Copper Overview: From the Ore to the Applications – A Case Study of the Application of Concentrated Solar Energy to the Treatment of Copper Metallurgy Slags

Copper is a metal that is widely used in different applications mainly due to its thermal and electrical conductivities, together with its corrosion resistance, particularly when it is alloyed. This chapter intends to be a summary of the copper metallurgy: from the historical aspects and mineral deposits or statistics to the different technologies used to produce metallic copper together with the distinct applications (of copper and copper alloys). Environmental issues are deeply rooted in industrial policies to improve the recovery of the metal as well as to minimize the residues generated in the process, which are a problem from the environmental point of view but also from the economic standpoint. Therefore, this document concludes with a research work carried out with the aim of treating copper slags with concentrated solar energy to recover valuable elements from these slags, as iron and copper. Results from this investigation suggest that solar energy could have an enormous potential in the copper metallurgy

Iron Ore Agglomeration Technologies

Until the 1950s of the last century, the oxidized iron ores that were loaded into the blast furnace had granulometries within 10 and 120 mm. However, the depletion of high-grade iron ore sources has made necessary the utilization of concentration processes with the purpose of enriching the iron ore. Because of these processes, a fine granulometry is produced, and thus iron agglomeration process is necessary. There are several agglomeration processes including: briquetting, extrusion, nodulization, pelletizing and sintering, although pelletizing and sintering are the most widely used, and especially sintering process (70% blast furnace load). Apart from obtaining an agglomerated product, the objective is reaching the suitable characteristics (thermal, mechanical, physical, and chemical) in a product that is then fed into the blast furnace, achieving a homogenous and stable operation in this furnace with economical profitability

Superplasticidad de aceros de baja aleación con grano ultrafino: Superplasticity of ultrafine grained low-alloy steels

Write Steels with ultrafine grained structure may present superplastic behavior at specific temperatures and strain rates that allow the grain boundary sliding mechanisms to be activated. The superplastic behavior implies deformation to large strains by grain-boundary sliding with diffusional accommodation, as described by the Ashby-Verrall model. The work presents high temperature tension tests in a low carbon, low alloy steel obtained by advanced thermomechanical controlled rolling processes, showing at 800°C elongations as high as 200%.The microstructure of the steel was analyzed in order to identify ferrite and pearlite grain boundaries, and their interaction after the specimens were deformed. Microanalytical techniques (Optical and SEM) show evidence of: damage growth that prevents the development of higher elongations to failure, non-uniform flow (relative movement-rotation of grains in close proximity to each other) and intergranular non-superplastic deformation (quasi-uniform flow); thus leading to premature failure.Los aceros con estructura de grano ultrafino pueden presentar comportamiento superplástico a temperaturas y velocidades de deformación específicas, que faciliten la activación de los mecanismos de deslizamiento de fronteras de grano. El comportamiento superplástico implica deformaciones elevadas por procesos de deslizamiento de fronteras de grano con acomodo de materia por difusión, tal como lo describe el modelo de Ashby-Verrall. El trabajo presenta pruebas de tensión a temperatura elevada en aceros de bajo carbono y baja aleación obtenidos por procesos avanzados de rolado controlados termomecánicamente, mostrando a 800°C elongaciones de hasta el 200%. La microestructura del acero se analizó para poder identificar las fronteras de grano de la ferrita y de la perlita, y su interacción después de que la probeta fue deformada. Las técnicas de microanálisis (óptico y SEM) muestran evidencia de: crecimiento de defectos que impiden alcanzar elongaciones a ruptura mayores, flujo no uniforme (movimiento-rotación relativo de granos próximos entre sí) y deformación intergranular nosuperplástica(flujo cuasi-uniforme), resultando todo esto en fractura prematura

Materiales compuestos nanoestructurados cerámica-metal de interés tecnológico mediante Spark Plasma Sintering

Juan Piñuela Noval agradece al Programa “Severo Ochoa” de Ayudas para la investigación y docencia del Principado de Asturias la financiación para la realización de las Tesis Doctoral Ref BP 20 041. Este estudio fue apoyado por la CONVOCATORIA DE AYUDAS PARA GRUPOS DE INVESTIGACIÓN DE ORGANISMOS DEL PRINCIPADO DE ASTURIAS DURANTE EL PERÍODO 2021 2023 Ref IDI/ 2021 000106 al proyecto titulado Síntesis, preparación y caracterización de materiales multifuncionalesII Congreso Anual Internacional de Estudiantes de Doctorado Universidad Miguel HernándezEn la actualidad los materiales cerámicos no cumplen con los requisitos exigidos en múltiples aplicaciones innovadoras que, de hacerlo, supondrían un gran avance tecnológico para nuestra sociedad. Por un lado, esto se debe fundamentalmente al hecho de que, hasta el momento actual, no ha sido posible combinar en un mismo material buenas propiedades estructurales con alguna funcionalidad crítica para su aplicación. Por otro lado, se sustenta en que gran parte de las cerámicas no conducen la electricidad lo suficiente como para poder obtener formas complejas mediante electroerosión a un reducido coste. Por todo ello, se plantea en esta tesis doctoral el estudio de composites nanoestructurados cerámica-metal con el fin de obtener nuevos materiales ultrafuncionales que al mismo tiempo tengan la integridad estructural necesaria para su uso industrial. Se podrían lograr así, las propiedades de interés tecnológico necesarias en diferentes campos, optimizándose los procesos productivos. Se plantean varias vías de investigación: 1. Grafito-metal: a. Grafito – Carburos de metales de alto punto de fusión (Mo y Cr) para ser empleados como disipadores de calor en el acelerador de partículas del CERN. b. Grafito – Silicio de cara a la mejora funcional del ánodo de las baterías de Ion-Litio. 2. Carburo de silicio – Grafeno con el propósito de mejorar los blindajes cerámicos de protección individual en balística. Las dificultades de fabricación de materiales completamente densos con el control microestructural deseado son inherentes al desarrollo de este tipo de composites. Es por ello, que la utilización de la sinterización por descarga de plasma o SPS (Spark Plasma Sintering) y la síntesis coloidal de nanopartículas son especialmente interesantes en este campo de investigación

Estimación de la viscosidad de escorias fayaliticas utilizando el modelo de cálculo kv y el método experimental del plano inclinado

La viscosidad de las escorias representa una de las variables más relevantes de la mayoría de los procesos metalúrgicos y cinética de las operaciones de refino, dado que es uno de los factores determinantes de la eficiencia en las reacciones entre metal y escoria, tanto como escoria-refractario. En las últimas décadas, los modelos matemáticos de diferentes procesos metalúrgicos han establecido métodos para predecir la viscosidad de mezclas de óxidos fundidos a altas temperaturas, en función de la composición química. El modelo Kv desarrollado por Toguri, basado en los datos ofrecidos por Johasen et. al. y Winterhager, ha propuesto la utilización de un índice (Kv) similar a la relación usada en la industria del acero como el índice de basicidad. Se presentan, en este trabajo, valores de la viscosidad determinados en forma experimental mediante la técnica de plano inclinad

Protection mechanisms for blast furnace crucible using titanium oxides

In modern steelmaking the duration of a working campaign for a blast furnace is related to the life of the crucible. Adding titanium oxide has been a frequent practice in the operation routines for modern blast furnaces, seeking the protection of the crucible walls, independently from its physical or chemical characteristics. These practices, as conventional operation of iron and steelmaking installations, present both advantages as well as undesirable consequences. The work proposes the incorporation of rutile (TiO2) or illmenite (FeO ·TiO2) in the refractory matrix of the linings, as a practice that results in a protection of the crucible without altering, under any circumstance, the regular operation of the installation

Iron ore sintering. Part 3: Automatic and control systems

The sintering process involves a large number of parameters, more than 500, each of which exerts a greater or lesser influence and needs to be controlled, within the possible limits, in order to optimise productivity, process stability, and standardise the composition and quality of the sinter produced. To comply with environmental legislation, a pollution control system must monitor the particle matter and gases generated and emitted into the atmosphere by the sinter plant. Automation and control systems are vital tools to assist plant operators in the monitoring of each stage of the sinter production process