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Laboratorio 3

Tostación de Sulfuros3.1.Objetivo:

Tostación

de Sulfuros

Secado

de

Universidad Nacional José Faustino

Sánchez arrión

Facultad! Ingeniería Química y Metalúrgica.

".#.$! Ingeniería Metalúrgica

urso! Metalurgia Extractiva

%ocente! Briseño Flores anul!o

iclo! VII 

&nte'rantes!

"guayo Florecin #aby $ellen Fern%n&e' amos Flor Eli'abet( )au*ari +astrana ,(ristian ,orcino Morales ulan

()1*

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Eliminar impurezas como el azufre arsénico en forma de óxidos volátiles de losconcentrados mediante el proceso de tostación.

3.(. Fun&amento te-rico:

La tostación de minerales sulfuros es un proceso piro metalúrgico que consiste en la eliminaciónde azufre, adicionalmente eliminar los elementos como el arsénico, bismuto y otros constituyentesque se consideran perudiciales para los procesos posteriores de recuperación del metal.

El proceso de tostación, los sulfuros se oxidan, este aspecto generalmente presentan propiedadestermodinámicas exotérmicas los cuales están representados mediante la siguiente reaccióngeneralizada!

"e#$s% & '() *) $g%  "e*$s% & '() #*)  +++ ∆ H ro

  $-.%

/n diagrama que rige los procesos piro metalúrgicos en general, fue propuesto por 0.0. 1ellogg

$-%, en reconocimiento a su aporte se denominan diagramas 1ellogg, donde semuestra las áreas de predominancia de los distintos compuestos que formara elproceso piro metalúrgico en cuestión, el diagrama se observa en la 2igura -..

2igura -.! 3iagrama de 1ellogg

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4or otra parte, en el diagrama de 1ellogg también puede aplicarse la regla de fases de gibbsdescrita por la siguiente ecuación!

  =′

Donde:C 

′   Com ponentes en el sistema.

φ Número de fases en el sistema

El diagrama 1ellogg indica que la tostación se realiza para oxidación de sulfuro "e# a "e*, sinembargo si el proceso ocurriera en forma incompleta se obtendrá sulfato "e#*- como se observaen el diagrama de la figura -..

3.3. +arte ex*erimental../. +roce&imiento:

a0 +rimer m1to&o: 55 gr. 3e pirita de alta pureza seleccionar a un tama6o de grano +78 & 559. La muestra seleccionada introducir en una bandea de acero inoxidable,

previamente registrado los pesos de la bandea y de la muestra. :ntroducir el anterior sistema a un ;orno $% adecuadamente

acondicionado para la medición de gases, para este aspecto considere elmanual de uso del 0orsat.

:nsuflar un caudal de aire determinado por balance de masa.

>ontrolar el tiempo y remover la carga cada cierto periodo constante. Evitar que se encienda la carga. >uando ya no exista más desprendimiento degases apagar el ;orno y posteriormente extraer la bandea con la calcina.

4esar la bandea y la calcina registrando como pesos finales.b0 #egun&o m1to&o:

gramo de pirita de alta pureza de tama6o de grano fino, introducir a un crisolde porcelana previamente registrado el peso.

:ntroducir el anterior sistema a la termo balanza, la prueba será realizado encondiciones isotérmicas a , previamente debe encenderse el computador

con los soft?ares respectivos. #uministrar un fluo de aire de 5.7 l(min. >ontrolar la curva de pérdida de peso ;asta que se obtenga una l@nea paralela

al ee de las abscisas...2. E3ui*os4 materiales y reactivos:

0orno. Aandea de acero inoxidable. 2luo metro. Bermocuplas.

>risol de porcelana. 4inzas. "ineral de pirita.

3.+. 5atos a&3uiri&os

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>alcinación en ;orno de laboratorio! #ulfuro de zinc.

Peso inicial .C5 gramosPeso del

crisol

51.23 gramos

Crisol +

material

53.03

Peso en seco 1.30 gramos

3.,. ,%lculos y resulta&os1. Dnalizar la regla de fases de gibbs para el sistema n F # F *).

n #$s% & ' *) $g% +G )n *$s% & ) #*) $g%

Regla de fases de Gibbs:H I >J & ) & φ3onde!>J I >omponentes en el sistema.φ I 2ases presentes.H I ) & ) & )H I 7

2. >alcular la formación de #*) considerando compuestos puros.

3. Kraficar la pérdida de peso en función del tiempo, de esta grafica obtenga unaecuación cinética, para el segundo método experimental.

4. ealizar la comparación de pérdida de peso de los dos métodos experimentales conlos datos teóricos.

3.6. ,onclusiones y ecomen&aciones #e debe tomar en cuenta el tiempo de calcinación.

Mo se trabaó con varios tama6os de grano pero considerando la cinética de reacción de laspart@culas, las part@culas deben ser de tama6o uniforme. #er@a interesante ;aber ;ec;o un análisis qu@mico de la muestra resultante, para tener

datos más precisos de lo ocurrido en el laboratorio y además ver el efecto de las impurezasen la muestra.

Es importante realizar las lecturas en la balanza de manera veloz una vez la muestra ;ayasalido del ;orno, porque la ;umedad del ambiente incrementa el peso de la muestraintroduciendo un error en los cálculos siguientes.

3.-. ,uestionario  E!li"#e con #n e$em!lo %metal&rgico' a "#e se refiere !ro!iedades endot(rmicas )

eot(rmicas.

 

RE*CC,- E-,/ERC*:

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#e denomina reaccin endot(rmica a cualquier reacción qu@mica que absorbe energ@a.

#i ;ablamos de entalp@a $0%, una reaccin endot(rmica es aquella que tiene un incremento deentalp@a o N0 positivo. Es decir, la energ@a que poseen los productos es mayor a la de los reactivos.

Las reacciones endotérmicas y especialmente las relacionadas con el amon@aco impulsaron unapróspera industria de generación de ;ielo a principios del siglo O:O. Dctualmente el fr@o

industrial se genera con electricidad en máquinas frigor@ficas.

  RE*CC,- E,/ERC*:

#e denomina reaccin eot(rmica a cualquier reacción qu@mica que desprenda energ@a, ya sea como luzo calor, o lo que es lo mismo! con una variación negativa de la entalp@aP es decir! +N0. Elprefio eo significa Q;acia fueraR. 4or lo tanto se entiende que las reacciones exotérmicas liberanenerg@a. >onsiderando que D, A, > y 3 representen sustancias genéricas, el esquema general de unareacción exotérmica se puede escribir de la siguiente manera!

* + → C + + calor

*curre principalmente en las reacciones de oxidación. >uando estas son intensas pueden generar fuego.#i dos átomos de ;idrógeno reaccionan entre s@ e integran una molécula, el proceso es exotérmico.

0 & 0 I 0)

N0 I +5- Scal(mol

#on cambios exotérmicos las transiciones de gas a l@quido $condensación% y de l@quido a sólido$solidificación%.

/n eemplo de reacción exotérmica es la combustión.

La reacción contraria, que consume energ@a, se denomina reacción endotérmica.

  era necesario agregar carbn al !roceso de tostacin *rg#mente s# res!#esta.

#@, porque la mayor@a de los procesos piro metalúrgicos requieren aporte de energ@a. Estaenerg@a la proporciona generalmente la reacción exotérmica de alguna variedad de carbón,como el coque, o la energ@a eléctrica.

  E!li"#e detalladamente el f#ncionamiento del 7orno de tostacin de !isos.

8,R-, E P,:

Los ;ornos de piso están dise6ados para tener una o más cámaras de cocción permitiendoque se puedan ;ornear grandes volúmenes de productos. >ada cámara tiene un piso$superficie% sobre el cual está cocinada la comida. Dlgunos ;ornos de piso usan un ladrillorefractario para la superficie de cocción. El calor se crea a través de los elementos o

quemadores localizados en la parte superior e inferior de la cámara. El componente de lacámara, piso, paredes y tec;o absorben el calor y lo irradian de nuevo, logrando unatemperatura de cocción uniforme./i!os de 7ornos de !iso:

https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttps://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIXhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADo_industrialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADo_industrialhttps://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinas_frigor%C3%ADficashttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmica#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmica#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Variaci%C3%B3n_de_la_entalp%C3%ADa_est%C3%A1ndar_de_formaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_oxidaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_oxidaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuegohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuegohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuegohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttps://es.wikipedia.org/wiki/Condensaci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Combusti%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_endot%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_endot%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_endot%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Coquehttps://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttps://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIXhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADo_industrialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADo_industrialhttps://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinas_frigor%C3%ADficashttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmica#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Variaci%C3%B3n_de_la_entalp%C3%ADa_est%C3%A1ndar_de_formaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_oxidaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuegohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttps://es.wikipedia.org/wiki/Condensaci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Combusti%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_endot%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Coquehttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

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Los ;ornos de piso vienen en tres variedadesP ciclo térmico, tubo de vapor y aceite térmico.El proceso de la forma en que se calienta la cámara principal de cocción ;ace la diferenciaentre las tres. >ada tipo de ;orno de piso crea el calor de manera diferente. Bodos estáncompuestos de cámaras que se calientan en la parte superior e inferior de cada piso decámara.

0ornos ciclo térmicos!Los ;ornos de piso ciclo térmicos usan un método tradicional y vieo de calentar la cámarade ;ornear, el aire. La producción de calor es c@clica usando aire por medio de paneles otubos localizados en la parte superior o inferior de la cámara. Este tipo de ;orno tiene unafunción donde el aire circula y se recicla por medio de un ventilador de convección que seencuentra en la parte posterior del ;orno. Estos ;ornos de piso necesitan ser pre+calentados a una temperatura de ;ornear necesaria más alta debido a la pérdida de calor

cuando se abren las puertas del ;orno.0ornos con tubos de vapor!

En un ;orno con tubo de vapor, los paneles de la parte superior e inferior del piso sonparcialmente llenados con agua. Tsta es calentada a medida que se mueve a través de lacámara de combustión en la parte inferior del ;orno. Dtrapada en los tubos, el agua seconvierte en vapor a medida que se calienta. El calor es liberado cuando el vapor se mueve através del ;orno, calentando la cámara. El agua se recicla a través del ;orno, cambiando de

vapor a agua. Este ;orno de piso produce una costra en los productos ;orneados de maneramás rápida que en un ;orno de piso ciclo térmico. Los ;ornos con tubo de vapor producenuna temperatura más consistente.

0ornos con aceite térmico!

Los ;ornos de piso con aceite térmico consisten de dos piezas, el ;orno y un calentadorseparado. El aceite es calentado en la caldera y utilizado para calentar el ;orno en un

formato de tubo similar a los del ;orno con tubo de vapor. Los ;ornos de piso con aceitetérmico reciclan el aceite después de que ;an calentado la cámara, ;aciéndolo volver ;astala caldera para que sea recalentado. /na caldera puede calentar más de un ;orno queproporciona mayor eficiencia de combustión. Las calderas requieren de bombas y controlespara el correcto funcionamiento. Los ;ornos de aceite térmico necesitan un granmantenimiento y conocimiento para usarlo adecuadamente. 4ueden requerir una persona querepare en el lugar para garantizar que funcionen suavemente en instalaciones más grandes.

  9n mineral de cobre contiene 20 C#2; 40

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100 de aire en eceso del re"#erimiento terico !ara la tostacin ) la comb#stin.

El comb#stible contiene >5 C ) 15 8.

Calc#lar:

a' ?os m3 de aire #sado !or tonelada de mineral.

b' El !eso del mineral tostado.

c' El @ol#men de gases en la c7imenea.

d' ?os gramos de 82, en la c7imenea !or m3 de gas.

.6.Bibliogra!ía

;ttp!((???.monografias.com(trabaosU'(principios+tostacion+concentrados+zinc(principios+tostacion+concentrados+zinc).s;tml

;ttp!((oc?.unican.es(ensenanzas+tecnicas(metalurgia+y+siderurgia(materiales(AloqueV)5).pdf

;ttps!((es.?iSipedia.org(?iSi(eacciV>'VA'nWexotV>'VDUrmica

;ttp!((???.e;o?enespanol.com(;orno+piso+sobreW