Construccion Del Diagrama de Kellog Pb

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

INFORME

FUNDAMENTOS METALÚRGICOS I

Integrantes: RONALD PALOMINO PALOMINO

LIMA – PERÚ 2012-II

Construccion del diagrama de kellog Pb-S-O Los datos para la ∆G°(298) y ∆S°(298) para los diferentes elementos lo obtenemos de las tablas :

Columna1

∆G°(298)kcal/mol°k

∆S(298)cal /mol°k

Pb

0

15.5

PbO

-52.4

16.2

Pb3O4

-175.6

50.5

PbS

-22.5

21.8

PbSO4

-219.5

35.2

O2

0

49.02

SO2

-70.95

59.25

Las fases estequiométricas sólidas que podemos generar son: PbS, PbO, PbSO 4, Pb3O4 Entonces para una temperatura de T=800C° Para la reacción: Pb+1/2O 2 = PbO Calculamos: ∆G(298°) = [ ∆G(PbO)]-[ ∆G(Pb)+1/2 ∆G(O2)] ∆S(298)= [∆ S(PbO)]-[ ∆S(Pb)+1/2 ∆S(O2)] G

0

r (1073)



0

0

 Gr (1, 298)  (T   298)S r (1, 298)

 ……………..(a)

Luego sabemos que : ∆G°= -R.T. 2,303logK El valor obtenido de (a) igualamos con ∆G°= -R.T. 2,303logK También sabemos que K= ᵅ(PbO)/ ᵅ(Pb)* .ᵅ(O2)1/2=1/ᵅ(O2)1/2 …………….(b) Tomamos Log a (b) y nos da Logk = -1/2.LogPo 2 ....(c) Reemplazando datos tenemos: ∆G(298°) = -52.4kcal/mol ∆S(298)= -23.81cal/mol°k

Reemplazando en (a):

G

0

r (1073)



-33947.25 cal/mol°k=-142032.76 J/mol°k

Entonces: -142032.76 J/mol°k=-R.T. 2,303logK Para R=8.314 J/mol°K T=1073°K por lo tanto Logk=6.92 reemplazamos en (c) Entonces : logPO 2=-13.84

Las reacciones que formamos son: Pb+1/2O2 = PbO Pb + SO2 = PbS+O2 PbS + 2O2 = PbSO4 PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4 PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4 Pb3O4 + 3SO2 + O2 = 3PbSO4 Operando de la misma forma para estas reacciones obtenemos lo siguiente:

Reaccion

Ecuacion Obtenida

Pb+1/2O2 = PbO

LogPO 2= -13.84

Pb + SO2 = PbS+O2

LogPO2 –LogPSO2 = -10.49

PbS + 2O 2 = PbSO4

LogPO2 = -13.38

PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4 0.5LogPO 2 +LogPSO2 = -9.35 PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4 LogPO2 = -0.36 Pb3O4 + 3SO2 + O2 = 3PbSO4 LogPO2 + 3LogPSO2 = -27.9  A partir de estas ecuaciones formamos la grafica del diagrama Pb-S-O en Pso 2 vs Po2:

log pSO2(g)

Pb-O -S Phase Stabili ty Diagram at 800.00 0 C

4

2

0

PbS

-2 PbSO4

-4 PbO

Pb

-6

-8 Pb3O4

-10 -15

-10

-5

File: C:\HSC6\Lpp\PbOS800.ips

0

5

10

15 log pO2(g)







De la grafica obtenida de kellog observamos que en ningún punto existe una frontera común entre PbS y PbO esto nos quiere decir que el PbO no puede producirse por tostación de PbS en oxigeno sin la formación previa de sulfatos.

Asimismo también vemos que que si gradualmente disminuimos Pso 2 manteniendo constante Po 2 vemos que el PbSO4 reaccionara para formar sulfatos basicosy finalmente se transformara en PbO puro al alcanzar valores de Pso 2 muy bajos. De al grafica también observamos la reacción de tostación  –reduccion: PbS + O2 = Pb + SO 2 Observamos que el PbS podría convertirse a Pb metalico mediante un cuidadoso control de las presiones de SO 2 y O2. Pero a esta T=1073°k los valores de PSO 2 y PO2 necesarios para producir Pb liq son demasiados bajos para las condiciones que generalmente existen en el horno de tostación.





Si analizamos una particula tostada consistirá de PbO en las capas exteriores luego vendrán las capas de sulfatos básicos de plomo e incluso posiblemente el PbSO4 cerca a la zona interior del sulfuro no tostado. Obvio La difusión se volverá lenta a traves de las capas de sulfatos y nos será difícil obtener una tostación completa. Inclusive con un exceso de O es obvio la dificultad para llegar a una tostación a muerte a PbO.

Vemos que una tostación sulfatante para producir PbSO 4 lograriamos con bastante facilidad restringiendo la cantidad de O presente , pero el PbSO 4 es insoluble en agua y para propósitos de lixiviación no serviría.