones en el suministro causadas por la escasez de energía comienzan a desaparecer".

Fuente: (Con archivos de Bloomberg y Reuters)

El comienzo de 2021 vio un fuerte aumento en la demanda del mineral del hierro, mientras que las plantas metalúrgicas aún se estaban recuperando del tiempo de inactividad operativo incurrido durante el cierre.

Los envíos de las principales mineras de Australia y Brasil se han mantenido estables en niveles relativamente altos. Las exportaciones de mineral de hierro de estos dos países aumentaron en casi un millón de toneladas, a 23,96 millones de toneladas en noviembre, según mostraron los datos de la consultora Mysteel.

2.

La recuperación del sector de los metales continuará hasta 2022.

En cuanto a productos básicos específicos, la revisión de S&P pronostica un aumento en la volatilidad del precio del mineral de hierro en 2022.

Un informe reciente de S&P Global Market Intelligence afirma que el sector de los metales continuará recuperándose de los efectos de la pandemia de la Covid-19 hasta 2022.

Según el documento, el gasto reprimido de los consumidores, los esfuerzos de estímulo de los gobiernos y la transición energética acelerada, continuarán impulsando la demanda, los precios y los presupuestos de exploración.

En opinión del equipo de Investigación de Metales y Minería de S&P, el repunte en el crecimiento de la demanda impulsará los precios al alza en una variedad de metales a mediano plazo.

Muy a pesar de los factores limitantes surgidos a lo largo de este año y la desaceleración del aumento del precio del mineral del hierro en los últimos meses, este se ha consolidado y avanza impulsado por las preocupaciones sobre el suministro.

Según IndexBox, prevé que el consumo global siga en aumento en lo que resta del año, en un 4,1% interanual. "Se prevé que la UE (+ 11,0%) y otros países europeos (+ 11,9%) experimenten las tasas más rápidas de crecimiento del consumo, impulsadas por una recuperación total en los sectores de la automoción y la construcción, y otras industrias posteriores", dijo la empresa de investigación de mercado.

Fuente:https://tecnologiaminera.com .

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"Si bien los precios pueden moderarse hasta 2022, a medida que se alivian los problemas de suministro pandémico, la demanda de aumento debido a factores que incluyen el crecimiento del sector de vehículos eléctricos y la transición energética, debería preparar el escenario para precios históricamente superiores a la media hasta 2025", se lee en el informe.

En cuanto a productos básicos específicos, la revisión de S&P pronostica un aumento en la volatilidad del precio del mineral de hierro en 2022 debido a la combinación de estrechez del mercado subyacente, posibles interrupciones del suministro y retrasos en los proyectos, problemas de la cadena de suministro global y limitaciones de energía.

En lo que respecta al cobre, el documento predice que la demanda mundial de cobre procedente de la generación de energía solar y eólica alcanzará las 852.000 toneladas para 2022 y el creciente mercado de vehículos eléctricos llegará a 1,1 millones de toneladas en 2022.

Para la mayoría de los metales, también se espera que los márgenes se mantengan saludables en 2022 luego de los altos precios y los costos relativamente estables experimentados por la mayoría de los productores en 2021.

Sin embargo, S&P considera que el aumento de los costos de los insumos y la moderación de los precios representan riesgos a la baja para los niveles de margen en varios productos básicos.

Cuando se trata de exploración, se espera que el aumento esperado en la demanda y los precios fuertes ayuden a impulsar los presupuestos hasta un 15% más en 2022, aunque se mantendrán por debajo del récord de 20.5 mil millones de dólares visto en 2012.

"Los financiamientos de empresas junior e intermedias totalizaron 14.8 mil millones de dólares durante los primeros nueve meses de 2021, muy por encima de los 12.1 mil millones de dólares recaudados en todo el 2020", se lee en el

expediente..

"Si esta tendencia continúa durante los primeros meses de 2022, esperamos que el presupuesto de exploración global del año sea un 5% -15% por encima de los niveles de 2021, liderado por el oro y los productos básicos clave para el esfuerzo de transición energética", afirmaron.

Cortesía: Mining Dot Com Analistas han determinado que la industria minera continuaría en crecimiento aun con las limitantes que ha generado el cierre de la actividad en algunos puertos a nivel mundial y de los efectos que ha generado la pandemia del COVID-19, se vislumbra para los próximos meses un aumento en la demanda de los metales lo que generaría un incremento paulatino del precio de los mismos.

“La reciente edición de la Conferencia de las partes (COP26) genero un renovado vigor para reducir gradualmente las emisiones de carbono en todo el mundo. Aun así se espera que la industria minera enfrente una alta demanda de ciertos metales claves para facilitar la transición energética”.

3.

Anglo American inver rá 800 millones de dólares en Brasil para 2025.

La mayor parte de la inversión se destinará a su mina gigante de mineral de hierro Minas Rio, donde la empresa planea mejoras en oleoductos, tecnología, obras civiles y futuras expansiones dijo el Gobierno del Estado.

Anglo American firmó un acuerdo con el estado brasileño de Minas Gerais, rico en minerales, para invertir un promedio de 800 millones de dólares (4.400 millones de reales) hasta 2025 en operaciones locales.

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El compromiso de Anglo se suma a los más de 147 mil millones de reales (27 mil millones de dólares) que Minas Gerais ya ha derivado de compañías que operan o comenzarán a operar en el estado para 2025, dijeron las autoridades.

La minera diversificada número cuatro del mundo compró el proyecto de mineral de hierro, en el sureste de Brasil, durante el auge de los precios de las materias primas de 2007-2008, pagando al exmultimillonario local, Eike Batista, 5.500 millones de dólares.

Minas-Rio comprende un proyecto de oleoducto de lodo transportador de alimentación de pélets de 529km de largo. Se espera que la mina alcance una capacidad de 26,5 millones de toneladas para 2022.

Entre 2014 y 2020, la empresa gastó millones en proteger la biodiversidad del área, ubicada en una de las zonas de conservación prioritarias de Brasil.

Cortesía: Mining Dot Com

Anglo luego gastó otros 8.4 mil millones de dólares, más del doble de lo que se proyectó originalmente, para poner en producción Minas Rio en 2014.

El acuerdo pronto se agrió, ya que el aumento de la producción mundial de mineral de hierro superó la demanda, lo que provocó que los precios cayeran un 80% desde su máximo de 2011.

La minera también se vio obligada a amortizar el valor del activo en unos 4.000 millones de dólares, lo que subraya cómo el grupo no acertó en su entrada al sector del mineral de hierro.

Aunque los precios se recuperaron en 2016 (incrementando un 81%), la extrema volatilidad durante la mayor parte del año puso en duda si la costosa apuesta de Anglo por el mineral de hierro finalmente valdría la pena o no.

Fuente:h ps://tecnologiaminera.com.

La producción de mineral de hierro de Anglo American en los tres meses hasta el 30 de septiembre, aumentó un 15% impulsada principalmente por un aumento del 22% a 6.099.500 toneladas de Minas-Rio, dijo la minera en octubre.

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I+D+i

I+D+I BENEFICIAMIENTO DE MINERAL ESTRATÉGICO COLTÁN EN LA PLANTA PILOTO DE CONCENTRACIÓN DE CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A. PÁG. 15 INFLUENCIA GEOMETALÚRGICA DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LAS ESPECIES LITOLÓGICAS EN LA PELETIZACIÓN MINERAL DE HIERRO PÁG. 23

En esta sección presentamos los desarrollos, innovaciones e investigaciones know how plasmados en papel, tanto de los trabajadores de CVG Ferrominera Orinoco, C.A. como de las empresas hermanas de la Corporación Venezolana de Guayana y academias en pro de las mejoras de los procesos operativos y administrativos de la industria del Hierro y el Acero.

EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ACERO DE HERRAMIENTAS AISI M3 PARA SEGMENTO DE MÁQUINAS BRIQUETEADORAS PÁG. 39

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I+D+i BENEFICIAMIENTO DE MINERAL ESTRATÉGICO COLTÁN EN LA PLANTA PILOTO DE CONCENTRACIÓN DE CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A.

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Artículo de Investigación:

BENEFICIAMIENTO DE MINERAL ESTRATÉGICO COLTÁN EN LA PLANTA PILOTO DE CONCENTRACIÓN DE CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A. Ing. Luis Vargas1, Ing. Osiris Moreno2 1

Ing. de Minas, Jubilado de CVG Ferrominera Orinoco, C.A

2

Ing. Metalúrgico, Gerente Planta Concentración de CVG Ferrominera Orinoco, C.A luisapostad@gmail.com; osimozamb@gmail.com Correspondencia: Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento CVG Ferrominera Orinoco, C.A. | Ciudad Guayana, Estado Bolívar, Venezuela Teléfonos de contacto: +58 930.43.44

IMPACTO DEL PROYECTO: El desarrollo del proyecto lleva intrínseco una ganancia por la ampliación

del conocimiento en un campo poco conocido en el país, como es el mineral estratégico, su uso y potencialidades, lo cual contribuye a abrir las puertas para una profundización de los beneficios de su aprovechamiento, desde el punto de vista comercial y en el desarrollo tecnológico del país.

Resumen: En este trabajo se presentan los resultados más importantes de la investigación llevada a cabo con el desarrollo de actividades de beneficiamiento de menas preconcentradas de columbita-tantalita conocidas como COLTÁN, provenientes del Municipio Cedeño del Estado Bolívar. Los estudios realizados se llevaron a cabo en las instalaciones de la Planta Piloto, ubicada en el Municipio Bolivariano Angostura del Estado Bolívar, propiedad de la empresa CVG Ferrominera Orinoco, C.A., la cual esta cedida en Comodato a la Corporación Venezolana de Minería (CVM) para la investigación y aprovechamiento industrial de minerales estratégicos como el COLTÁN que se encuentran en el territorio nacional.

Como producto del citado acuerdo de Comodato, la Corporación Venezolana de Minería CVM procedió por medio de la empresa aliada operadora Gold Marketing y con personal técnico de CVG Ferrominera Orinoco a llevar a cabo procesos convencionales de beneficiamiento a fin de obtener, con el mayor rendimiento metalúrgico posible, el enriquecimiento de los preconcentrados cabeza a concentrados altos en contenidos de tantalio y niobio.

Los principales resultados obtenidos consistieron en la producción de concentrados con contenido de tantalio cercanos al 26% y con un subproducto rico en estaño cercano al 80% de este elemento. La recuperación del tantalio se ubicó alrededor del 55%.

Palabras Claves: Mena, COLTÁN, Beneficiamiento, Preconcentrado, Concentrado, Rendimiento Metalúrgico.

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Abstract: In the work, the most important results of the research carried out ith the development of beneficiation activities of pre-concentrated columbite tantalite ores, known as COLTAN, are presented, pro enientes of the Bolivarian municipality Angostura of the Bolivar state, owned by the company CVG Ferrominera Orinoco C.A, which was loaned to the Venezuelan Mining Corporation for the investigation and industrial use of strategic minerals found in the national territory, among which is the COLTAN. As a result of the aforementioned loan agreement, the Venezuelan mining corporation CVM proceeded through an operating partner company Gokd Marketing and with technical personnel from CVG Ferrominera Orinoco, to carry out conventional beneficiation processes in order to obtain, with the highest possible metallurgical performance, the enrichment from pre-concentrates head to concentrates high in tantalum and niobium contents.

The main results obtained consisted in the production of concentrates with tantalum contents close to 26% and with a by-product rich in tin close to 80% of this element. tantalum recovery was above 55%.

Keywords: Ore, COLTAN, Beneficiation, pre-concentrate, concentrate, metallurgical performance 1.

INTRODUCCIÓN

Durante el año 2018 se establecieron acuerdos entre la empresa CVG Ferrominera Orinoco, el Ministerio de Desarrollo Minero Ecológico, y la Corporación Venezolana de Minería (CVM), para utilizar las instalaciones de la Planta Piloto de Concentración, propiedad de la primera empresa mencionada, para el aprovechamiento de MINERALES ESTRATÉGICOS presentes en el territorio nacional y que por sus propiedades especiales de uso estratégico requieren un manejo y control especial. En ese sentido, se dieron los pasos administrativos y legales que permitieron la conversión del uso original de la planta, para utilizarla en el procesamiento del mineral estratégico COLTÁN, lo cual se materializo con la firma de un contrato de COMODATO el 21 de febrero del año 2019, entre las mencionadas instituciones del estado venezolano por un período de 10 años, para la utilización de las instalaciones de la planta con el objeto de desarrollar el procesamiento y aprovechamiento de los minerales estratégicos del territorio nacional.

A raíz de la firma del convenio antes mencionado se iniciaron una serie de trabajos de adecuación y posterior investigación para definir los esquemas de procesos para el aprovechamiento de los minerales estratégicos del país, entre ellos los del COLTÁN. 2.

MARCO TEÓRICO

2.1. MENAS MINERALES Dentro de los diferentes depósitos de materiales que se presentan sobre la corteza terrestre, son menas minerales aquellos que pueden ser extraídos para su procesamiento y aprovechamiento. Se pueden diferenciar, de acuerdo con el interés de aprovechamiento, uno o varios minerales, los cuales son definidos como útiles, y son denominados ganga ó estéril.

2.2. COLTÁN El COLTÁN es un mineral metálico opaco azulado, compuesto por los minerales marcadores principales (debido a su valor comercial y tecnológico), columbita y tantalita

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I+D+i BENEFICIAMIENTO DE MINERAL ESTRATÉGICO COLTÁN EN LA PLANTA PILOTO DE CONCENTRACIÓN DE CVG FERROMINERA ORINOCO, C.A.

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y su nombre proviene de la contracción de los nombres de esos dos minerales.

La columbita, es un óxido de niobio con hierro y manganeso (Fe, Mn) Nb2O6, mientras que la tantalita es un óxido de tantalio con hierro y manganeso (Fe, Mn)Ta2O6. Las menas minerales que contienen estos dos minerales, generalmente están acompañadas de minerales de estaño como la casiterita (SnO2), así como minerales de titanio, zirconio y en menor escala minerales radioactivos como uranio y thorio, entre otros.

Las menas minerales de tantalita y columbita encontradas en la naturaleza tienen dos fuentes principales: de origen primario, representadas por las rocas ígneas, como carbonatitas y rocas asociadas, granitos, pegmatitas y sienitas alcalinas.

Un segundo grupo son los depósitos de origen secundario, los cuales se producen por la acción de los factores atmosféricos tales como el viento, el cual causa erosión y combinado con la acción del agua producen el transporte y deposición de estos minerales formando los depósitos aluvionales.

Esta acción de los factores atmosféricos produce una preconcentración de los minerales de interés principal como la tantalita y la columbita. Este tipo de mena es el objeto del estudio con lo cual se presentan los resultados de este trabajo.

2.3.

LOCALIZACIÓN DE VENEZUELA Y EL MUNDO.

COLTÁN

EN

Existen algunas referencias, no certificadas, sobre estimaciones realizadas en el mundo por el USGS y en Venezuela por INGEOMIN donde se dice que el Congo posee las mayores reservas del mundo de COLTÁN. Según las fuentes mencionadas los yacimientos de COLTÁN en Venezuela se localizan principalmente

en el Escudo de Guayana, en la sub cuenca del río Villacoa, afluente directo del río Orinoco, en la zona de intercuenca entre los Ríos Meta y Cuchivero y suelos residuales; en las siguientes zonas: sector de Agua Mena, Municipio Cedeño del Estado Bolívar, que se extiende desde Caño Horeda hasta el Cerro Gavilán y cubre un área de 232,41 kilómetros cuadrados aproximadamente.

También se refiere a las zonas El Burro, Guaniamo, Cerro Impacto y Parguaza en el Municipio Cedeño, en el Estado Bolívar y el noreste del Estado Amazonas.

2.4. BENEFICIAMIENTO DE MINERALES El beneficiamiento o beneficio de minerales, también referido en un amplio sentido como procesamiento de minerales, abarca toda una serie de procesos y operaciones unitarias cuyo objetivo principal es recuperar minerales o metales útiles a partir de menas.

El término beneficiar, en esencia, expresa que los minerales desde sus condiciones naturales deben ser mejorados, para su utilización y aprovechamiento óptimo, lo cual se logra mediante una serie procesos unitarios secuenciales.

La mayoría de los procesos dentro del campo del beneficiamiento de minerales involucran procesos de separación o concentración física donde la naturaleza química de los materiales involucrados no cambia. A éstos suelen llamarles “procesos convencionales de beneficiamiento de minerales”.

Los procesos de concentración son precedidos por procesos de reducción de tamaño o conminución, cuyos objetivos principales son liberar los minerales de interés de la ganga y facilitar el transporte de los minerales entre operaciones unitarias o su disposición final.

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Los procesos de beneficio empleados en el desarrollo del procedimiento experimental de esta investigación se resumen en los siguientes: conminución (trituración y molienda) y concentración (gravimetría y separación magnética).

3. MARCO METODOLÓGICO El mineral recibido en planta, proveniente del Municipio Cedeño del Estado Bolívar, fue entregado en lotes separados, cinco (05) en total, de los cuales se extrajeron muestras representativas mediante procesos de roleo y cuarteo, para realizar una caracterización físico química y ensayos de beneficiamiento a escala de laboratorio, los cuales permitieron definir los esquemas de procesos a desarrollar en una escala mayor, figura 1.

Figura 2. Flujograma de procesos para el beneficio de pre concentrados de COLTÁN. Fuente: Elaboración propia del autor

3.1. CORRIDAS A ESCALA SEMI-INDUSTRIAL CON EL MINERAL PRE-CONCENTRADO DE COLTÁN El proceso de dicha corrida consistió en: Trituración (100% pasante de ¼”) figura 3, molienda (100% pasante de 75 micrones); concentración gravimétrica (empleando espirales concentradores) y separación magnética de mediana (empleando tambores de imanes permanentes) y separación magnética de alta intensidad (cuyo campo magnético es generado por inducción de corriente eléctrica) como se observa en la figura 4.

Figura 1. Mineral de COLTÁN preconcentrado natural.

Fuente: Elaboración propia del autor.

En tal sentido, se definió el flujograma de procesos mostrado en la figura 2, que fue el desarrollado en escala piloto o semi-industrial.

Figura 3. Mineral de COLTÁN preconcentrado después de triturado (<1/4”).

Fuente: Elaboración propia del autor

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En base a los resultados obtenidos en la escala de laboratorio y empleando el flujograma indicado en la figura 1, se realizaron las corridas a una escala semi-industrial, empleando para ello una combinación de equipos de escala piloto con equipos de laboratorio.

4.

RESULTADOS

Tabla 1. Balance Metalúrgico de la corrida a escala semi -industrial de menas preconcentradas de COLTÁN.

Figura 4. Secuencia gráfica del proceso Beneficiamiento de preconcentrados de COLTÁN.

de

Fuente: Elaboración propia del autor.

Fuente: Elaboración propia del autor

A continuación, se describe el procedimiento realizado con el mineral y su procesamiento a escala semi-industrial: Para la corrida indicada se realizó una mezcla (blending) de los lotes de mineral pre-concentrado, previamente reducidos de tamaño por trituración 100% <1/4”.

Esta mezcla, previamente homogeneizada, se alimentó, a un molino de bolas semi-industrial de la planta piloto (500 kg/h de capacidad), con una criba vibratoria con malla de corte de 75 micrones como clasificador en circuito cerrado.

Cumplido el procesamiento de la mezcla indicada, se obtuvieron los resultados mostrados a través de los indicadores metalúrgicos que se muestran en la tabla 1.

Los análisis físicos (granulometría) de los productos principales obtenidos durante la corrida se muestran en el Gráfico 1 y 2.

En base a los resultados mostrados en la tabla 1, se pudo observar, que se logró un enriquecimiento (razón de concentración) del 60% en el parámetro marcador de este mineral (tantalio), al pasar de 16,54% a 25,802%.

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Se observa también en la tabla 1, que la masa recuperada como concentrado de COLTÁN, fue de 34.16%, conteniendo la misma el 54.64% del tantalio de entrada en el mineral cabeza.

Al evaluarse el faltante del tantalio, se observó que en su mayoría dicho mineral se fue a la corriente del estéril (liviano) de la etapa de concentración gravimétrica (espirales), debido a que dicho elemento es contentivo mayoritariamente de los minerales livianos estériles, principalmente sílice, pero que en realidad arrastró una parte importante de la masa y del tantalio de entrada.

En este producto se recuperó el 34.46% de la masa de entrada conteniendo el 32.80% del tantalio de entrada.

Gráfico 1. Distribución granulométrica de mineral preconcentrado de COLTÁN. Fuente: Elaboración propia del autor.

Otro resultado significativo lo constituye el hecho de haberse logrado separar (concentrar) de manera importante el mineral contentivo del estaño (casiterita) en el producto no magnético de la etapa de separación magnética de alta intensidad.

En ese producto el porcentaje de casiterita fue de 79.49% con una recuperación metalúrgica global de dicho mineral del 46.43% en una masa global del 31.14%.

Adicionalmente, en los productos denominados como estériles o productos secundarios se encuentran minerales estratégicos de zirconio, thorio y uranio, entre otros, aunque en el esquema inicial de procesamiento no se logra un nivel de enriquecimiento notable, quedan dentro de las perspectivas de profundización de investigación para optimizar su recuperación y aprovechamiento.

Gráfico N.º 2. Distribución granulométrica de los principales productos obtenidos en el procesamiento de preconcentrado de COLTÁN. Fuente: Elaboración propia del autor.

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5.

CONCLUSIONES

Los estudios realizados hasta este momento sobre el beneficiamiento del mineral pre concentrado de COLTÁN, expresan que puede generarse el enriquecimiento de dichos materiales mediante los procesos de concentración aplicados. Se lograron razones de enriquecimiento con índices de recuperación del elemento marcador de interés, como es el tantalio, aceptables y con probabilidades de mejorar estos indicadores realizando ajustes en algunas variables del proceso, como es la granulometría del producto de molienda, haciéndolo más grueso para disminuir la migración de parte del tantalio hacia la corriente de rechazo (liviano) en la etapa inicial de separación gravimétrica del flujograma de procesos.

Otro aspecto significativo lo constituye el hecho de que se puede separar (concentrar) de manera importante el mineral contentivo del estaño

(casiterita) en el producto no magnético de la etapa de separación magnética de alta intensidad, dando valor agregado.

6.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Lane, Kenneth F. “The Economic Definition of Ore”. Cut-Off Grades in Theory and Practice.

[2] Valero D. (2018) Tantalio y Niobio (COLTAN) en Venezuela.

[3] Vargas L. (2014). Aspectos Generales del Beneficiamiento de Minerales”. Trabajo presentado en el I FORO DE BENEFICIAMIENTO DE MINERALES. [4] Wills, Barry A. Mineral Processing Technology.

SixthEdition

Imagen: Cerro Altamira Ciudad Piar Planta Piloto de Concentración.

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Mundo Ferrosiderúrgico Mercado, Ciencia y Tecnología

La revista Mundo Ferrosiderúrgico es una publicación de corte científico y tecnológico de la Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento de CVG Ferrominera Orinoco C.A. Política de Ciencia, Tecnología e Innovación de CVG Ferrominera Orinoco C.A. Promover la investigación, para la generación aplicación y divulgación de conocimientos, técnicas y tecnologías, con base a las necesidades de la organización en materia de ciencia, tecnología e innovación, mediante el fortalecimiento de las actividades de desarrollo tecnológico, vigilancia y resguardo de la información, transferencia y consolidación de redes de conocimientos y de apoyo en la ejecución y seguimiento de proyectos conjuntos de investigación, desarrollo e innovación; a los fines de incrementar el capital humano y aumentar su valor dentro del entorno organizacional, mejorar continuamente los procesos y la competitividad; así como fortalecer las redes entre los actores regionales, nacionales e internacionales, asociados a la gestión tecnológica.

I+D+i INFLUENCIA GEOMETALÚRGICA DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LAS ESPECIES LITOLÓGICAS EN LA PELETIZACIÓN DE MINERAL DE HIERRO

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Artículo de Investigación: INFLUENCIA GEOMETALÚRGICA DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LAS ESPECIES LITOLÓGICAS EN LA PELETIZACIÓN DE MINERAL DE HIERRO Ing. McS Núñez Ernesto 1, Ing. Villegas, Nelly 2, Ing. Betancourt, Amanda

3

1

Ingeniero Magister en Ingeniería Metalúrgica, Superintendente General de Investigación y Desarrollo – Orinoco Iron, S.C.S. 2 Ingeniero de Minas, Gerente de Calidad– CVG Ferrominera Orinoco 3 Ingeniero Metalúrgico, Tesista Unexpo, Gerencia de Calidad– CVG Ferrominera Orinoco

Correspondencia: Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento CVG Ferrominera Orinoco, C.A. | Ciudad Guayana, Estado Bolívar, Venezuela Teléfonos de contacto: +58 930.43.44

Resumen: En los procesos industriales de aglomeración se pueden utilizar muchas categorías tipológicas y diferentes mezclas de minerales de hierro. Es por ello que la presente investigación tiene por objetivo la evaluación de las especies litológicas del Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar para un proceso de peletización. Para ello, se realizaron ensayos físicos y caracterizaciones mineralógicas a las distintas especies litológicas y la determinación de la microestructura de pellas quemadas de Finos Negros y Goethita Vítrea elaboradas a escala de laboratorio. Al correlacionar los resultados, se confirmaron los efectos de la textura de las especies litológicas mediante ensayos físicos y su asociación geológica en un proceso de molienda y peletización. Destacando una clasificación de las especies litólogicas desde el punto de vista mineralógico y de textura como: Hematítico-Goethítico Friable y Densa, Goethítico-Hematítico Densa, Goethítico, Hematítico en Microplacas Friable y Hematítico en Microplacas. Posterior a los ensayos físicos, se elaboraron pellas a escala de laboratorio de Goethita Vítrea y Finos Negros, indicando los resultados que las pellas elaboradas con Finos Negros tienen insuficientes propiedades en la pella verde, mejores propiedades en la pella quemada y podrían tener baja reducibilidad en los procesos del Alto Horno y Reducción Directa, caso contrario se obtuvo con las pellas elaboradas con la Goethita Vítrea. De aquí que se recomiende el uso de estas y otras especies litológicas con mezclas, considerando las condiciones de extracción, manejo y homogenización de C.V.G. Ferrominera del Orinoco C.A. Palabras claves: Especies Litológicas, Geometalurgia, Mineral de Hierro, Peletización.

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In industrial agglomeration processes, many typological categories and different mixtures of iron ores can use. For this reason, the objective of this investigation is to evaluate the lithological species of the San Isidro Ferriferous Quadrilateral and Cerro Bolìvar for a pelletization process. For this purpose, physical tests and mineralogical characterizations of the different lithological species and the determination of the microstructure of indurated pellets of Black Fines and Vitreous Goethite elaborated at laboratory scale were carried out. By correlating the results, the effects of the texture of the lithological species were confirmed by physical tests and their geological association in a milling and pelletizing process. The lithological species are classified from the mineralogical and texture point of view as: Friable and Dense Hematitic-Goethitic, Dense Goethitic-Hematitic, Goethitic, Friable Hematitic in Microplates and Hematitic in Microplates. After the physical tests, laboratory scale pellets of Vitreous Goethite and Black Fines were made, the results indicating that the pellets made with Black Fines have insufficient properties in the green pellet, better properties in the indurated pellet and could have low reducibility in the processes of the Blast Furnace and Direct Reduction, otherwise it was obtained with the pellets made with the Vitreous Goethite. Hence, the use of these and other lithological species with mixtures is recommended, considering the conditions of extraction, handling and homogenization of C.V.G. Ferrominera del Orinoco, C.A. Keywords: Lithological Species, Geometallurgy, Iron Ore, Pelletization

1.

INTRODUCCIÓN

El mineral de hierro es un material policristalino que ha sufrido varios procesos naturales complejos durante la época geológica, como el trabajo en frío y en caliente debido a los efectos de la presión y el cambio de temperatura, el recocido, la recristalización y el intemperismo, lo que da lugar a diferentes características intrínsecas y por consiguiente, a un comportamiento industrial variable. Debido a que, en la fabricación de acero, la geometalurgia representa un nuevo enfoque conceptual del mineral de hierro desde el punto de vista de la ciencia de los materiales y la ingeniería de los materiales. La mejora de la comprensión de los atributos geometalúrgicos permite un mejor control de los parámetros de los procesos, disminuye la variabilidad y minimiza las incertidumbres.

En la mayoría de las minas de mineral de hierro existen varios tipos de mineral de hierro, entre los

cuales se encuentran: hematita, polvo azul (BD: Blue Dust), mineral blando, mineral friable (FO: Friable Ore) como la goethita, limonita y mineral duro (HO: Hard Ore), magnetita, etc., disponibles en diferentes zonas y profundidades.

Es por ello que el mineral de hierro, debido a su origen geológico, presenta alta variabilidad, en lo que respecta a las características químicas y mineralógicas, dependiendo de la mina y el frente de explotación.

De allí la importancia de esta investigación, en conocer qué efectos tienen las diferentes especies litológicas en los distintos procesos que abarca la peletización.

Por ello, se realizaron caracterizaciones mineralógicas a especies litológicas de las minas del Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar en el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales de SIDOR,.

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así como ensayos metalúrgicos en los laboratorios de ensayos físicos y químicos de Orinoco Iron S.C.S. y Gerencia de Calidad de CVG Ferrominera Orinoco C.A, incluyendo la elaboración de pellas a escala de laboratorio con las especies litológicas Finos Negros y Goethita Vítrea. Encontrándose una gama de especies y tipologías litológicas y diferentes propiedades físicas en las pellas elaboradas.

2. MARCO TEÓRICO Las menas de hierro del Distrito Ferrífero de Piar se originaron a partir de las cuarcitas ferruginosas de Imataca por enriquecimiento supergénico. El proceso que genera las menas es la remoción por meteorización de la sílice contenida en las cuarcitas ferruginosas con la consiguiente formación de óxidos e hidróxidos de hierro [1].

El hierro empezó a ocupar cavidades dejadas por la lixiviación de la sílice. Cuan más soluble es la sílice, mejora su facilidad de remoción y son generados más poros. De este proceso resulta gran cantidad de menas friables y menas duras [2].

La minería en CVG Ferrominera del Orinoco C.A. cumple un proceso con una serie de pasos para la obtención de mineral comerciable o un producto de reducción directa, estos pasos son: Geología y planificación de mina, prospección y exploración, perforación y voladura, carga y acarreo, transporte, descarga y trituración, cernido y secado del mineral, homogeneización y recuperación del producto, peletización y reducción directa.

Los dos últimos pasos han sido incorporados por la empresa con la finalidad de agregar valor al mineral, facilitando el transporte y manejo del mineral generando las propiedades adecuadas y/o necesarias para garantizar posteriormente su aglomeración (peletización), enriqueciéndolo al aumentar su contenido de hierro metálico a través de un proceso de concentración pirometalúrgico de

reducción directa, haciéndolo más competitivo en el mercado mundial [3].

El mineral de hierro, debido a su origen geológico, presenta alta variabilidad, en lo que respecta a las características químicas y mineralógicas, dependiendo de la mina y frente de explotación, aunado a esto, la conformación de Pilas de Homogeneización, se ha considerado solo los parámetros químicos y físicos negociados con sus clientes bajo unas especificaciones que son ajustadas anualmente sin considerar los aspectos mineralógicos que impactan las operaciones de las plantas y atributos físicos del producto, afectando la productividad y calidad del desempeño en las plantas de Reducción Directa de las pellas producidas.

Es esencial comprender la variabilidad mineralógica y su efecto en los procesos metalúrgicos de las materias primas, con un enfoque geometalúrgico, para contribuir a obtener un funcionamiento estable de los reactores metalúrgicos (Alto Horno, Corex, Midrex, HyL III, etc.) proceso de aglomeración (sinterización y peletización) y conducir a la mejora del rendimiento operacional, consumo de energía y la productividad.

La peletización implica la mezcla de partículas muy finamente molidas de finos de mineral de hierro que tienen un tamaño menor de 200 malla (0,074 mm) con aditivos como bentonita y luego darles forma de pequeñas bolas que tienen un tamaño en el rango de 8 mm a 16 mm de diámetro mediante un disco peletizador y posterior endurecimiento de las bolas mediante la piroconsolidación.

Es este proceso, los finos de mineral hierro se aglomeran en “gránulos de mineral de hierro de tamaño uniforme” que se pueden cargar directamente en un alto horno vertical o rotatorio normalmente utilizado para la producción de hierro de reducción directa[4].

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3. METODOLOGÍA a)

Caracterizar química, mineralógica y texturalmente las muestras de especies litológicas del Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar para su clasificación por tipología mineralógica.

Las muestras de las minas tomadas por CVG Ferrominera Orinoco, C.A son identificadas según las tabla I y II. Orinoco Iron procede a su caracterización química de acuerdo con las normas enmarcadas en la Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) y simultáneamente son caracterizadas mineralógicamente en el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales SIDOR, (I.I.M.M).

Tabla I. Identificación de las especies litológicas.

Código

Especies litológicas

Código

Especies

B

Finos Negros

Vh

Costra Hematítica

Fs

Finos Marrones Silíceos

Vhp

Costra Hematítica Laminada

F

Finos Marrones

Vp

Costra Laminada

Bs

Finos Negros Silíceos

Vy

Costra Limonítica

V

Costra Masiva

Vg

Costra Goethítica

Fuente: Elaboración propia del autor

Tabla II. Identificación de las minas.

Código

Mina

Código

Mina

ALT

Altamira

SI

San Isidro

LB

Los Barrancos

CB

Cerro Bolívar

Fuente: Elaboración propia del autor.

Para la caracterización textural inicialmente se tomaron 30 kg de mineral grueso proveniente de los patios de apilamiento de CVG Ferrominera Orinoco, C.A, fueron llevados hasta las instalaciones del laboratorio físico de Orinoco Iron S.C.S, donde se lavó con abundante agua, hasta quitar el exceso de lodo.

Posteriormente se secó el mineral grueso para luego realizar la selección y separación por especie litológica a escala macroscópica según su textura y apariencia. b)

Determinar las propiedades físicas de las especies litológicas presentes en el Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar, y establecer su relación con la reducción del tamaño del mineral y la peletización para predecir su comportamiento.

Una vez tomadas por CVG Ferrominera Orinoco, C.A, las 15 porciones representativas de especies litológicas en las distintas minas, se realizaron los siguientes ensayos de acuerdo con las normas que siguen a continuación: Densidad aparente y porosidad: Norma Venezolana FONDONORMA 3396:2006.

Minerales de hierro y productos siderúrgicos.

Determinación de la densidad aparente en briquetas. (1era revisión). Índice de tambor: Norma ISO 3291:1995.

Minerales de hierro para altos hornos y materias primas de reducción directa.

Determinación de los índices de tambor y abrasión. Este ensayo sólo realizó para el mineral grueso.

Dureza: ASTM E 10. Método de prueba estándar para dureza Brinell de materiales metálicos.

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Índice de Blaine: ASTM C 204-84. Método de prueba estándar para la finura del cemento Portland mediante un aparato de permeabilidad al aire.

Fueron considerados los efectos de reducción del tamaño del mineral y peletización con los procedimientos mencionados anteriormente. Se emplea un análisis entre las características físicas de las distintas especies litológicas con el proceso de molienda y Peletización por medio del paquete estadístico Statgraphic Centurion. c)

Comparar mineralógicamente las especies litológicas Finos Negros y Goethita Vítrea aplicando microscopía óptica con el fin de contrastar las especies presentes.

Para este apartado se repite el mismo procedimiento explicado en el objetivo uno de caracterización mineralógica, en este caso es aplicado a las especies litológicas de Finos Negros y Goethita Vítrea. d) Evaluar el efecto geometalúrgico sobre la preparación de la pella, y sobre el ensayo de compresión y microestructura de pellas quemadas fabricadas a escala de laboratorio a partir de Finos Negros y Goethita Vítrea.

Inicialmente se tomaron 10 kg de Finos Negros provenientes de la mina San Isidro y 5,3 kg de mineral grueso de Goethita Vítrea proveniente de la selección macroscópica, realizada anteriormente, junto con 1 kg de dolomita y 1 kg de bentonita, también tomados de los patios de apilamiento de la Planta de Pellas de CVG Ferrominera Orinoco, C.A. Se sometieron las muestras al secado a 105 °C en la estufa durante 6 horas. Consecutivamente al enfriamiento, las muestras se pulverizaron y tamizaron hasta obtener una granulometría de <325 mesh.

Luego, en el laboratorio físico de la Gerencia de Calidad de CVG Ferrominera Orinoco C.A, se prepararon las proporciones correspondientes para cada muestra, dejando las cantidades fijas de Mineral de Hierro (97%), Dolomita (2%) y Bentonita (1%). Posterior a eso, tomada la mezcla de Finos Negros aditivos y se humectó a un 8%, la mezcla sometida a un movimiento rotatorio dentro de un envase plástico hasta obtener las pellas verdes con la ayuda de un spray de agua. El mismo procedimiento se realizó para la mezcla de Goethita Vítrea.

Una vez obtenidas las pellas verdes, se fijó una cantidad de 10 Pellas por cada muestra sobre la que se realizarían los ensayos de caída (Drop Test).

Luego de obtener las pellas verdes, fueron recolectadas sobre una bandeja metálica que soporta altas temperaturas para ser sometidas al proceso de piroconsolidación, es importante resaltar que no se llegó a la temperatura requerida dado a limitaciones de la mufla.

Para la determinación del ensayo de compresión, se tomaron las pellas provenientes del proceso de piroconsolidación del tamiz de 1/2” y 3/8”, posteriormente una a una fue sometida a una Máquina de Ensayo Universal de carga de compresión establecida por los procedimientos operativos de Planta de Pellas de CVG Ferrominera Orinoco, C.A, con la ayuda de un técnico de laboratorio.

En el caso de la determinación de la microestructura de las pellas, en primera instancia, realizó el proceso de embutición de los dos tipos de pellas, tomando por cada tipo la cantidad de 6 pellas. La determinación del porcentaje de fases lo realizó mediante el software computacional de análisis de imagen y adquisición de datos Omnimet, desarrollados por la compañía Buehler, utilizada en la empresa Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (Sidor).

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4. a)

RESULTADOS Caracterizar química, mineralógica y texturalmente las muestras de especies litológicas del Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar para su clasificación por tipología mineralógica.

Como lo muestra en la tabla III, el mayor tenor se le atribuye a la litología de Finos Negros dado a su mayor grado de enriquecimiento en su estructura, enfatizando también la tendencia a ser más bajo en las Costras. Siendo la pérdida por calcinación, fósforo y alúmina la más notable en esta última litología, pudiendo atribuirse al grado de hidratación de su formación geológica.

Tabla III. litológicas.

Caracterización

química

de

especies

Litología-Mina

% FeT

% PPC

%P

B-ALT

67,74

1,05

0,032

B-CB

67,45

2,25

0,069

B-LB

67,51

2,53

0,080

B-SI

67,80

1,23

0,030

F-LB

66,65

3,95

0,098

Fv-LB

61,96

2,63

0,067

Vg-ALT

64,26

6,71

Vg-LB

60,52

Vh-ALT

En lo que respecta a los resultados provenientes de la caracterización mineralógica, los mismos indican la inclinación a la mayoría de los minerales de hierro que son explotados en la actualidad por CVG Ferrominera Orinoco, C.A, que se conocen como formación de hierro en banda (BIF). Las muestras en su mayoría están compuestas en una proporción mayor al 50 por ciento de hematita en su pluralidad, como se muestra en la tabla IV. Los Finos Negros y Costras Hematíticas son los que poseen mayor porcentaje de hematita, lo que les confiere la cualidad de tener alta concentración de hierro total. En cuanto a las Costras éstas consta de proporciones considerables de hematita y goethita producto de la hidratación, dado que son capas superficiales endurecidas.

Tabla IV. Caracterización mineralógica de muestras de especies litológicas.

Litología- Mina

Hematita

Goethita

B-ALT

88,72

0,48

B-CB

73,99

10,26

B-LB

72,88

20,91

B-SI

83,34

8,51

F-LB

49,69

36,02

Fs-LB

48,29

16,60

0,181

Vg-ALT

55,39

40,74

11,56

0,141

Vg-LB

4,27

95,53

61,68

4,56

0,066

Vh-ALT

70,80

25,97

Val -SI

67,63

1,91

0,034

Vhp-SI

79,66

17,07

Vy-Alt

63,31

7,28

0,112

Vy-Alt

34,61

53,95

Vy-CB

61,15

6,79

0,082

Vy-CB

46,02

42,99

Vy-LB

64,08

6,26

0,102

Vy-LB

51,31

39,64

Fuente: Elaboración propia del autor.

Fuente: Elaboración propia del autor.

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Por lo que respecta a la caracterización textural, durante la selección macroscópica de los gruesos calibrados se pudo recopilar aproximadamente 15 especies litológicas distintas, según su textura, color y forma de fractura, de las distintas minas del Cuadrilatero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar.

Entre las más resaltantes se encuentran la Limonita que se distingue entre las demás por su color ocre amarillento y por su textura blanda; así como también se encuentran las Costras Hematíticas que poseen un color gris azulado con aspecto superficial metálico.

cuyas proporciones de estas dos especies mineralógicas definen su clasificación dependiendo de cuál se encuentre en mayor proporción.

Tabla V. Clasificación de grupos de especies litológicas según mineralogía y origen geológico.

Especie Litológica

Mina

Mineralogía predominante

B

LB

Hematítico

F

LB

goethítico

Bs

ALT

friable

Vy

LB

Vy

CB

Por su parte, las Costras Alumínicas son de aspecto rojizo debido al porcentaje de alúmina en su matriz; también se destacan los finos negros que por lo general se encuentran en forma de polvo fino y de color gris acerado o negro.

De acuerdo con la mineralogía determinada en el Instituto de Investigaciones de Materiales y Metalurgia de Sidor, se realiza una homologación con la clasificación presentada por Lu [5], en la que se infiere la porosidad y el origen de las distintas tipologías de mineral.

Las muestras con características de Finos Marrones (mezcla de Finos Negros con Costras) podrían clasificarse como hematíticos goethíticos friables, al igual que la muestra de Finos Negros Los Barrancos cuyo contenido de goethita supera ampliamente al determinado en los análisis aplicados al resto de los Finos Negros. Los minerales hematíticos en microplacas tienen una dureza variable desde dura a friable; incluso, pueden naturalmente tener el aspecto físico de un polvo azul o gris. Por ello, los Finos Negros y las Costras Hematíticas Laminadas pueden ser considerados minerales hematíticos en microplacas, diferenciados por sus características texturales.

Los minerales del tipo densos que combinan hematita y goethita corresponden a las Costras Limoníticas, Hematíticas y algunas Goethíticas,

Hematítico goethítico

Vh

ALT

Vg

ALT

Vy

ALT

denso

Porosidad

Origen geológico

Media

Primario

De baja a media

Primario

Goethítico hematítico

Alta

Hidratación

Alta

Hidratación

Media

Primario

Media

Primario

denso Vg

LB

Goethítico

B

ALT

Hematítico en

B

CB

microplacas

B

SI

friable

VhLam

SI

Hematítico en microplacas

Fuente: Elaboración propia del autor.

b)

Determinar las propiedades físicas de las especies litológicas presentes en el Cuadrilátero Ferrífero San Isidro y Cerro Bolívar, y establecer su relación con la reducción del tamaño del mineral y la peletización para predecir su comportamiento.

Como se muestra en la tabla VI, el mayor valor en porcentaje de porosidad le confiere a las especies

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Como se muestra en la tabla VI, el mayor valor en porcentaje de porosidad le confiere a las especies litológicas limoníticas; de igual manera el menor valor se presenta en la Cuarcita Dura.

Es de gran importancia señalar que una misma especie litológica varía en su valor de porosidad de una mina a otra, debido a que las texturas del mineral son típicamente variables y están directamente relacionadas con la génesis del mineral del depósito.

Existe una gran diferencia numérica entre los valores de densidad aparente de las diferentes especies litológicas; siendo en este caso, las Costras Masivas que poseen los valores más altos, a diferencia de las Limoníticas, con los valores más bajos.

Claramente, la densidad aparente no es una función únicamente dependiente de la mineralogía, puesto que, un mineral hematítico varía ampliamente su dureza desde su estado en polvo (menos densos) hasta su estado de capa dura, como lo son las costras (más densos).

La explicación de esto es que la dureza relativa y la densidad de los minerales varían considerablemente dentro de una mina y es función de la textura y la presencia de fases secundarias producto de la lixiviación, proceso que incita la formación de poros en la estructura interna del mineral.

Cabe destacar que los valores de dureza de las especies se tomaron de manera aproximada y como valor referencial, dado que las superficies de las mismas eran irregulares al momento de ser medida.

En los minerales finos no es posible medir su dureza, densidad y porosidad por lo métodos aplicados, debido a su apariencia física.

La resistencia del material ferroso a la degradación mecánica está determinada principalmente por la mineralogía y la textura del material en cuestión.

Tabla VI. Propiedades físicas de las litologías del cuadrilátero Ferrífero.

Tipología mineralógica Costra Goethítica Ocre

Especie litológica

Porosidad (%)

Densidad Aparente

Dureza (HB)

Limonita

29,21

2,51

194,83

15,16

3,36

190,50

14,66

3,27

289,03

14,51

3,29

250,33

9,05

3,54

512,50

Costra Masiva

5,32

4,02

349,50

Costra Goethítica Vítrea

4,55

3,82

398,04

MartíticoGoethítico

Costra Alumínica

Costra Goethita Terrosa

Costra Goethítica Terrosa

GoethitaMartita Densa

Hematita en microplacas

Martita Densa - Goethita

Costra Goethítica Vítrea

Costra Limonítica Costra Laminada

Fuente: Elaboración propia del autor.

El índice de tambor se interpreta en gran medida como una función de la dureza física, siendo las costras Masivas de textura menos porosas y más densas, las que tienen el mayor índice de tambor a diferencia de las Goethíticas Vítreas y Terrosas, cuya textura es porosa y su índice de tambor es el más bajo. (Véase la tabla VII).

El índice de abrasión da una indicación del grado de generación de finos debido a la abrasión, por lo tanto las Costras Masivas tienden a generar más finos, y esto pudiese ser por su dureza y a la presencia de Goethita en su estructura la cual es liberada con los impactos, ya que la misma costra actúa como cuerpo moledor.

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REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43 | DICIEMBRE 2021 Tabla VII. Índice de tambor de las especies litológicas.

Tipología mineralógica

Especie litológica

%IT

%IA

Costra Goethítica Ocre

Limonita

74,74

1,69

Martítico-Goethítico

Costra Alumínica

80,29

1,46

Costra Goethita Terrosa

Costra Goethítica Terrosa

73,44

0,45

Goethita-Martita Densa

Costra Limonítica

80,84

0,64

Hematita en microplacas

Costra Laminada

79,4

0,61

Martita DensaGoethita

Costra Masiva

90,2

2,25

Costra Goethítica Vítrea

Costra Goethítica Vítrea

71,35

0,70

Gráfico 1. Relación Densidad Aparente vs % Porosidad.

Fuente: Elaboración propia del autor.

presente en el mineral. Los minerales de dureza alta o media tienen una baja porosidad con texturas físicamente fuertes. La porosidad en los minerales facilita el flujo de gases en los procesos de reducción.

Fuente: Elaboración propia del autor.

La dureza y otras características físicas descritas anteriormente son factores importantes en la molienda y aglomeración del mineral. Las correlaciones propuestas con las propiedades físicas más predominantes como la densidad aparente, porosidad y en cierto rango la dureza, poseen una importancia estadística, lo que permite su asociación lógica con la morfología del mineral de hierro.

El gráfico 1 muestra que la porosidad tiene un efecto directo sobre la disminución de la densidad. Siendo las de tipologías Goethíticas y Martíticas las que poseen mayor porosidad.

De igual manera se muestra la tendencia en el gráfico 2 de dureza vs porosidad, donde se detalla que a mayor porosidad menor será la dureza

Gráfico 2. Relación Dureza vs %Porosidad.

Fuente: Elaboración propia del autor.

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La relación entre los productos de la molienda, textura, porosidad y el contexto geológico es sencilla. De acuerdo con Ribeiro, los pequeños valores de la evaluación del área de superficie específica con el consumo energético (valor de K), en las pruebas de molienda de su estudio, se atribuyeron al producto cuyas morfologías masivas son menos porosas y policristalina. Los valores aumentan con el aumento de la porosidad en su morfología. (Ver figura 1).

Los efectos del grupo de minerales gruesos (textura, mineralogía, porosidad y dureza) se verán inicialmente en el proceso de beneficio del mineral y luego a alta temperatura en el alto horno o proceso de Reducción Directa.

A continuación, se presenta en las tablas VIII y IX el efecto de las especies litológicas en los procesos de molienda y peletización.

Tabla VIII. Predicciones de especies litológicas en proceso de molienda.

Figura 1. Relación entre los tipos morfológicos y el valor K. Fuente: Martins [7]

Esta teoría es confirmada por el ensayo de índice de Blaine que mostró mayor área de superficie específica para las Costras Goethíticas Vítreas (Agregado Goethítico) en comparación de los Finos Negros (Tabular – Granular) al ser pulverizadas por un mismo periodo de tiempo, y se deduce que para un mismo grado de fineza se consumirá menos energía con la Goethíta Vítrea. Se considera la ecuación 1: E=∆S/K

(1)

Cuanto mayor sea el valor de K y una misma variación de la superficie especifica (∆S) o grado de fineza requerido, menor será el consumo de energía (E).

Por lo tanto, si se aumenta la proporción de Goethita Vítrea en la alimentación para la fabricación de las pellas, el consumo de energía será menor durante el proceso de molienda, haciendo la comparación con la litología de Finos Negros.

Especie Litológica

Moliendabilidad

Área de Superficie Específica

Consumo de Energía

Costra Goethítica

Alta

Alta

Bajo

Finos Negros

Baja

Baja

Alto

Fuente: Elaboración propia del autor.

Tabla IX. Predicciones de especies litológicas en proceso de peletización.

Especie Litológica

Consumo de aglomerante

Nº Caídas

Costra Goethítica

Bajo

Alto

Finos Negros

Alto

Bajo

Fuente: Elaboración propia del autor.

El aumento de la moliendabilidad con la superficie específica, también se relaciona con el aumento de la porosidad de los minerales, lo que aumenta su susceptibilidad a la rotura. Por lo tanto, cuanto más alto sea el contenido de Goethita en la alimentación de las pellas, más alta será la fracción de partículas a ser rotas con mayor moliendabilidad, lo que requiere menor consumo de energía durante la molienda. Si se aumenta el contenido de Finos Negros a la alimentación de las pellas, ésta será baja, por ende, el área de superficie específica es menor en el mineral y mayor consumo de energía durante el proceso de molienda.

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En cuanto a la peletización, mientras mayor sea el contenido de Goethita en el mineral menor será el consumo de aglutinante por su característica de ser arcilloso, por lo tanto, el número de caída es mayor, comparándolos con los minerales más hematíticos, como los Finos Negros, que requieren de un mayor consumo de aglutinante para la formación de la pella verde y además que poseen bajas propiedades físicas de pellas verdes. c)

Comparar mineralógicamente las especies litológicas Finos Negros y Goethita Vítrea aplicando microscopía óptica con el fin de contrastar las especies presentes.

De acuerdo a los siguientes resultados presentados en la tabla X fue posible aplicar la técnica de caracterización mineralógica, posibilitando la cuantificación de los porcentajes de los minerales presentes en ambas tipologías.

Tabla X. Caracterización mineralógica de los finos negros y de la goethita vítrea.

Especie Litológica

Tipología mineralógica

Hem (%)

Mar (%)

Mag (%)

Goe (%)

Finos Negros

Hematita en microplacas

98,27

0,58

0,77

0,00

18,93

0,80

0,60

79,28

Goethita Vítrea

Goethita Vítrea

Fuente: Elaboración propia del autor

d) Evaluar el efecto geometalúrgico sobre la preparación de la pella, y el ensayo de compresión y micro estructura de pellas quemadas fabricadas a escala de laboratorio a partir de finos negros y Goethita Vítrea.

Al evaluar las características físicas y porcentaje de agua utilizados para la preparación de la pella verde de ambas litologías se obtuvieron los resultados que se indican en las tablas XI y XII para su posterior estudio.

Tabla XI. Área de superficie específica de los finos negros y goethita vítrea.

Propiedad

Finos Negros San Isidro

Goethita Vítrea

Área de Sup. Específica (cm2/g)

1645

3485

Agua Atomizador

23,21 ml

53,36 ml

Fuente: Elaboración propia del autor

Las pellas verdes de los Finos Negros requirieron poca cantidad de agua (23,21 ml), aparte del 8% que se le agregó a la mezcla, de igual manera se constató que el mineral es más compactado, por lo que los núcleos se formaron más rápidos y la pella es de mayor tamaño. Estas características se atribuyen a este tipo de litología por estar compuesto principalmente por hematitas en su estructura, siendo hidrofóbicas con un comportamiento denso y frágil.

Se corrobora en la tabla X, que la especie de Finos Negros es la especie litológica de mayor contenido de hematita en su estructura, lo que les confiere la cualidad de tener alta concentración de hierro total.

En este caso se encontró mayores porcentajes de hematita tabular policristalina y hematita granular policristalina.

Por su parte, para las pellas de Goethita Vítrea requirió más cantidad de agua (53,36 ml) aparte del 8% de agua que contenía la mezcla, las pellas son menos densas, con textura plástica (arcillosas) y de menor tamaño, por ello poseen buenas propiedades físicas en pellas verdes y tienden a absorber más agua por su porosidad.

En cuanto a la segunda litología se constató que el 79,28% de la muestra estaba compuesta por Goethita Vítrea y Goethita terrosa, ambas pertenecientes a la familia de los hidróxidos de hierro, con cierta proporción de hematita tabular policristalina.

En cuanto a la ganancia de superficie específica, el ensayo de índice de Blaine mostró que la muestra de los Finos Negros es la de menor valor y la muestra de Goethita Vítrea es la que posee mayor área de superficie específica, para un mismo tiempo de molienda o pulverización.

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La composición química de las pellas fue estimada a partir de los valores de las especies litológicas y de los aditivos, dando un mayor contenido de sílice en la pella de Finos Negros y por ende una basicidad binaria (B2) menor. Es apreciable el mayor contenido de fósforo en la pella de Goethita Vítrea.

Tabla XII. Composición química de las pellas.

Pella

Finos Negros

Goethita Vítrea

%FeT

66,22

59,30

%SiO2

1,09

0,45

%CaO

0,64

0,64

B2

0,58

1,42

%P

0,030

0,139

Tabla XIII. Porcentajes de fases presentes en las pellas. a escala de laboratorio.

Pellas

Poros %

Ganga A

Borde s

Mag

Ganga B

Hem

Finos negros (μm 2)

717,09

650,32

181,80

4,70

344,32

688,82

Finos negros (%)

27,30

24,76

6,92

0,18

13,11

26,23

Goethit a vítrea (μm 2)

662,92

364,70

254,32

8,65

874,35

470,19

Goethit a vítrea (%)

23,78

13,06

9,10

0,31

31,33

16,73

Ganga A: Silicatos sin transformar.

Ganga B: MgFerrita

Fuente: Elaboración propia del autor Fuente: Elaboración propia del autor

En cuanto a la piroconsolidación, no se llegó a la temperatura de quemado requerida para la pella (1350°C), alcanzándose solo los 1240°C por limitaciones de la mufla empleada, siendo este el principal factor de no alcanzar la resistencia a la comprensión establecida y el otro factor que podría tener influencia seria que no se realizaron los ajustes necesarios en los aditivos para una buena piroconsolidación.

Al ser evaluada microscópicamente las pellas quemadas, las fases presentes y las micro estructuras obtenidas confirman la deficiencia en la piroconsolidación por la alta proporción de ganga sin transformar, por lo que no se realizaron las comparaciones entre pellas (Tabla XIII, figura 2 y 3).

Figura 2. Micro-estructura óptica de pella quemada de Finos Negros.

Figura 3. Micro-estructura óptica de pella quemada de Goethita Vítrea

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Para finalizar el análisis y comparar los resultados de una pella con la otra, hasta la obtención de la pella verde, es notoria la diferencia entre una y otra y de las especies litológicas utilizadas (Tabla XIV).

Tabla XIV. Propiedades de las pellas verdes.

Pella Verde Tiempo de molienda (min)

Área de Sup. Específica (cm2/g)

Humedad %

Finos Negros

3

1645

5

4-5

0,58

Goethita Vítrea

3

3485

13

5-7

1,40

Pellas

N° de caída

B2

Fuente: Elaboración propia del autor.

En cuanto al área de superficie específica o grado de fineza del mineral, de acuerdo a sus valores, los finos negros se comportan como material duro (Hard Ore - HO) para una molienda fina, lo contrario ocurre con la Goethita Vítrea que se puede clasificar como un material friable (Friable Ore - FO) por sus características de mineral hidratado.

Al mantener la misma cantidad de aditivos y un contenido de sílice relativamente alto, era de esperarse que para los Finos Negros se obtuviera una basicidad binaria baja, lo que puede influir en algunas de las propiedades de las pellas y en su comportamiento en los procesos de Reducción Directa, de aquí que sería necesario la adición de más aditivos (Bentonita y Dolomita) para ajustar las pellas a las especificaciones.

En cuanto a las pellas elaboradas con Goethita Vítrea se obtuvo un valor de basicidad binaria mayor debido a un menor contenido de sílice, lo que puede favorecer algunos de sus parámetros al ser reducida en el Alto Horno o Procesos de Reducción Directa.

En cuanto a la humedad, el mayor valor obtenido fue para la pella de Goethita Vítrea por la presencia de compuestos arcillosos.

La diferencia en el número de caídas de las pellas verdes se explica por el bajo índice de Blaine, menor humectación y falta de compuestos aglomerantes en los Finos Negros que le dan una menor plasticidad.

La granulación de la pella obtenida con Finos Negros se puede mejorar mezclando esta especie litológica con otro que tenga un mayor poder de adhesión como lo es la Goethita Vítrea u otra especie hidratada.

Sobre la base de esta investigación se puede determinar que hay influencia de los componentes mineralógicos de los minerales en la formación de las pellas verdes y en consecuencia en la calidad de las mismas.

Por lo tanto, están influenciadas y visualizadas por los efectos de la humedad, combinado con los parámetros de porosidad, características texturales, superficie específica y por ende en la molienda.

Los resultados indican que las pellas elaboradas con Finos Negros tienen insuficientes propiedades en la pella verde, y es de esperarse mejores propiedades físicas en la pella quemada y podrían tener baja reducibilidad en los procesos del Alto Horno y Reducción Directa, caso contrario es de esperarse con las pellas elaboradas con la Goethita Vítrea.

De aquí que no se recomiende el uso de estas especies mineralógicas individualmente, sino que se optimice su uso con mezclas, considerando las otras especies litológicas y las condiciones de extracción, manejo y homogenización de la empresa minera, como lo es CVG Ferrominera Orinoco, C.A.

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5. CONCLUSIONES Las especies litológicas evaluadas del Cuadrilatero Ferrifero San Isidro y Cerro Bolívar se clasificaron como Hematítico-Goethítico Friable y Densas, Goethítico-Hematítico Densas, Goethítico, Hematítico en Microplacas Friable y Hematítico en Microplacas.

En lo que respecta a la composición química, el mayor tenor se le atribuye a la litología de finos negros dado a su mayor grado de enriquecimiento en su estructura, enfatizando también la tendencia a ser más bajo en las Costras. Siendo la pérdida por calcinación, fósforo y alúmina la más notable en esta última litología, pudiendo atribuirse al grado de hidratación de su formación geológica En torno a la caracterización textural, durante la selección macroscópica se pudo recopilar distintas especies litológicas, según su textura, color y forma de fractura. Entre las más resaltantes se encuentran la limonita que se distingue entre las demás por su color ocre amarillento y por poseer textura blanda; así como también se encuentran las costras hematíticas que poseen un color gris azulado con aspecto superficial metálico. Por su parte, las costras alumínicas son de aspecto rojizo debido al porcentaje de alúmina en su matriz; también se destacan los finos negros que por lo general se encuentran en forma de polvo fino y de color gris acerado o negro.

Al caracterizarse mineralógicamente las especies litológicas finos negros y Costra Goethitica vítrea se determinó que la primera está constituida por Hematitas Policristalinas (68,85%) y Hematitas Monocristalinas (27,69%), mientras que la otra especie confirma su denominación al poseer un 79,28% de Goethita.

pulverizadas por un mismo periodo de tiempo, deduciendo que para un mismo grado de fineza se consumirá menos energía con la Goethíta Vítrea.

Al poseer compuestos arcillosos el mineral, mayor será el consumo de agua durante el proceso de aglomeración y la pella será ligeramente más plástica pero más resistente a la caída, de igual forma se confirmó este efecto al elaborar pellas con finos negros y Costras Goethiticas, las ultimas consumieron más agua y fueron más resistente a la caída.

Las pellas elaboradas con finos negros tienen insuficientes propiedades en la pella verde y podrían tener mejores propiedades físicas en la pella quemada con baja reducibilidad en los procesos del Alto Horno y Reducción Directa, caso contrario es de esperarse con las pellas elaboradas con la Goethita Vítrea. De aquí que no se recomiende el uso de estas especies mineralógicas individualmente, sino que se optimice su uso con mezclas, considerando las otras especies litológicas y las condiciones de explotación, manejo y homogenización de la empresa minera, como lo es CVG Ferrominera Orinoco, C.A.

6. RECOMENDACIONES Continuar con las investigaciones para determinar la influencia de las características físicas y químicas de las especies litológicas en la peletización del mineral de hierro, con un enfoque geometalúrgico, formando equipos multidisciplinarios de geología, minería, peletización y reducción directa para definir mezclas optimas de especies litológicas para estos últimos procesos.

El ensayo de índice de Blaine mostró mayor área de superficie específica para las Costras Goethíticas Vítreas en comparación de los finos negros, al ser

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Aplicar la caracterización mineralógica o macroscópica por especie litológica del mineral de hierro a las muestras de las pilas conformadas, para de este modo; tomar decisiones en los ajustes operativos con un enfoque geometalúrgico para la obtención de una mayor eficiencia durante los distintos proceso de la peletización.

Conformar un laboratorio mineralógico de rutina, que permita iniciar la recolección de data, que sirva de base a la elaboración de modelos estadísticos basados en estas características, así como también, entrenar personal técnico en la caracterización mineralógica o caracterización macroscópica de especies litológicas.

Realizar pellas con litologías puras y así estudiar el efecto que posee cada una durante los procesos de molienda y peletización. Así como también; realizar la quema en un Pot Grate para garantizar una buena piroconsolidación y establecer la rampa de temperatura de quemado de cada litología.

[2] FMO. (1992). The Mining of Iron Ore in Venezuela. Presentación técnica. C.V.G Ferrominera Orinoco, C.A. Puerto Ordaz.

Venezuela.

[3] Graça L.M. (2015).

Implicações das Propiedades Mineralógicas e Microestruturais do Minério de Ferro no Processo Industrial de Pelotização. Tese de Doutorado. Escola de Minas.

Departamento de Geologia.

Universidade Federal de Ouro Preto. Brasil.

[4] Intranet, C.V.G. Ferrominera Orinoco, C.A. (2012). Gerencia Planta de Pellas.

[5] ISPAT. (2013). Introduction to Iron Ore Pellets and Pelletizing Processes. Recuperado de: https://www.ispatguru.com/iron-ore-pellets-andpelletizing-processes/

7. REFERENCIAS

[6] Lu, L. (2015). Iron Ore Mineralogy, Processing and Environmental Sustainability. England.

Woodhead Publishing.

[1] Blanco Y. (2007). Propuesta de Plan de Cierre Progresivo de Mina en el Cuadrilátero Ferrifero San Isidro de C.V.G. Ferrominera Orinoco, C.A. Ciudad Piar. Estado Bolívar. Trabajo Especial de Grado (Ingeniería de Minas). Universidad Central de Venezuela. Caracas. Venezuela.

[7] Ribeiro, M.R., (2004). Investigación de las Características de los Minerales de Hierro de CVRD que Influyen en su Comportamiento en la Molienda. Tesis de Maestría. Red Temática en Ingeniería de Materiales (REDEMAT). Ouro Preto. Brasil.

Imagen: Cerro Bolívar Ciudad Piar

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I+D+i EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ACERO DE HERRAMIENTAS AISI M3 PARA SEGMENTO DE MÁQUINAS BRIQUETEADORAS

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Artículo de Investigación: EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ACERO DE HERRAMIENTAS AISI M3 PARA SEGMENTO DE MÁQUINAS BRIQUETEADORAS Ing. Gutierrez, Carlos 1, Ing. MSc Arteaga, Enrique2 1

Ingeniero Metalúrgico. UNEXPO Vice-Rectorado Puerto Ordaz, Departamento de Ingeniería Metalúrgica 2 Ingeniero Metalúrgico. UNEXPO Vice-Rectorado Puerto Ordaz, Jefe del Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Asesor de Sustitución de Importaciones en CVG. Email: gutierrezcarlos0212@gmail.com Correspondencia: Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento CVG Ferrominera Orinoco, C.A. | Ciudad Guayana, Estado Bolívar, Venezuela Teléfonos de contacto: +58 930.43.44

Resúmen: Los segmentos de las máquinas briqueteadoras elaborados con aceros de herramientas están asociados a un tratamiento térmico luego de su etapa de fundición con la finalidad de obtener propiedades mecánicas y metalúrgicas que garanticen un correcto funcionamiento de la pieza bajo condiciones necesarias en el proceso de briqueteado. En la presente investigación se evaluó el tratamiento térmico del acero de herramientas AISI M3, para segmentos de máquinas briqueteadoras a través de una investigación evaluativa y descriptiva. En la metodología, se realizó la caracterización metalúrgica a través de análisis químicos, ensayo de dureza y análisis microestructural. Luego, se aplicaron tratamientos térmicos de recocido, temple y revenido, tomando como referencia la norma ASTM A 600 y posteriormente fueron evaluados mediante ensayos físicos. Los resultados permitieron conocer la composición química del segmento, destacando la presencia del elemento Cerio como agente inoculante de carburos. Los tratamientos térmicos permitieron establecer valores de dureza para el recocido de 20 HRC, temple de 54 HRC y revenido 53,9 HRC, logrando así el ablandamiento y endurecimiento del acero. Los análisis metalográficos arrojaron la presencia y distribución de carburos de morfología alargada (M2C), y esferoidal (MC y M6C).

Palabras claves: Acero AISI M3, CAD, Carburos, Segmento, Tratamiento térmico.

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Abstract The segments of the briquetting machines made with tool steels are associated with a heat treatment after their casting stage in order to obtain mechanical and metallurgical properties that guarantee a correct functioning of the piece under the conditions necessary in the briquetting process. In the present investigation, the heat treatment of AISI M3 tool steel for briquetting machine segments was evaluated through an evaluative and descriptive investigation. In the methodology, metallurgical characterization was carried out through chemical analysis, hardness test and microstructural analysis. Subsequently, thermal annealing, quenching and tempering treatments were applied, taking the ASTM A 600 standard as a reference and were subsequently evaluated by physical tests. The results allowed to know the chemical composition of the segment, highlighting the presence of the element cerium as a carbide inoculating agent. The heat treatments made it possible to establish hardness values for annealing of 20 HRC, for tempering 54 HRC and for tempering 53.9 HRC, thus achieving softening and hardening of the steel. The metallographic analyzes showed the presence and distribution of carbides of elongated morphology (M2C) and spheroidal (MC y M6C).

Keywords: Steel AISI M3, CAD, Carbide, Segment, Heat Treatment.

1. INTRODUCCIÓN

2. MARCO TEÓRICO

En el proceso de briqueteado los segmentos de máquinas briqueteadoras son elementos de reemplazo al agotar su tiempo de vida útil y ser desincorporados de la cadena productiva.

Acero AISI M3: Aleación de hierro y carbono, con cantidades sustanciales de Cromo, Molibdeno, Vanadio y Wolframio. También se conoce como un acero rápido por la velocidad de cortar herramientas.

Actualmente, en las briqueteras de la zona del Estado Bolívar, existe la preocupación por el bajo nivel de inventario de segmentos nuevos para la producción de briquetas, por lo tanto; la Corporación Venezolana de Guayana ha apostado por el desarrollo nacional y la sustitución de importaciones, es por ello que se plantea la evaluación de tratamiento térmico del acero de herramientas AISI M3 para segmentos de máquinas briqueteadoras con miras a una posterior fabricación por la vía de fundición convencional. El estudio contiene una metodología evaluativa y descriptiva al aplicar una caracterización metalúrgica en los segmentos de máquinas briqueteadoras y una evaluación de las propiedades metalúrgicas luego de realizar los tratamientos térmico de recocido, temple y revenido recomendados por la norma ASTM A 600.

Briquetas: Material de hierro (pellas y mineral) compacto resistente a la oxidación.

CAD: Uso de programas de ordenador para crear, modificar, analizar y documentar representaciones gráficas bidimensionales o tridimensionales.

Carburo: Compuesto binario del carbono con un elemento menos electronegativo que él. Se excluyen los compuestos de carbono- hidrógeno.

Los carburos son compuestos de metal-carbono, si el boro y el silicio se incluyen entre los metales normales.

Segmento: Es una pieza de acero de herramientas al molibdeno que se acopla al núcleo del rodillo briqueteador y contiene en su interior la zona donde se forman las briquetas de hierro conocida como bolsillo o moldes.

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Tratamiento térmico del acero: conjunto de operaciones de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento que involucran cambios de temperaturas y proporcionan beneficios en las propiedades mecánicas del acero.

3. MARCO METODOLÓGICO La investigación fue basada en una metodología evaluativa y descriptiva. La población estuvo representada por los segmentos desincorporados de las máquinas briqueteadoras ubicadas en el patio de chatarra de BRIQCAR (VENPRECAR), en cuanto a la muestra, corresponde a dos (2) segmentos desincorporados y divididos; uno para análisis de dureza portátil y el restante se va a utilizar en el análisis de dureza tradicional y ensayos de tratamiento térmico.

A. Procedimiento para modelado de segmentos de máquinas briqueteadoras en software computacional CAD

B. Métodos de caracterización de los segmentos de las máquinas briqueteadoras mediante análisis metalúrgicos Análisis químico La cuantificación de los elementos químicos se realizó a través de tres (3) técnicas diferentes; la primera de estas fue a través la espectrometría de emisión óptica, la segunda mediante espectroscopía de absorción atómica y por último, utilizando la fluorescencia de rayos X. La muestra de estudio para el análisis químico mediante la espectrometría de emisión óptica ver Figura 1, fue una probeta que se obtuvo del segmento desincorporado. La preparación de esta muestra fue mediante un torno y una desbastadora para obtener una probeta lo suficientemente plana, como consideración básica para que la chispa incida perpendicularmente a la muestra arrojando así valores con mayor precisión.

Para el modelado de la pieza se incluyó el software de diseño en CAD, Autodesk Inventor 2018 Pro. Este programa opera de manera similar que cualquier programa de diseño CAD, a través de piezas básicas y añadiendo o restando geometrías simples.

La mesa de trabajo en Autodesk Inventor 2018, así como las herramientas que este proporciona, guardan relación con versiones anteriores y con otros programas de software asistido, la continuidad del diseño del segmento, se estableció en los siguientes pasos: Construcción del bolsillo Construcción de la zona de trabajo del segmento Construcción de la zona media y baja del segmento.

Figura 1. Análisis químico mediante espectrómetro de emisión óptica ARL 4460.

Fuente: elaboración propia del autor

La técnica de espectrometría de absorción atómica se utilizó para determinar cuantitativamente los elementos químicos; Cromo, Molibdeno y Vanadio.

En esta técnica se aplicó la vía humedad con virutas del acero AISI M3 y con la preparación de disoluciones.

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En la técnica de fluorescencia de rayos X, como se muestra en la figura 2, se le aplicó a una muestra proveniente del segmento desincorporado para establecer otra vía de análisis químico, en la caracterización del segmento de máquinas briqueteadoras.

Figura 3. Máquina de pulido Mowei M-2

Figura 2. Ensayo de Fluorescencia de Rayos X

Ensayo metalográfico La metalografía es esencialmente el estudio de las características estructurales o de constitución de un metal o una aleación para relacionar ésta con las propiedades físicas y mecánicas. Bajo los efectos de este estudio se hizo seguimiento a la norma ASTM E3-11 ‘‘Guía estándar para la preparación de muestras metalográficas’’.

Para el ensayo metalográfico se tomaron dos (2) muestras provenientes del segmento desincorporado y fueron aplicadas las etapas de; Desbaste grueso, Desbaste fino, Pulido, Ataque químico y la Observación microscópica, el equipo utilizado para realizar el pulido de las muestras se identifica en la figura 3 Máquina de pulido Mowei M2 y captura la micrografía a través del proyector de imagen como lo indica la figura 4.

Figura 4. Captura de micrografías a través del proyector de imagen

Ensayo de dureza El ensayo de dureza utilizado fue el Rockwell, siendo este aplicado para conocer la dureza de los materiales metálicos. Este ensayo es una prueba no destructiva realizada sobre muestras de un material metálico y arroja como resultado la resistencia a la penetración de dicho material. Cabe destacar, que para su realización se hizo seguimiento a la norma ASTM E-18 ‘‘Métodos de prueba estándar para la dureza Rockwell de materiales metálicos’’ ver Figura 5.

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Las muestras seleccionadas para el ensayo de dureza se prepararon mediante la desbastadora semiautomática con la intención de generar una superficie plana y libre de defectos superficiales.

Además, en esta sección se aplicó un barrido de dureza en el segmento desincorporado de las máquinas briqueteadoras a través del durómetro portátil EQUOTIP.

Figura 5. Mediciones de dureza en durómetro de banco universal WOLPERT

C. Procedimiento de tratamiento térmico del acero de herramientas AISI M3 de los segmentos máquinas briqueteadoras.

Para el acero de herramientas AISI M3 se realizaron tres (3) tratamientos térmicos; recocido de regeneración, temple directo y revenido. Cada uno de estos tratamientos térmicos fueron realizados mediante la norma ASTM A600 ‘‘Especificación estándar para acero para herramientas de alta velocidad’’, seguimiento a los procesos de tratamiento térmicos que realizan los fabricantes para este tipo de acero, información teórica de Apraiz Barreiro y el Manual de tratamientos térmicos de Luchhesi.

Recocido de regeneración Para el recocido de regeneración tomaron cinco (5) muestras del acero de herramienta AISI M3 y fueron llevadas al horno de resistencia eléctrica. Iniciado el proceso, la temperatura inicial del horno fue de

30 °C, hasta alcanzar los 880 °C por espacio de una hora. Al finalizar la hora establecida, fue apagado el horno eléctrico, dejando en el interior las muestras de acero.

Temple directo Para el temple se tomaron tres (3) muestras provenientes del tratamiento térmico de recocido de regeneración. Luego fueron colocadas en el interior del horno, sobre ladrillos refractarios. El proceso dio inicio encendiendo el horno eléctrico que registró la temperatura inicial en 30°C. Posteriormente, se calentaron las muestras hasta una temperatura de 1000°C, manteniendo la misma por espacio de 1 hora. Las muestras al alcanzar el tiempo asignado y con temperatura constante a 1000°C, fueron retiradas del horno y enfriadas inmediatamente con aceite mineral sumergiéndolas en su totalidad.

Revenido En esta etapa se llevó a cabo un doble revenido como lo indican fabricantes del acero en estudio y según la norma ASTM A 600. Al tomar una muestra del acero AISI M3 proveniente del temple (23,4mm x 37,9mm) fue introducida al horno de resistencia eléctrica. El proceso inició con el encendido del horno y la muestra colocada en el interior del mismo. La temperatura inicial registrada fue de 25 °C. La probeta fue calentada hasta 552 °C manteniéndose a temperatura constante durante 1 hora. Al transcurrir el tiempo indicado se retiró la muestra del horno y fue colocada sobre un ladrillo refractario para un enfriamiento al aire. Se repitió el proceso nuevamente para alcanzar el doble revenido en la muestra de acero.

D. Evaluación de las propiedades mecánicas y metalúrgicas del acero AISI M3 luego de aplicar los tratamientos térmicos correspondientes.

En este apartado fueron evaluadas las propiedades de dureza en las muestras del acero AISI M3

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provenientes de los tratamientos térmicos aplicados anteriormente. También se realizaron análisis microestructurales a través de la preparación metalográfica y observación microscópica de cada una de las muestras.

apreciar a través de las vistas, las zonas simétricas del segmento, así como también; la geometría de los bolsillos y las bases donde se atornillan al rodillo briqueteador, ver figura 7.

El ensayo de dureza fue realizado en el durómetro de banco Rockwell B y C HR-150 A, y la visualización de las microestructuras del acero a través del microscopio óptico Nikon EPIPHOT 300, Figura 6. Por último, fueron realizados los análisis comparativos a las micrografías obtenidas de la microscopia óptica a través del analizador de imagen, programa ImageJ.

Figura 7. Vistas del segmento briqueteadoras modelado en CAD.

de

máquinas

Fuente: Elaborado en Autodesk Inventor 2018 Pro, por el Autor.

B. Métodos de caracterización de los segmentos de las máquinas briqueteadoras mediante análisis metalúrgicos.

Figura 6. Microscopio óptico invertido Nikon EPIPHOT 300.

Fuente: Elaboración propia del Autor.

4. RESULTADOS A. Procedimiento para modelado de segmentos de máquinas briqueteadoras en software computacional CAD El modelado de la pieza muestra como una representación del segmento de las máquinas briqueteadoras la cual permitió manipular dimensiones que no son estrictamente necesarias, sin embargo, consolidan la información base de la compleja geometría del segmento. En el software de diseño Autodesk Inventor 2018 Pro, logramos

Análisis químico La cuantificación de los elementos químicos presentes en el segmento de las máquinas briqueteadoras, fue realizado mediante espectrometría de emisión óptica, espectroscopia de absorción atómica y fluorescencia de Rayos X. Los resultados fueron expresados en forma porcentual y pueden considerar desviaciones debido a la planitud de la superficie de la muestra en el caso de la espectrometría y a los disolventes utilizados para el cálculo del elemento Molibdeno para la espectroscopía de absorción atómica.

En la Tabla 1, se muestra los resultados del análisis químico mediante espectrómetro de emisión óptica ARL 4460.

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REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43 | DICIEMBRE 2021 Tabla 1. Resultados de análisis químico mediante espectrómetro de emisión óptica ARL 4460 comparado con Venprecar y la norma ASTM A 600.

El molibdeno (Mo) se encuentra por debajo de los valores suministrados por Venprecar y según la norma ASTM. Cabe destacar, que durante la preparación de las disoluciones y el filtrado de este elemento, observamos la poca afinidad del ácido clorhídrico y el ácido nítrico de disolver el Molibdeno, por lo tanto, un porcentaje de este elemento pudo haber quedado retenido en el papel filtro y no fue analizado en su totalidad por el espectrofotómetro.

En el Complejo Industrial Fábrica de Fabricas “Hugo Chávez Frías”, se realizó un segundo análisis químico utilizando la técnica de espectroscopia de emisión óptica. Los resultados de este análisis se presentan a continuación en la tabla 3.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Es interesante la presencia del elemento Cerio (Ce), debido a que aparece en un porcentaje mayor que el Carbono (C2), no está tipificado en la información dada por Venprecar e incluso tampoco aparece en la norma ASTM A 600. La presencia del Cerio en el acero, puede estar asociada, con la formación conveniente de los carburos MC al ser agentes inoculantes utilizados en la nucleación y solidificación de la pieza [17].

En este sentido, se realizó un análisis químico por vía húmeda aplicando la técnica de espectroscopia de absorción atómica, para determinar la cantidad de los elementos Cromo, Vanadio y Molibdeno que no fueron cuantificados por la técnica de espectrometría de emisión óptica. En la tabla 2, se presentan los resultados de esta técnica.

Tabla 2. Resultado de análisis químico mediante espectroscopia de absorción atómica comparado con Venprecar y la norma ASTM A 600.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Tabla 3. Resultados de análisis químico mediante espectrómetro de emisión óptica NCS Labspark 750 comparado con Venprecar y la norma ASTM A 600.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Fuente: Elaboración propia del autor.

En este análisis químico, resalta la cuantificación del Tungsteno (W) de manera directa, además; por estar dentro de los rangos establecidos por Venprecar y la norma ASTM A 600, caso contrario para el Molibdeno (Mo) y Cromo (Cr) encontrándose fuera de rango. La última técnica utilizada para la cuantificación de los elementos químicos presentes en los segmentos de máquinas briqueteadoras fue la fluorescencia de Rayos X.

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En la tabla 4 se muestran los resultados obtenidos: Tabla 4. Resultados de Fluorescencia de Rayos X.

Ensayo de dureza Los registros de dureza fueron tomados de acuerdo a la procedencia de la muestra. Primeramente, se realizó el ensayo de dureza a una muestra obtenida de los segmentos desincorporados y que representa en los segmentos, la zona más lejana al lugar de trabajo, seguidamente se realizó el segundo ensayo de dureza, pero esta vez, en una muestra tomada de la zona de trabajo del segmento.

En los resultados obtenidos en ambos ensayos de dureza se evidencia claramente 2 rangos de valores, uno por debajo de 20 HRC Tabla 5 y otro por encima de los 50 HRC, Tabla 6. Por esta razón, fue necesario realizar mediciones en más zonas del segmento que permitieran establecer con propiedad que zonas son consideradas duras y blandas.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Tabla 5. Ensayo de dureza #1.

Análisis metalográficos

La muestra tomada de los segmentos desincorporados de las máquinas briqueteadoras en Venprecar, fue estudiada mediante análisis metalográficos. En la figura 8, se observa la distribución de los carburos del tipo M2C (alargados en forma de placa y alargados similares a una fibra), MC (glóbulos grises) y M6C (glóbulos blancos), acompañado de una matriz martensítica.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Tabla 6. Ensayo de dureza #2.

Figura 8. Micrografía de muestra de segmento desincorporado. A) Magnificación 100x sin ataque químico, B) Magnificación 100x, C) Magnificación 200x, y D) Magnificación de 500x.

Fuente: Elaboración propia del autor.

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Barrido de dureza del segmento de máquinas briqueteadoras

Recocido de regeneración

Para la realización del perfil o barrido de dureza se tomaron ocho (8) zonas del segmento y se aplicaron 12 mediciones por cada zona para un total de 96.

Los valores registrados por encima de 50 HRC se nombraran como zona dura, por debajo de 30 HRC zona blanda y una zona intermedia entre 30 a 50 HRC. Ver Gráfica 1.

Gráfica 1.

Barrido desincorporado.

de

dureza

de

El recocido de regeneración inició con cinco (5) muestras metálicas del acero de herramientas AISI M3 introducidas al horno. Ver gráfica 2.

Gráfica 2. Ciclo térmico de recocido de regeneración para muestras de acero AISI M3.

segmento

Fuente: Elaboración propia del autor.

Temple directo

Fuente: Elaboración propia del autor.

Uno de los tratamiento térmicos para lograr alcanzar un grado de dureza elevado en los materiales es el temple. Éste proceso inició al introducir las tres (3) muestras provenientes del recocido de regeneración en el horno. La gráfica 3, identifica el tratamiento térmico aplicado a las muestras.

C. Procedimiento de tratamiento térmico del acero de herramientas AISI M3 de los segmentos de máquinas briqueteadoras.

Gráfica 3. Ciclo térmico de temple para muestras de acero AISI M3.

El tratamiento térmico inicia con un recocido de regeneración, debido a que las muestras obtenidas de los segmentos desincorporados probablemente han sufrido transformaciones de fases y es necesario suprimir cualquier tratamiento térmico en las muestra para posteriormente realizar los tratamientos térmicos recomendados por la norma ASTM A 600 y según los fabricantes. El recocido de regeneración permite la homogeneización de la estructura cristalina a través de la regeneración de nuevos granos.

Fuente: Elaboración propia del autor.

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El proceso de temple tuvo como resultado 3 muestras templadas enfriadas con aceite mineral.

Con respecto a las velocidades de calentamiento y enfriamiento la norma ASTM A 600 no especifica recomendación alguna, sin embargo, existe la variante de utilizar agua, aceite o baño de sales.

Revenido Para el tratamiento térmico de revenido, se introdujo una muestra proveniente del temple en el horno de resistencia eléctrica a una temperatura de 552 °C durante una hora y luego fue enfriado en el aire. El procedimiento se repitió una segunda vez para alcanzar el doble revenido recomendado por la norma ASTM A 600. Cabe destacar, que la finalidad del revenido en este tipo de aceros es aliviar tensiones, aumentar el grado de dureza y mantener la tenacidad proveniente del temple. En la Gráfica 4, se observa el ciclo de tratamiento térmico para el revenido: Gráfica 4. Ciclo térmico de revenido para muestras de acero AISI M3.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Aun cuando es conveniente efectuar el revenido de los aceros de herramientas inmediatamente después de templarlos y antes de que se hayan enfriado a la temperatura ambiente, para reducir al mínimo el peligro de formación de grietas, debidas a las tensiones originadas en el temple, el proceso se llevó a cabo con la muestra proveniente del temple ya enfriada.

D. Evaluación de las propiedades mecánicas y metalúrgicas del acero AISI M3 luego de aplicar los tratamientos térmicos correspondientes.

Los tratamientos térmicos aplicados a las muestras de los segmentos de las máquinas briqueteadoras fueron: recocido de regeneración, temple directo en aceite y doble revenido. En este apartado se pretende responder a la metodología planteada evaluando las propiedades mecánicas y metalúrgicas de estas muestras luego de ser sometidas a tratamientos térmicos antes mencionados.

Ensayo de dureza En la Tabla 7 se muestran, los resultados del ensayo de dureza de las muestras sometidas a tratamientos térmicos de recocido, temple y revenido respectivamente.

Tabla 7. Resumen de los promedios de dureza provenientes de los tratamientos térmicos.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Los valores de dureza de cada una de las muestras fueron tomadas mediante un durómetro de banco HR-150 A en escala Rockwell C. El recocido de regeneración presenta los valores de dureza más bajos, debido al enfriamiento lento dentro del horno, permitiendo así, la formación de fases más blandas que las formadas con un enfriamiento brusco como es el caso del temple.

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Las muestras sometidas al tratamiento térmico de temple presentan los valores de dureza más elevados, producto de la elevada velocidad de enfriamiento, además, de la cantidad de carburos asociados a la microestructura característica en los procesos de templado para aceros de herramientas.

En la trayectoria del calentamiento de revenido, ocurre la precipitación de carburos, desde la austenita retenida y ésta austenita de menor contenido en carbono y con menos aleantes, se transforma total o parcialmente en martensita en el enfriamiento subsiguiente. La precipitación en el revenido que origina el fenómeno de dureza secundaria depende tanto de la temperatura y tiempo de austenización previos al temple, como de la temperatura y tiempo de revenido.

Observación microscópica Las muestras obtenidas de cada tratamiento térmico recibieron una preparación metalográfica para el posterior análisis metalúrgico. Las micrografías obtenidas del microscopio óptico Nikon Eclipse MA200 son las siguientes: En las micrografías de la figura 9, se observa una matriz ferrítica con presencia de carburos alargados del tipo M2C (señalados en las respectivas figuras).

Cabe destacar, que no se observa una presencia considerable de carburos del tipo MC y M6C, esto es debido, a que; la temperatura de recocido, aun no es suficiente para producir la reacción de disociación de los carburos M2C.

Figura 9. Micrografías del acero AISI M3 en estado reconocido a 880°C. 400X.

En las micrografías provenientes del tratamiento térmico de temple figura 10, se evidencian carburos del tipo alargado y esferoidales en una matriz martensítica con lagunas blancas de austenita residual.

Figura 10. Micrografías del acero AISI M3 austenizado a 1000°C durante 1 hora y templado en aceite. 100X

Las micrografías presentadas a continuación fueron obtenidas del tratamiento térmico de revenido figura 11. En ella se observan carburos del tipo alargado y esferoidales en una matriz martensítica. Las lagunas blancas que se evidenciaron en la microestructuras del temple no aparecen en estas microestructuras, esto se debe a la disminución de la austenita retenida transformada en martensita.

Figura 11. Micrografías del acero AISI M3 con doble revenido a 552 °C. 100X

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Analizador de imagen (ImageJ) En el analizador de imágenes se observó la distribución, tamaño, porcentaje de área, y criterio de circularidad de los carburos presentes en las micrografías del acero AISI M3. A través de la función Mask figura 12, se logró visualizar las partículas seleccionadas para cada estudio según sea la morfología del carburo siendo únicamente carburos alargados y esferoidales.

Las micrografías evaluadas a través del analizador de imagen fueron obtenidas de los tratamientos térmicos aplicados a las muestras del acero AISI M3 incluyendo las muestras de segmento desincorporado.

Figura 12. Muestra de revenido #1: A) Distribución de carburos y B) Aplicación de la función Mask

Para la muestra proveniente del revenido se utilizaron los parámetros y criterios explicados anteriormente. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Aplicando la función Mask mediante el analizador de imagen se evidencia claramente las partículas de interés (negras), conocidas como carburos. Las gráficas 5 y 6 corresponden a histogramas de frecuencia que permitieron visualizar la distribución de los carburos según el criterio de circularidad.

Gráfica 5. Distribución de carburos según el grado de circularidad de muestra de revenido #1

Fuente: Elaboración propia del autor.

Gráfica 6. Distribución de carburos según el grado de circularidad de muestra de revenido #2 Fuente: Elaboración propia del autor.

Este criterio se aplicó con la intención de conocer la distribución de los carburos de morfología alargada y esferoidal, por lo tanto, se estableció el rango de 0 a 0.40 para partículas alargadas y de 0.40 a 0.80 para partículas esferoidales indicados en la Tabla 8.

En cuanto a los resultados de los parámetros de circularidad, fracción de área y tamaño promedio de la partícula permiten comentar; sobre el

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comportamiento del acero; los carburos alargados condicionan al acero a sufrir agrietamiento por ser concentradores de esfuerzos y la fracción de área ofrece una visualización en cuanto a la distribución de carburos sobre la matriz del acero, relacionando este parámetro con las propiedades mecánicas y metalúrgicas según su proporción.

Tabla 9. Resumen de micrografías obtenidas mediante analizador de imagen en: a) Segmento desincorporado, b) Muestra recocida, c) Muestra Temple, d) Muestra Revenido.

Tabla 8. Resultados de muestras de revenido mediante el analizador de imagen.

Fuente: Elaboración propia del autor.

Sin embargo, mediante la aplicación de los parámetros y criterios antes expuestos, la localización del umbral para el correcto análisis resultó en ocasiones excesivo o deficiente, debido a las zonas con falta de nitidez en las micrografías obtenidas del microscopio óptico. Por lo tanto, es importante considerar estos resultados con el nivel de detalles antes mencionados.

En la Tabla 9, observamos el resumen de las muestras obtenidas por microscopía óptica y la aplicación de la función Mask para el análisis de los carburos:

Fuente: Elaboración propia del autor.

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4. CONCLUSIONES Se obtuvo el diseño para segmento de máquinas briqueteadoras a través del modelado de piezas en CAD, utilizando el software computacional Autodesk Inventor 2018 Pro. El acero aleado designado como AISI M3 utilizado en los segmentos de las máquinas briqueteadoras mostró diferencias poco significativas en cuanto a la composición química estipulada por la norma ASTM A600 comparado con la empresa Venprecar en relación con los elementos Carbono y Silicio, sin embargo, la aplicación de diferentes técnicas de análisis cuantitativo permitió evidenciar que efectivamente se trata de un acero de herramientas AISI M3 con elementos indicativos para soportar las condiciones de trabajo de un segmento de máquinas briqueteadoras.

El elemento Cerio (Ce) en la composición química arrojó un valor de 1,64% siendo ésta cantidad elevada en los aceros aleados. El Cerio es incluido en el grupo químico de tierras raras, es fundamental en la fundición de los aceros de herramientas por ser agente inoculante durante la solidificación, así como también; modificador de morfologías en los carburos, específicamente favoreciendo la formación del carburo MC. La dureza en los segmentos de máquinas briqueteadoras permitieron definir tres (3) zonas, una zona dura superficial o de trabajo con valores por encima de 50 HRC, una zona intermedia entre 30 a 50 HRC y una zona blanda con valores máximos a 30 HRC. La zona de mayor dureza se registró en los bolsillos del segmento, donde esta la superficie de la pieza, lo que permite identificar la aplicación de un tratamiento térmico localizado en los segmentos de máquinas briqueteadoras

Los tratamientos térmicos de recocido, temple y revenido aplicados a las muestras del acero AISI M3 tuvieron una dureza promedio en el recocido de regeneración de 20 HRC, para el temple 54 HRC y en el revenido de 53,9 HRC, evidenciando que aun cuando el segmento 190 presentó zonas de distinta dureza se logró la modificación de ésta propiedad en el material de 20 HRC a 54 HRC, es decir, ablandar y endurecer el acero AISI M3 para segmentos de máquinas briqueteadoras.

Los análisis metalográficos arrojaron la presencia y distribución de carburos de morfología alargada (M2C), y esferoidal (MC y M6C). La mayor fracción de área presente en cada una las micrografías analizadas por el programa ImageJ estuvo representado por los carburos del tipo alargado. Además, la distribución de carburos fue mayor para la muestra proveniente del revenido con 4.7% y 4.3%, los cuales son favorables en la microestructura del acero luego del tratamiento térmico de revenido.

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[18]. Miyahira, L. (1984). Diseño y calculo por Computación Digital de un Horno Industrial para Calentamiento de Piezas de Acero Fundido para una Producción de 36 Ton. / día para “Metalúrgica Peruana” S. A. Perú.

[19]. Olivier, L. (2019). SIMULACIÓN DEL CICLO TÉRMICO DE ALIVIO DE TENSIONES, EN UN HORNO DE COMBUSTIÓN, APLICADO A CUERPOS CENTRALES SOLDADOS DE LA PLANTA DE PELLAS DE SIDOR. Puerto Ordaz: Unexpo. 194 [20]. OPCO. (s.f.). Manual de Operaciones Al sur del Orinoco C.A. Departamento de Producción.

Puerto Ordaz: OPCO. [21]. Pan, F., & Zhang, J. (2016). Effects of Rare Earth Metals on Steel Microstructures . Tainan.

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[23]. Pérez, P. (2014). Retos de la investigación cubana actual.

[24]. Rafael Mesquita, C. A. (2005). High-Speed Steels Produced by Conventional Casting, Spray Forming and Powder Metallurgy. Sao Paulo.

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I+D+i EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ACERO DE HERRAMIENTAS AISI M3 PARA SEGMENTO DE MÁQUINAS BRIQUETEADORAS

REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43 | DICIEMBRE 2021

[25]. Saiz, C. (Diciembre de 2012). Carlos Sainz Blog.

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[29]. Tamayo, T. y., & Mario. (2001). El proceso de la investigación científica.

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[31]. Venprecar. (s.f.). Manual de Operaciones de Briqueteado de Venprecar. Puerto Ordaz: Venprecar. 195.

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[33]. ASTM A 600 "Especificación estándar para acero para herramientas de alta velocidad" (2016).

Imagen: Patio de Apilamiento de briquetas. Planta de Briquetas.

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Breves noticias de Ciencia y Tecnología

En esta sección presentamos las noticias mas resaltantes a nivel mundial relacionadas con la Ciencia, Tecnología e Innovación en el sector Ferrosiderúrgico.

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Breves noticias de Ciencia y Tecnología REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43 | DICIEMBRE 2021

5 Tecnologı́as que Revolucionan la Sostenibilidad Minera Las tecnologías verdes han cobrado gran protagonismo en la última década, debido a la agenda mundial para hacer frente al cambio climático. La actividad minera viene realizando millonarias inversiones, como nunca antes, para que esas nuevas tecnologías le permitan ser coherente con el desafío global de alcanzar la sostenibilidad y brindar mayor seguridad en sus operaciones. Si bien aún falta mucho para llegar a un modelo 100% sostenible, debido que las minas modernas están trabajando en minimizar la producción de desechos con la reutilización de minerales residuales o nuevos.

Más allá de las tendencias, lo concreto es que la Agenda 2030 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) firmados por los países miembros de Naciones Unidas demanda una minería baja en carbono. Y entre los países que están realizando mayores inversiones en este tipo de tecnología están Canadá, Australia y varios de los países de la Comunidad Europea.

Si bien todas estas tecnologías deben pasar todavía por un proceso de maduración en los mercados mundiales, desde ya brindan la pauta de lo que está por llegar en el sector minero.

Entre las últimas tecnologías que están siendo exploradas por las mineras más grandes del mundo están las siguientes: vehículos eléctricos, electrificación subterránea, tecnologías para prospección, vehículos y drones con 5G, reciclaje de aguas residuales. https://tecnologiaminera.com/noticia/5-tecnologias-que-revolucionan-la-sostenibilidad-minera-1607924386

MedaTech, socio de ABB desarrolla la carga ultrará pida de vehı́culos Fuente: MedaTech

Con los vehículos eléctricos de batería (BEV), a los operadores de minas les preocupa que los vehículos electrificados de carga de trabajo pesada, como los cargadores y los camiones de transporte, dediquen demasiado tiempo a cargarse para convertirlos en una alternativa viable al diésel, especialmente en un horario de trabajo de 24 horas.

Un nuevo prototipo de solución de carga ultrarápida para aplicaciones de servicio pesado cambia todo eso. Carga automatizado proporciona una masiva 600 kW de potencia gracias a dos componentes muy avanzados.

Esta solución de carga ultrarápida está diseñada para el entorno más hostil con flexibilidad y carga totalmente automatizada para un tiempo de inactividad mínimo.

La carga se produce sin la ayuda de los operadores de la máquina. Los conductores colocan sus vehículos junto al cargador y ABB Ability eMineFastCharge hace el resto. Cuando el sistema detecta que un vehículo está cerca, mueve la clavija de conexión a su posición y la inserta en el receptáculo, lo que hace que la carga sea completamente automática.

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Eventos sobre Ciencia, Tecnología e Innovación La Revista Mundo Ferrosiderúrgico lista una serie de eventos relacionados con la Ciencia, Tecnología e Innovación tales como: Seminarios, Simposios, Congresos, Jornadas y Charlas Técnicas de importancia para el sector Ferrosiderúrgico, que se están realizando a nivel regional, nacional e internacional en los meses desde Enero hasta Mayo 2022.

Se les recuerda que esta sección es informativa, la revista Mundo Ferrosiderúrgico no gestiona ninguna de estas actividades.

Si usted tiene información sobre algún evento relevante que desee compartir puede comunicarse a través del correo: revistamundoferrosiderurgico @gmail.com CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO

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EVENTOS DE CIENCIA TECNOLOGÍA E INNOVACION REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43 | DICIEMBRE 2021

http://en.bjminexpo.com/

minería.

en una nueva dirección.

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Efemérides sobre Ciencia, Tecnología e Innovación (CTI)

Confluencia del Río Caroní y el Río Orinoco El fenómeno tiene lugar en Ciudad Guayana, Estado Bolívar. La razón por la cual ambos ríos no se unen es por la composición química de cada río, que hace posible la diferenciación entre el color de las aguas cuando se juntan y el magnífico espectáculo. El Caroní es oscuro por que contiene altas concentraciones de ácidos húmicos y fúlvicos en cambio el Orinoco tiene una coloración amarillenta debido a que a lo largo de su recorrido acumula sedimentos provenientes de otros ríos.

La Revista Mundo Ferrosiderúrgico, informa los acontecimientos cien ficos y tecnológicos más importantes de la Historia en Venezuela y el Mundo entre los meses de sep!embre, octubre, noviembre y diciembre.

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Efemé rides sobre Ciencia, Tecnologı́a e Innovació n REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43| DICIEMBRE 2021

1988

01 DE SEPTIEMBRE

1766

Fallece Luis Walter Álvarez, científico estadounidense, Premio Nobel de Física en 1968.

1783

19 DE SEPTIEMBRE

06 DE SEPTIEMBRE

Nace John Dalton, científico británico que desarrolló la teoría atómica de la materia.

1791

22 DE SEPTIEMBRE Nace Michael Faraday, científico británico.

En Versalles (Francia), los hermanos Montgolfier realizan su primer vuelo en globo.

04 DE OCTUBRE

01 DE OCTUBRE 1958

1947

Inauguración de la NASA en Estados Unidos.

07 DE OCTUBRE

Muere Max Planck, fundador de la teoría Cuántica por la que recibió el Nobel de Física.

08 DE OCTUBRE

1885

1954

Nace Niels Bohr, físico danés que realizó contribuciones fundamentales para la comprensión de la estructura del átomo y la

09 DE OCTUBRE

Muere el físico italiano Enrico Fermi, Premio Nobel de Física en 1938.

15 DE OCTUBRE 1962 Nick Holonyak Jr mostró al mundo el primer diodo emisor de luz LED visible

2003 China lanza Shenzhou 5, su primera misión espacial tripulada

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Efemé rides sobre Ciencia, Tecnologı́a e Innovació n REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 43| DICIEMBRE 2021

7 DE NOVIEMBRE 1867 Nace la científica polaca Marie Curie, pionera en el campo de la radiactividad, fue la primera persona en recibir dos premios Nobel en distintas especialidades Física y Química.

1878 Nace la física austriaca Lise Meitner, conocida por sus investigaciones de la radiactividad y en física nuclear

30 DE NOVIEMBRE

26 DE NOVIEMBRE

El cardiocirujano René FAVALORO inventa el "bypass" coronario.

Un hito en la tecnología quirúrgica cardíaca mundial

2011 La NASA lanzó la nave Curiosity, que actualmente está explorando Marte.

01 DE DICIEMBRE

1967

04 DE DICIEMBRE 1996

1959

Lanzamiento del Mars Pathfinder, primera misión a Marte en la cual se utilizan rovers (vehículos robóticos de exploración).

Se toma desde el espacio la primera fotografía a color del planeta tierra.

07 DE DICIEMBRE

25 DE DICIEMBRE 1972 Despega el Apolo XVII, última misión tripulada que los estadounidenses envían a la Luna.

1642

Nace Isaac Newton, matemático y físico británico, quien enunciara la ley de la gravitación universal.

Considerado uno de creadores de la rama matemática llamada cálculo.

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REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO Es una publicación de la Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento de CVG Ferrominera Orinoco, C.A.

Política de Ciencia, Tecnología e Innovación de Ferrominera Orinoco

Promover la investigación para la generación, aplicación y divulgación de conocimientos, técnicas y tecnologías, con base en las necesidades de la organización en materia de ciencia, tecnología e innovación, mediante el fortalecimiento de las actividades de desarrollo tecnológico, vigilancia y resguardo de la información, transferencia y consolidación de redes de conocimiento y de apoyo en la ejecución y seguimiento de proyectos conjuntos de investigación, desarrollo e innovación; a los fines de incrementar el capital intelectual y aumentar su valor dentro del entorno organizacional, mejorar continuamente los procesos y la competitividad; así como fortalecer las relaciones entre los actores regionales, nacionales e internacionales, DEPÓSITO LEGAL N° : ppi2012B04212 ISSN: 2343-5569 (INTERNET) CIUDAD GUAYANA ESTADO BOLÍVAR-VENEZUELA

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