ALUMNO: ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA OPERACIONES Y PROCESOS METALÚRGICOS I I EXAMEN PARCIAL DE LABORATORIO 1.-BLOQUE TEÓRICO 1.-- En la Lectu 1. tura ra del Art rtíc ícu ulo 1 : Mo Mode de! !"# "#$! $!%& %& ' (! (!)* )*# #$! $!%& %& de +, +,o$ o$e( e(o( o( desc scri ribi birr la )e# )e #,/!$ ,/!$o(: o(: 0o 0o#$! #$!%& %& 0! 0!,#$ ,#$!%& !%& !2! !2!3!# 3!#$!%& $!%& ' e(+e e(+e(#)! (#)!e& e&o o., de caracterización global que se realiza a los procesos que se está investigando. Este Este artícu artículo lo de inves investig tigaci ación ón abarca abarca una serie serie de prueba pruebas s experi experime menta ntales les de minerales polimetálicos, los cuales an sido sometidos a los procesos de !lotación, !iltración, Lixiviación " #edimentación. #edimentación. $abe destacar que para realizar la %lotación se a&ustará al modelo cin'tico de (arcía)*+iga, en la %iltración se realizará a un mineral sul%urado de cobre, en la lixiviación se traba&ará con un concentrado de pirita aurí%era " la sedimentación se centrará en la densid densidad ad de %lu&o %lu&o de sólido sólidos s " los per%i per%ile les s de concen concentra tració ción n para para espesa espesado dores res continuos convencionales. convencionales. espu's estos resultados experimentales van a ser sometidos a una modelización matemática para luego evaluar si son válidas o no. odos odos estos resultados resultados servirán servirán para elaborar elaborar un me&or me&or planeami planeamiento ento así mismo mismo a"udará a controlar las variables industriales industriales en planta concentradora los cuales darán como como resu result ltad ado o un proc proced edim imie ient nto o más más so%i so%ist stic icad ado o " resp respal alda dado do por por una una base base matemática a la ora de realizar dicos procesos. .- En la Le Lectu ctura ra del Artícu Artículo lo / Mode#)!e&o )#e)4!$o e& o( +,o$e(o( de
!2!3!#$!%& de )!&e,#e( #*,50e,o( ' $*+,50e,o( e& (!(e)#( 6*5)!$o( dar una explic exp licaci ación ón de la 0et 0etodo odolo logía gía de Exp Experi erimen mentac tación ión emp emplea leada da en la men mencio cionad nada a investigación. El modelamiento matemático empleado es el de rans%erencia de masa el cual puede dividirse en etapas individuales como transporte de masa en la capa límite, reacción química de la super%icie " trans%erencia de masa en productos de capa porosa.
or otro lado el mineral mineral aurí%ero aurí%ero a emplear emplear es un concentra concentrado do de pirita, pirita, en la cual muestra que la pirita es el mineral más abundante en dica muestra2 tambi'n a" peque+as cantidades de calcopirita, así como tambi'n a" presente argentita " el oro se encuentra encapsulado entre estas especies. Los experim experiment entos os %ueron %ueron llevado llevados s a cabo cabo a presió presión n
atmos atmos%'r %'rica ica en un reactor reactor
cilí cilínd ndri rico co con con una una cubi cubier erta ta que que tení tenía a cuat cuatro ro aber abertu tura ras. s. El calo calorr %ue %ue prov provis isto to externamente usando un manto cale%actor el'ctrico. Al principio del experimento, se precalentó 1 litro de solución lixiviante de $u$l, 3a$l, 4$l a una temperatura de reacción ba&o un %lu&o constante de nitrógeno. 5.-En la Lectura del Artículo 5/ P,e$!+!#$!%& 6*5)!$# ' #7(o,$!%& e& e ,##)!e&o
de e0*e&e( $o&e&!e&do )e#e( d!(*eo(, explicar la 0odelación " #imulación desarrollada. Es necesario entender que para el m'todo que se va a emplear, la precipitación química del metal está determinado principalmente por 5 %actores los cuales son la cin'tica del proceso, la composición del e%luente " el %lu&o de e%luente a tratar. or otro lado los parámetros que rigen la operación de adsorción son el volumen de la solución que ingresa al intercambiador, la concentración del metal en la solución, el volumen de la resina " la concentración concentración del metal en solución e%luente %inal. ara el experimento se utilizó un e%luente conteniendo principalmente ion cobre para tratarlo en una primera etapa por precipitación química con sul%uro de sodio " en una segunda etapa se ace pasar la solución por un sistema de intercambio iónico a %in de adsorber el cobre asta que su concentración concentración permanezca en el rango permitido. espu's de analizar las venta&as venta&as " %actores que intervienen intervienen en el proceso proceso en base a los resultados experimentale experimentales s obtenidos nos acen acen concluir que que combinar procesos procesos de precipitación química " adsorción ace viable el abatimiento de la concentración de cobre en la solución asta los niveles permitidos para su disposición al ambiente. 6.-En la Lectura Lectura del Artículo Artículo 6/ I&3e( I&3e(!/#$!o& !/#$!o&e( e( 8!d,o 8!d,o)e#,/ )e#,/!$#( !$#( de e$&o e$&oo/5#( o/5#(
!)+!#(, dar una explicación del marco conceptual " los procedimientos empleados. 7a no a" más excusas, para seguir utilizando tecnologías altamente contaminantes. El avance de la ciencia " luego en la aplicación de tecnología a permitido toda una amplia gama de tecnologías t ecnologías limpias.
A lo largo de los a+os se vienen intensi%icando los problemas por contaminación de e%luentes industriales " minero metal*rgico es por eso que en este artículo se rescata la importancia " aplicación de tecnologías limpias en procesos idrometal*rgicos. ara entender el uso de estas tecnologías limpias es importante saber que la 4idrometalurgia es la aplicación del proceso bastante conocido de extracción " separación de una sustancia soluble de otra insoluble, usando un solvente inorgánico u orgánico, generalmente acuoso, a temperatura " presiones variables. 8.-En la Lectura del artículo 39 8/ C!&9!$# de # ,e#$$!%& de $e)e&#$!%& de $o7,e
# +#,!, de )!&e,#e( (*0*,#do( de $o)+eo M#,#;%&. ar una explicación de las simulaciones que se logran a partir de consideraciones experimentales. En la experimentación se probó la cementación de cobre con catarra ligera de ierro. La solución conteniendo cobre disuelto proviene de la lixiviación acida de la muestra mineral sul%urado de cobre proveniente del 0ara+ón. ara obtener me&ores resultados previamente las muestras %ueron tostadas a ba&a temperatura :6;; $< por doce oras " luego se procedió con una lixiviación por agitación de 6 oras. La solución lixiviada se puri%icó mediante Extracción por solventes para despu's agregar catarra ligera de ierro en %orma de partículas laminares con amplio exceso del necesario teórico. Los resultados del análisis combinado de estas t'cnicas muestran que el mineral inicial tiene presencia de calcopirita " es%alerita entre otros. Luego del proceso de tostación se %orman ematita, marcasita " sul%uro de !e-)n. 0ientras que despu's del proceso de lixiviación se tiene óxido de silicio, sul%uro de !e-)n, ematita " calcopirita. !inalmente, el proceso de extracción por solventes " despu's de puri%icar la solución se obtiene un cemento de $obre " trazas de la aleación $u-!e. En dicos resultados podemos apreciar recuperaciones ma"ores del =;> de cobre lo cual nos indica la posibilidad de me&orar los costos de los minerales " concentrados nacionales. ?.- En la Lectura del artículo 39 ?/ Mode#)!e&o de # $o&d*$!3!d#d e&
ee$,o!o( de <=SO>- C*. ar una explicación de los principios teóricos que se plantean. ara algunos electrolitos se an estudiado las propiedades de conductividad el'ctrica en disoluciones diluídas,
de estos estudios se an
derivado
expresiones que permiten relacionar de %orma teórica el comportamiento de la conductividad con respecto a otras propiedades de la disolución, como puede
ser la concentración, di%usividad " su dependencia de la temperatura o de otras propiedades del sistema. El problema reside en que las conclusiones de tales estudios no son aplicables a disoluciones concentradas, sin embargo estas son las que más se utilizan en los procesos electro metal*rgicos industriales. Es por esta razón que es necesario desarrollar un estudio especí%ico para disoluciones concentradas, el c ua l e st '
e n% oc ad o a
c ua nt i% ic ar
l a d es vi ac ió n q ue
e st as
t ie ne n d el
comportamiento ideal de esas disoluciones. En los %enómenos electrolíticos, los conductores de la electricidad son los iones. @na solución acuosa de cloruro de sodio, por e&emplo, contiene iones de sodio, 3a e iones cloruro, $l- , los cuales están presentes en la solución, "a sea que esta conduzca corriente o no, " se mueven ba&o la in%luencia de las %uerzas el'ctricas. Así, estas soluciones que contienen iones " conducen la electricidad se conocen en general como electrolitos.
=.-BLOQUE EXPERIMENTAL 1.-En la ráctica de Laboratorio 39 1/ C#,#$e,!"#$!%& de F*!do( 0ostrar una secuencia de %otogra%ías de las pruebas desarrolladas.
Medida de la viscosidad para el agua de mar, agua azucarada y agua doméstica.
Medida de la Curva de enfriamiento y calentamiento respecto al tiem o
.-En la ráctica de Laboratorio 39 / T!e)+o de De(#/?e de Re$!+!e&e(. #e pide gra%icar los datos experimentales obtenidos para una serie de tubos de salida.
=.1 AGUA @L=. $) 1° Prueba Tiempos Altura (s) (cm) 18 0 17 1.2 1.! 16 13.! 15 14 1 1 15." 15.5 1! 13. 11 1.# 1" # 1.2 8 13.6 1.2 7 15.# 6 1.! 5 4 13.5 12.6 1 ! 15. 1 1° Prueba $ltura Tiempo s (s) %cm& 0 18 17 1.2 16 1.! 1° Prueba 13.! 15 t(s) $ltura 1 14 %cm& 1"." 1 18 0 15.5 1! 17 20.3 11 13. 16 33.3 1" 1.# !.1 15 1.2 # 14 63.1 13.6 8 1.2 7 1 !5." 6 15.# "1.2 1! 5 1.! 106.6 11 13.5 4 123.! 1" 12.6 # 10." 1 ! 8 15!." 1 15. 1!6.2 7 1"5.2 6 215.6 5 23!." 4 261.5 2#!.# ! 316.# 1 35.3 "
20 15 Altura(cm) 10 5 0 0
50 100 150 200 250 300 350 Tiempo (s)
1° Prueba
2° Prueba
=.= AGUA @L*7o=)
2.3 AGUA (L=16cm)
5.-En
la
ráctica
de
Laboratorio
39
5/
T!e)+o de
E($*,,!)!e&o de E(+e(#do,e(. #e pide colocar la secuencia de operaciones de la práctica desarrollada desde inicio llenado de agua, medidas e%ectuadas, toma de datos experimentales, r'plicas " reporte %inal.
•
etermine los tiempos de escurrimiento para el tanque, con tubos de salida de diversas longitudes, correspondientes al líquido agua.
•
etermine los caudales instantáneos que egresan del tanque, con tubos de salida de diversas longitudes, correspondientes al l íquido agua.
•
etermine los tiempos de escurrimiento para el tanque, con tubos de salida de diversas longitudes, correspondientes al líquido agua azucarada.
•
etermine los caudales instantáneos que egresan del tanque, con tubos de salida de diversas longitudes, correspondientes al l íquido agua azucarada.
E#E#ABC 1
p$ %s Tiempo (&'P&'A* 1) 8.! 8.15 p$
f%'& ( ) "'*! + "' + 8."6 8.1 - ( ".85
olynomial %&
8."5 8 "
5"
1"" t(s)
15"
!""
!5"
Altura %s Tiempo (&'P&'A* 1) !5 !"
f%'& ( "'*! ) ".1' + !".#! 15 - ( 1 + (cm)
olynomial %&
1" 5 " " !" 4" 6" 8" 1""1!" 14"16" 18" tiempo (s)
E#E#ABC
p$ %s Tiempo (&'P&'A* 2) 8.! 8.15 p,
f%'& ( ) "'*! ) "' + 8.15 8.1 - ( ".#
olynomial %&
8."5 8 "
5"
1""
15"
tiempo (s)
!""
!5"
Altura %s Tiempo (&'P&'A* 2) !5 !"
f%'& ( "'*! ) ".1' + !1."1 15 - ( 1 + (cm)
olynomial %&
1" 5 " "
5"
1"" t (s)
E#E#ABC 5
15"
!""
p$ %s Tiempo (&'P&'A* 3) 6 5 4 f%'& ( ) "'*! ) "' + 4.4# - ( ".8 p$
olynomial %&
! 1 " "
5"
1""
15"
t (s)
!""
!5"
Altura %s Tiempo (&'P&'A* 3) !5 !" f%'& ( "'*! ) ".1' + !".#6 - ( 1 15 + (cm)
olynomial %&
1" 5 " "
5"
1""
15"
!""
t (s)
6.-En la ráctica de Laboratorio 39 6/ T!e)+o de Re(!de&$!# de So!do( e&
Re$!+!e&e(. #e pide dibu&ar un iagrama de %lu&o que esquematice toda la práctica desarrollada, inclu"endo los equipos, materiales, Espesadores, datos tomados " procesados, 4o&a de Ceporte e Dn%orme !inal. El iempo de Cesidencia es medido introduciendo un trazador no reactivo dentro del sistema a la entrada, la concentración del trazador cambia acorde a una %unción conocida " su respuesta se encuentra mediante la medición de la concentración del trazador a la salida. El trazador electo no debe modi%icar las propiedades %ísicas del %luido :densidad, viscosidad< " la introducción del trazador no debe modi%icar las condiciones idrodinámicas.
8.-En la ráctica de
Laboratorio 39 8/
Sed!)e&#$!%&
de
P*+#(
Me#,/!$#(.
#e
solicita
todos
los
grá%icos
acer
correspondientes
de toma de datos
experimentales,
modelos calculados "
teoría de errores.
La práctica se realizó con di%erentes concentraciones de dolomita/ 15;gL " de 16;gL cada uno de ellos en el primer caso se ace sin %loculante " despu's con %loculante. Las mediciones se tomara para un tiempo de ?; minutos, los 18 primeros se anotara la altura de la inter%ace cada minuto, posteriormente asta los 8 se ará cada minutos " el tiempo restante , asta los ?; minutos, cada 8 minutos. A continuación se presenta los datos obtenidos en la experiencia/ #D3 !LB$@LA3E $oncentración : gl< Altura :cm< 55 5 51 5; F G = ? 8 6 5 1 ;
$B3 !LB$@LA3E 15; 16; 15; 16; iempo :segundos< ; ; ; ; ;.= 1F.= 1;.8 1;.= ;.5 11.6 =.= 1.G .8 11.G =.1 15.= 5.= 1.6 F.? 16. 1F.8 18.6 G.8 16.6 1?.5 16.6 11 18. .= 16.= 11.G 18.F ;.1 15.G 1 16. 6.8 18.F 11.G 1? 1.G 1?.8 15.1 1?.6 ;.G 1=.1 15.= 1=. 5.? 1=.G 16.5 1G.6 6.6 18.? 1?.? 1F.1
1F 1G 1= 1? 18 16 15 1 11 1; F G =
8.6 ?.6 =.F G.F 5;.8 51.8 56.5 68.8 ?G.6 G6.6 11;.5 156.F 15F.6
;.1 .G 8 51.F 66.1 8.1 ?;.1 =;.8 ==.= G?.5 1;=.? 115.5 15?.5
1F.6 5.5 =.G 5.8 5? 61.= 68.6 6G.5 85 ==.? 111.1 115.F 1.G
; ;.6 1.5 5.8 =.G 56.F 88.F ?; ?;.? =; F; 1; 1;
@3B# ACA D3!BC0AC 1. (ra%icar las curvas de sedimentación a distintas concentraciones. . Encontrar la ecuación de sedimentación de los datos experimentales obtenidos. Las grá%icas a continuación están en %unción de la altura a la que se encuentran en la probeta de 1 litro :altura total de 58 cm< " el tiempo durante la sedimentación, se presenta la velocidad de sedimentación :H #< " velocidad de concentración :H$
$oncentración de 1/L/ 16" 14" 1!" 1"" sin /oculante
8"
con /oculante
6" 4" !" " 5
1" 15 !" !5 " 5
H# :pendiente< sin %loculante/ -.>HH Ecuación/ ' -.>HH2 J 1.K H# :pendiente< con %loculante/ -.11
Ecuación/ ' -.112 J 1.K
$oncentración de 1>/L/ 16" 14" 1!" 1"" sin /oculante
8"
con /oculante
6" 4" !" " 5
1" 15 !" !5 " 5
H# :pendiente< sin %loculante/ -.K> Ecuación/ ' -.K>2 J 11.H H# :pendiente< con %loculante/ -.= Ecuación/ ' -.=2 J KK.HK
?.-En la ráctica de Laboratorio 39 ?/ F!,#$!%& de P*+#( Me#,/!$#(. #e solicita acer todos los cálculos pertinentes desarrollados desde Dnicio asta la %inalización de la práctica.
1.
esos del mineral :olomita< 1I ,8 gr I 5,8 gr
5I 6,8 gr
. atos de %iltración de la pulpa tomando en cuenta el volumen que pasa por unidad de tiempo.
G*AA & s t 100
-() = 0.12 / 12.
#0
(ml)
60
G*AA & s t
0
Li4ear (G*AA & s t)
20 0 0
500
1000
t(se)
%ol(ml) 0 10 20 30 0 50 60 !0 #0 "0
t(se) " 41.5 88 17 185 !48 !# 77 4#6 75
G*AA & t- s - 100 #0
-() = 0.0# / 6.16
60 t-
Li4ear (G*AA & t- s -)
0 20 0 0
G*AA & ts -
500 10001500 -(ml)
t(se)-(ml)
-(ml)
.15
1"
.
!"
.56!
"
.625
4"
."6
5"
.##3
6"
5.3#5
7"
6.2
8"
#.36!
#"
G*AA & s t 100 #0
(ml)
-() = 0.0! / !.#3
60
G*AA & s t
0
Li4ear (G*AA & s t)
20 0 0
1000 2000 t(se)
%ol(ml)
t(se)
0 10
" 11# 1# 5!6 765 #"6 1145 1#7 1645 1#""
20 30 0 50 60 !0 #0 "0
t(se)-(ml)
-(ml)
11."
1"
15."5
!"
1!.53
"
1".13
4"
1#.22
5"
1".0#
6"
1".26
7"
20.56
8"
21.11
#"
G*AA & t- s - 100 #0 -() = 0.0# / 6.16 t-
60
G*AA & ts -
0
Li4ear (G*AA & t- s -)
20 0 0
500 1000 1500 -(ml)
G*AA & s t 100 #0
(ml)
-() = 0.0! / !.#3
60
G*AA & s t
0
Li4ear (G*AA & s t)
20 0 0
1000
2000
t(se)
%ol(ml) 0 10 20 30 0 50 60 !0 #0 "0
t(se) " 6" 165 !75 #5 5!5 68" 8!" 1"!" 1!4"
G*AA & t- s - 100 #0 -() = 0.0# / 6.16 t-
60
G*AA & ts -
0
Li4ear (G*AA & t- s -)
20 0 0
500 10001500 -(ml)
t(se)-(ml)
-(ml)
6
1"
#.25
!"
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"
".##
4"
10.5
5"
11.3
6"
11.!1
7"
12.!5
8"
13.!#
#"
2.5 r 7e 7olomita %ol.(ml) t(se) 0 " 10 41.5 88 20 30 17 0 185 !48 50 !# 60 !0 77 #0 4#6 "0 75
3.0 r 7e 7olomita %ol.(ml) t(se) 0 0 10 11# 1# 20 30 5!6 0 765 #"6 50 1145 60 !0 1#7 #0 1645 "0 1#""
3.5 r 7e 7olomita %ol.(ml) t(se) 0 0 10 6" 165 20 30 !75 0 #5 5!5 50 68" 60 !0 8!" #0 1"!" "0 1!4"
100 "0 #0
(ml)
!0
3 r 7e 7olomita
60
Li4ear (3 r 7e 7olomita)
50
3.5 r 7e 7olomita
0
Li4ear (3.5 r 7e 7olomita)
30
2.5 r 7e 7olomita
20
Li4ear (2.5 r 7e 7olomita)
10 0 0
500
1000
1500
2000
t (s)
2.5 r 7e 7olomita t(se)-(ml) -(ml) .15 10 !" . .56! " .625 4" ."6 5" .##3 6" 5.3#5 7" 6.2 8" #.36! #"
3.0 r 7e 7olomita t(se)-(ml) -(ml) 11." 10 !" 15."5 1!.53 " 1".13 4" 1#.22 5" 1".0# 6" 1".26 7" 20.56 8" 21.11 #"
3.5 r 7e 7olomita t(se)-(ml) -(ml) 1" 6 !" #.25 ".1! " ".## 4" 10.5 5" 11.3 6" 11.!1 7" 12.!5 8" 13.!# #"
25
20 2.5 r 7e 7olomita Li4ear (2.5 r 7e 7olomita)
15 t-
3 r 7e 7olomita Li4ear (3 r 7e 7olomita)
10
3.5 r 7e 7olomita 5
0 0
Li4ear (3.5 r 7e 7olomita)
10 20 30 0 50 60 !0 #0 "0 100 - (ml)
