Balance en Fundicion

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA BALANCE METALURGICO EN PROCESOS DE FUNDICION. Un alto horno usa el mineral de la siguiente composición porcentual: Fe2O3 = 90% SiO2 = 10% El coque tuvo 90% de C y 10% de cenizas (SiO2). El fundente fue de Caliza que contiene 95% de CaCO3, 3% de MgCO3 y 2% de SiO2. Se usa 1 tonelada de coque por tonelada de arrabio producido. El arrabio producido contiene C, 4% ; Si, 1%. Los gases producidos contienen CO2, 12% ; CO, 24%; H2, 2%; CH4, 2%; N2, 60%. La escoria debe contener 45% de (CaO + MgO); asuma que la escoria no contiene FeO. Calcular: 1) El peso de la caliza necesaria. 2) La cantidad de Gases producidos por 100 kilos de arrabio 3) El volumen de aire inyectado (considerado seco) por 100 kilos de arrabio. 4) Los % de Carbono del coque oxidado en las toberas y por encima de estas. 5) Balance metalúrgico respecto al Fe. SOLUCION:

Como todo está referido a 1 ton de arrabio entonces nuestra base de cálculo será para la tonelada de arrabio: PESO DE ARRABIO = 1000 Kilos: Con este peso se calcula el peso de cada cada uno de los constituyentes constituyentes del Arrabio:

W C   0.04 x1000  40 kilos WSi  0.01 x1000  10 kilos WFe  0.95 x1000  950 kilos Una vez obtenido estos datos se procede a calcular el peso de mineral alimentado por tonelada de arrabio:

2 Fe2O3  4 Fe  3O2 W  Fe2O3 

950 x159 .7

W  Mineral  

2 x55 .85 1358.24 0.9

 1358 .24 kilos

Pero este peso representa el 90% del peso del mineral entonces el peso del mineral será:

 1509.15 kilos

por consiguiente el W SiO2

 0.1x1509 .15  150 .9 kilos

CALCULO DEL PESO DE FUNDENTE Y PESO DE ESCORIAS: Suponiendo que el peso del fundente sea: X efectuar un balance del contenido de SiO2 de la siguiente manera:

SiO2(min eral )  SiO2(Coque )  SiO2( Fundente)  Si( Arrabio )  SiO2( Escoria)

 60    229.47  0.02 X   SiO2( Escoria) 28    

150.9  100  0.02 X   10

Como el CaO y MgO son productos de la descomposición del CaCO3 y del MgCO3 podemos efectuar un balance de estos, de la siguiente manera:

  56    x0.95 X   100   40     x0.03 X   84 

CaCO3  CaO  CO2  W CaO    MgCO3   MgO  CO2  W  MgO

Como la escoria está compuesta por estos tres componentes entonces la suma de los tres será el peso de la escoria, así: W SiO

2 ( Escoria)

 W CaO ( Escoria)  W  MgO( Escoria)  W T ( Escoria)  229.47  0.566X 

Por otro lado de acuerdo a la condición del problema dice que la escoria debe contener el 45% en peso de (CaO + MgO) entonces: 0.45229 .47

 0.566 X   0.532 X   0.014 X   103 .26    354 .85 kilos  WFundente   0.291  

103 .26  0.255 X   0.546 X   0.291 X   103 .26  X    El peso de la escoria será: W  Escoria

 229 .47  0.566 x354 .85  430 .31 kilos

CALCULO DEL CARBONO TOTAL EN LOS GASES:

  12    12    x0.95 x354.85     x0.03 x354.85   40  900  40.453  1.521  40  100    84  

C Total  ( gases)  900  

C Total  ( gases)  865.974 kilos 3

CALCULO DEL PESO DE CARBONO EN 1 m  DE GAS:

W C  m3 m 3ga s

12



 x0.38 0.204 kilos (0.38 es la fraccion que corresponde a la suma 22.4 865.974 kg 4245 m 3 kg  0.204 3 m 





CALCULO DEL VOLUMEN DE NITROGENO:

V  N 2 

0.6 x 4245 m 3 0.79

 3224 m 3

CALCULO DEL PESO DE CARBONO CONSUMIDO POR EL OXIGENO DEL AIRE:

  24    725 .41 kilos   22.4  

W C ( consumido por el oxigeno del aire)  .21 x3224 x

CALCULO DEL PESO DE CARBONO QUEMADO FRENTE A LAS TOBERAS:

% C ( Oxidado en las toberas) 

725.41 900

x100  80.6

CALCULO DE PESO DE CARBONO OXIDADO EN LAS TOBERAS Y SOBRE LAS TOBERAS: Para ello es necesario calcular el peso de carbono restante que entra al proceso:

W C (Re s tan te )  900  725.41  40  0.02 x 4245 x %C (Quemadosobre las toberas) 

85.89 900

12 22.4

 85.89 kilos

 x100  9.54%

BALANCE METALURGICO RESPECTO AL FIERRO:

2 Fe2 O3  4 Fe  3O2 %Fe(MIneral) 

950 1509.15

% Fe ( Arrabio )  95%

 WFe   x100  62.65%

2 x1358.24 159.7

 x55.85  950 kilos