TEMA:
CALORES DE FORMACION Y REACCION PARA LECHOS FLUIDIZADOS DE Pb, Cu y Zn
ASIGNATURA:
BALANCES METALURGICOS DOCENTE:
ING. PALOMINO ISIDRO, Ruben ALUMNO:
HINOSTROZA PABLO, Jhon HUAYNATE CELIS, Kevin RAMOS GOMEZ, José SEMESTRE:
“QUINTO”
CERRO DE PASCO – PERU 2013
Rubén Edgar PALOMINO ISIDRO Curso rea curricular CICLO
BALANCES METALÚRGICOS FORMACIÓN PROFESIONAL V
TURNO
UNICO
INTEGRANTES
HINOSTROZA PABLO, Jhon P. HUAYNATE CELIS, Kevin P RAMOS GOMEZ, José K.
INTRODUCCIÓN
TAREA
PROCESO
RECURSOS
EVALUACIÓN CONCLUSIONES CRÉDITOS
INTRODUCCIÓN La tecnología de los lechos fluidizados en su aplicación el ámbito productivo en gran escala data, aproximadamente, de 1940, utilizada en el “cracking”
catalítico de cortes pesados de petróleo a fracciones más livianas de mayor valor agregado. El primer equipo de estas características, para la producción de gasolina de aviación de alto octanaje, se remonta a 1942. A partir de esa instancia, los lechos fluidizados han constituido una alternativa muy utilizada para procesos que requieran promover el contacto gas – sólido. En los últimos veinte años se observó un creciente interés en estos sistemas, especialmente con relación a su comportamiento térmico para su aplicación en procesos químicos altamente exotérmicos o para generación de energía. Cuando las partículas de un lecho son fluidizados por un gas a velocidades de flujo mayores que la necesaria para la condición de fluidización incipiente, parte del gas atravesará el lecho en forma de burbujas, generando la denominada “fluidización agregativa”. En este caso es posible identificar dos “fases”, conocidas como “fase densa” o “emulsión” y “fase burbuja”.
Los lechos fluidizados poseen diversas características que los hace especialmente convenientes para llevar a cabo determinados procesos químicos y operaciones físicas. Particularmente, la uniformidad de temperatura que promueven y la alta capacidad de intercambio térmico que permiten, sumando a la facilidad para la introducción y extracción de sólidos, los convierten en equipos muy adecuados para llevar a cabo reacciones químicas con importante generación de calor. Ambas características están estrechamente vinculadas al flujo de burbujas en el lecho, según se describirá posteriormente. Varios procesos industriales de relevancia han sido desarrollados inclinando la selección de tecnología hacia el rector de lecho fluidizados por tales características. Se mencionan a continuación algunos ejemplos característicos, hallándose una descripción detallada de un amplio conjunto en la recopilación de Yates.
TAREA ¿QUÉ SON CALORES DE FORMACIÓN? El calor de formación es el calor necesario para formar un producto a partir de sus componentes.
¿CÓMO SE CALCULA LOS CALORES DE FORMACIÓN?
Los calores de formación se calculan experimentalmente, pero puede ocurrir que en la práctica no podamos llevar a cabo la formación de un producto. En estos casos se hace uso de los calores de combustión. Ejemplo:
Esta reacción se puede obtener como combinación de las siguientes reacciones de combustión:
-----------------------------------------------------------
Variación del calor de reacción con la temperatura. Ec. 1.5
La forma más común de expresar calores específicos es en forma polinómica:
Ec. 1.6
Ec. 1.7
Siendo Ec. 1.8
Ec. 1.9
Ec. 1.10
Conciendo Cp y H0Tref podemos calcular HT .
Variación del calor de reacción con la presión.
Se puede demostrar que Ec. 1.11
Si se trata de gases ideales Ec. 1.12
Y por lo tanto podemos escribir:
Sustituyendo esta expresión e integrando la expresión de partida obtenemos:
Ya que
, nos queda
Es decir, el calor de reacción permanece constante al variar la presión.
¿QUÉ SON CALORES DE REACCIÓN? El calor de reacción, se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. ¿QUÉ SON LECHOS FLUIDIZADOS? Los lechos fluidizados de define como un proceso en el que, en un lecho con partículas sólidas, se hace pasar un fluido hasta lograr una mezcla homogénea entre as partículas y el fluido. A velocidades de gas arriba de la velocidad mínima de fluidización, alhunos de los gases fluyen como paquetes de gas llama dos burbujas. Este movimiento de burbujas conduce a: Mezclas sólidas rápidas. Buen contacto entre partículas y gas. Uniformidad axial en temperatura y composición. Estas propiedades hacen que los lechos sean útiles para operaciones, tales como: Reacciones químicas. Intercambio de calor. Transferencia de masa. Algunas aplicaciones típicas incluyen: Combustión y gasificación del carbón. Síntesis catalítica (Frischer Tropsch) Secado de sólidos.
¿CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE LECHO FLUIDIZADO? La caída e presión ( p), es una característica que se da en los lechos fluidizados y que más allá de la velocidad mínima de fluidización, se debe a
la densidad de las partículas contenidas en el lecho y es expresada con la siguiente fórmula: P= Lmf (1
- mf) (s - g) g
Dónde: Lmf = altura del lecho a la velocidad mínima de fluidización mf = vacío a la velocidad mínima de fluidización. s = densidad de la partícula. g = densidad del fluido g= aceleración de la gravedad. ¿COMO ES LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN LECHO FLUIDIZADO? Para la mejor explicación mostramos este gráfico:
1) Transferencia de calor en un lecho fluidizados. 2) Reactor de vidrio, retroiluminado. 3) Lecho fluidizados de corindón, tamaño de partícula opcional de 100 µm ó 250 µm. 4) Elemento calefactor, ajustable. 5) Sensores de temperatura al dispositivo de calefacción, a la entrada de aire y en lecho fluidizados. 6) Medición del volúmen de aire, flujómetro flotador. 7) Válvula de Seguridad, termointerruptor al dispositivo de calefacción, filtro de aire a la entrada y a la salida. DATOS TÉCNICOS Depósitos del proceso, vidrio. Capacidad: 2, 15 L Aire máximo requerido: 300 L/h Volúmen de llenado: aproximadamente 1L Presión de Servicio: 0,5 bar
Dispositivo de calefacción Potencia: 0 ... 100W Superficie: 10 cm2 Rangos de medicion 1x temperatura admisión de aire: o ... 100°C 2x temperatura: elemento calefactor/lecho fluidizados: 0 ... 400°C Flujómetro flotador: 10 ... 124 NL/min Presión en lecho fluidizados: 0 ... 25 mbar Potencia: 0 ... 200W 2 manómetros: 0 ... 1,6 bar Dimensiones y pesos LxAnxAl: 900 x 455 x 820 mm Peso: aproximado 75 Kg Necesario para el funcionamiento 230V, 50/60 Hz, 1 fase o 120V, 60 Hz/CSA, 1 fase Toma de aire comprimido: mínimo 2 bar Volumen de suministro 1 equipo de ensayo 2 bolsa material a cargar 1 manual
¿COMO ES LA COMBUSTIÓN EN UN LECHO FLUIDIZADOS?
Imaginemos un lecho fluido dispuesto sobre una superficie porosa. Si un flujo de aire desde abajo tiene la suficiente presión, mantendrá las partículas del lecho en suspensión. Este es un lecho fluido, donde las partículas del mismo están en suspensión, pero no en circulación. El residuo se inyecta dentro del lecho en torno del sólido de manera uniforme. El aire que fluidiza al lecho se calienta hasta la temperatura de ignición del residuo y este se empieza a quemar (oxidar) dentro del lecho. La mayor parte de las cenizas permanece en el lecho, pero luego sale de la incineradora a través del equipo de control de la contaminación del aire. El calor que sube con los gases de combustión puede capturarse en una caldera o utilizarse para precalentar el aire de combustión. Una buena combustión requiere aire en exceso. Una buena combustión representa una buena oxidación de los componentes orgánicos: carbono e hidrógeno. Para conseguirlo, el aire, que contiene solo el 21% de Oxígeno en volumen, debe mezclarse perfectamente con el carbono y el hidrógeno del combustible. En un proceso homogéneo como este se requiere Tiempo, Turbulencia y Temperatura. Si se disminuye uno de estos tres factores debe de aumentarse los otros dos para conseguir igual grado de combustión. Por eso, muy pocas reacciones de
combustión son completas a la temperatura mínima teórica, o con la cantidad teórica de aire exactamente necesaria para proporcionar cantidades estequiométricas de oxígeno para el carbono e hidrógeno del combustible. Cuando mejora la turbulencia (agitación) del reactor (quemador/incinerador) y aumenta el tiempo dado para que la reacción tenga lugar, disminuye la cantidad de aire en exceso (oxígeno) necesario en la reacción. Si la combustión se compara con un triángulo isósceles, donde los tres lados son el tiempo, la temperatura y la turbulencia; la disminución de la longitud de uno de los lados requiere una compensación a través del aumento de los otros dos.
¿CUALES SON LOS TIPOS DE COMBUSTIÓN?
¿CUALES SON LOS TIPOS DE LECHOS FLUIDIZADOS? LOS TIPOS DE FECHOS DE FLUIDOS SON:
1) LECHO FLUIDO ESTACIONARIO 2) LECHO FLUIDO CIRCULANTE 3) LECHO FLUIDO A PRESIÓN 1) LECHO FLUIDO ESTACIONARIO Velocidad del lecho 1-3m/s Altura de la capa: 1-1,5 m Ventajas: Temperatura de combustión más baja, buena transferencia de calor (superficie de metal para favorecer la transmisión de calor dentro del lecho), desulfuración interna por medio de piedra caliza, se evita la formación de otros gases contaminantes como halógenos, permite el quemado de carbones ricos en ceniza y combustibles de difícil ignición. Desventajas: Alto consumo propio, mala respuesta a trabajo a carga parcial, el arranque en frío es complicado, técnica y económicamente costoso, la
superficie de intercambio es susceptible a la erosión, se supera frecuentemente el límite de emisión de NOx. 2) LECHO FLUIDO CIRCULANTE Velocidad del lecho 7-15m/s Comparación con lecho fluido estacionario: Más complejidad técnica, es decir más componentes: ciclón de recirculación, no existe intercambiador de calor dentro del lecho, velocidad del gas mayor que la velocidad de caída de las partículas, mejor mezcla de los sólidos, mejor desulfuración y menos consumo de caliza, temperatura constante en todo el ciclo, menores emisiones de NOx (la combustión es escalonada). 3) LECHO FLUIDO A PRESIÓN La caldera se sitúa en una vasija que se encuentra a una presión superior a la atmosférica. EJEMPLOS DE USO • Residuos de la industria petroquímica (Cr, Ni, Zn, Co) • Aceites usados (S, Zn, Pb, Ba) • Residuos de piel procedentes de calzado (S, N, Cr) • Neumáticos usados (S) • Residuos urbanos
Ahora abordaremos el punto de vista de un ingeniero, el diseño de los equipos. La variable más importante a tener en cuanta en el diseño de un combustor en lecho fluidizado es la velocidad mínima de fluidización.
¿CUALES SON LOS PROCESOS DE SINTERIZACIÓN DE LECHOS DE FUSIÓN DE PLOMO?
1.
Importancia de la actividad minera metalurgia en el Perú.
2.
Producción y cotización de los principales metales.
3.
Producción y usos de plomo.
4.
Preparación de lechos de fusión de plomo.
5.
Procesos químicos de la sinterización.
6.
Hornos de sinterización.
¿DE QUE TRATA LOS PROCESOS DE SINTERIZACIÓN? La minería y la metalurgia juegan un rol importante en el desarrollo y la economía peruana a través de la generación de Valor agregado, divisas, impuestos, inversión y empleo. A nivel regional, la importancia de la minería se hace evidente por su participación en la actividad económica, la transferencia de canon minero y la promoción de recursos para el desarrollo a través del aporte director de recursos. A nivel nacional, en un contexto de altos precios internacionales de los minerales, de minería ha experimentado un dinamismo que se refleja en la provisión de divisas a la economía, la generación de ingresos fiscales por impuestos y regalías mineras, la creación de empleos directos y el incremento de crecimiento potencial que la economía. La minería es el principal sector explotador del país, ya que representa el 59% de las exportaciones totales Es el principal pagador de impuestos, con más de 15% del total de recursos tributarios recaudados y 30% del impuesto a la renta y la presenta más de 21 % de la inversión privada en el 2011. Producción y usos de plomo El plomo es un metal pesado de color azulado, que adquieren un calor grisáceo cuando se empana Es muy flexible, elástico y se funde con gran facilidad de resistencia a la presencia de los ácidos y a la corrosión atmosférica. El plomo rara vez se encuentra en estado natural. Es muy común encontrarlo en forma de sus sulfuros principalmente. ¿CUALES SON LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL PLOMO? PROPIEDAD Densidad
UNIDADES
Punto de fusión Punto de ebullición Calor latente fusión Calor latente evaporación Presión de vapor
°C °C 1gr 1 gr
VALOR 11,336(20° 10,687(327° C) 327 1740 23,4 86,2
KPa
0,133(980°
C)
C).
53,3
Calor específico
(1600° C) 0,131 (0 – 100° C)63,3 (1600°C) 0,355(°C)0,316(300°C) 44,4(327°C.Liq) 254 (400°C)
1gr°K
Condensación térmica Tensión superficial Viscosidad
CUALES SON LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DEL PLOMO? PROPIEDAD Nro. Atómico Configuración electrónica Valencias Peso atómico Sistema cristalino Potencial reducción estándar Electronegatividad
VALOR 82 5s2 ,5p6,5d10,6s2,6p2 +2 +4 207,21 Cuc (0,4339 ml) -1,126v (Pb+2) -0,784v (Pb4) 1, 6
¿CUALES SON LOS MINERALES DE PLOMO? NOMBRE Galena Jamesonita Boulangenita Anglesita Cerusita Promorfita Vanadita Wulferita Cracoita Cosgenita
FORMULAS PbS Pb4FeSb6S14 PbSO4 PbCO3 Pb5(PO4)2Cl Pb5(Po4)3 Cl Pb5(Wo4)3Cl PbMnO4 PbCrO4 Pb2(CO3)cl
%Pb 86,6 40 58 68,3 77,5 76,0 73,2 36,0 64,1 81,3
¿COMO ES LA PREPARACIÓN DE LECHOS DE FUSIÓN DE PLOMO? La fundición persigue la eliminación de la mayor cantidad posible de material estéril (ganga) en forma de escoria, como esto n se encuentran en las proporciones adecuadas para formar una escoria con las propiedades requeridas se hace necesario la preparación de lechos o camas de fusión utilizando concentrados, fundentes y materiales recirculantes. La escoria debe ser de baja punta de fusión, bajo peso específico, insoluble, debe de arrastrar un mínimo de material valioso.
Las modernas factorías de hoy poseen grandes instalaciones que producen muchos miles de toneladas de plomo al año. En estas factorías que transforman la materia prima plumífera además del plomo de recupera otras riquezas valiosas como productos secundarios (oro, plata, selenio, teluro, bismuto, etc.) que aumentaban el valor agregado de la producción de plomo. Estas factorías a su vez tienen las siguientes plantas: 1. PLANTA DE PREPARACIÓN DE LECHOS DE FUSIÓN a) Sección de secado de concentrados y fundentes. b) Sección de trituración de fundentes y de material de retorno. 2. PLANTA DE SINTERIZACIÓN 3. PLANTA DE FUNDICIÓN Y MOLDEO 4. PLANTA DE REFINACIÓN ELECROLÍTICA. Composición típico de un lecho de fusión de plomo en la oroya. INSOLUBLE(SiO2, Al2O3) Fe CaO S Zn Pb Cu+ Fe/lns B
10,12% 11 - 12% 6 – 7.5% 13 – 16% 4 – 4,5% 35 – 38% < 2,5% 1,05 – 1,10% 1,08 – 1,15%
El cobre debe de ser lo más bajo posible para evitar el azufre en la sinterización. 50% CC
30% Fund
LECHO DE FUSION
Gases
Escorias
a r b o s e d b P
BASTICIDAD B = 0,287 Fe + 0,286 CaO + 0,245 Zn 0,5315 O2 LA PREPARACIÓN DE LECHOS DE FUSIÓN DE REALIZA
a) Cuando se trata concentrado de composición química variable que previenen de diferentes plantas concentradoras
c) Para recuperar la mayor cantidad de metales preciosos b) Para homogenizar la carga de los hornos de tostación o fusión y adaptadores a las condiciones de operación
El cálculo de carga de fusión constituye una parte importante del proceso de producción del plomo y requiere del conocimiento profundo del comportamiento químico de cada uno de los elementos y compuestos contenidos en los concentrados. Para los cálculos de lechos de fusión se debe conocer en este caso la composición, los productos del proceso como: La composición de plomo de mineral. La composición de la escoria. La composición de los gases La temperatura del proceso de fundición, etc.
¿CUALES SON LOS COMPONENTES DE UN LECHO DE FUSIÓN DE PLOMO? 1. CONCENTRADOS: Provienen de las plantas concentradoras y generalmente contienen de 50 a 70% de plomo, de 22 a 24% altos contenidos de plata, bajo contenido de arsénico y antimonio.
La presencia de plomo en estos porcentajes permite obtener lechos con un contenido de plomo con 95 a 98% y facilita la mezcla. El azufre favorece una buena aglomeración y garantiza la autogenidad del proceso. El hierro, sílice y alumina da dureza al aglomerado y provee la porosidad a los lechos de fusión. El contenido de cobre no debe ser mayor hasta del 3% ya que estaría dando lugar a un sinterizador con elevado contenido de azufre, la cual no es deseable. Un alto contenido de cinc desplaza al hierro y al óxido de calcio de las escorias haciendo que estas cantidades de hierro y óxido de calcio sean disminuidas y mostrando con ello una menor porosidad de los lechos de fusión. 2. FUNDENTES: Los minerales por sí mismos, no pueden formar las escorias y en la mayoría de los casos será necesario usar fundentes. Los fundentes son sustancias minerales que deberán ser de fácil obtención y de bajo costo. En algunos procesos se eligen fundentes que contienen los mismos metales que se tratan de obtener o en todo caso otros elementos recuperables como la plata y el oro. Como lo fundentes no son sustancias minerales puros hay que tener en cuenta ara los cálculos la cantidad real de fundente. Estos materiales durante el proceso de aglomeración dan porosidad y dureza al aglomerado y en el proceso de fundición actúan como escorificantes. Los fundentes de usados en la preparación de lechos de fusión de plomo son de dos tipos: i. Fundentes Calcáreos, con alto contenido de calcio. ii. Fundente de sílice con alto contenido de silicio. 3. RECIRCULANTES: Son materiales típicamente finos producidos durante el transporte del sinter, manipulo del sinter. Tienen alta riqueza metálica e incluyen. a) Sinter fino producido durante el transporte del sinter. b) Concentrado particulado recuperado en el sistema de precipitadores electrostáticos. c) Concentrado recuperado en la limpieza producidos durante el transporte de concentrados.
¿CUALES SON LOS MATERIALES DE ENTRADA Y PRODUCTOS DE LA FUSIÓN REDUCTORA EN HORNO DE PLOMO? La mayor parte del calor se genera por la combustión del coque metalúrgico. La parte superior del horno suele mantenerse a una temperatura relativamente baja (200°C) para reducir la volatilización de algunos elementos valiosos como el de la Ag y el Pb mismo, en esta zona de secado se elimina la humedad que acompaña a la carga. A una temperatura de 400° C el CO producido en la parte interior del horno reduce al óxido de plomo y el metal reducido de desliza por encima de la carga no descompuesta aprovechando su mayor fluidez y peso específico y de pasada absorbiendo a los metales nobles y así mismo pare del cobre, arsénico y antimonio. El óxido de hierro de la carga se reduce con el CO y este hierro junto con la chatarra añadida a la carga descompondrán a los óxidos y sulfuros de plomo. El plomo metálico también se forma con las reacciones producidos entre el sulfuro de plomo con el óxido o con el sulfato de plomo así como también en grado bastante limitado por reducción directa del carbono y óxido de carbono. A medida que la temperatura se incrementa cerca a los 900° C tanto el CaO como e Fe2O3 se une con la sílice para formar una escoria fusible y al mismo tiempo el azufre se unirá con el hierro remanente y con el cobre para formar una mata que a su vez absorbe algo de plomo y metales precioso. Finalmente por encima de los 1000° C tanto la mata con la escoria se funden completamente pasando al estado líquido y fluirán hasta el crisol donde la mezcla se separarán en tres fases de acuerdo a sus pesos específicos: Plomo de obra: 11,5 Speiss: 6,0 Mata: 5,2 Escoria: 3,3 – 3,6
Peso específico
¿QUE ES EL PLOMO DE OBRA? Es una fase metálica impura que tiene como impurezas principales al cobre, estaño, arsénico, antimonio, bismuto, oro y plata. Es sometido posteriormente a un proceso de refinación cruda llamado espumado y decoperizado. ¿QUE ES MATA? La mata obtenida en el alto horno para plomo puede contener hasta 40% de cobre; sin embargo, normalmente este contenido varía entre 5 y 10%.
Contiene oro y plata por la cuál es sometido a un tratamiento posterior en el circuito de cobre. ¿QUE ES SPEISS? Esta constituido de arseniatos y antimoniuros de hierro, cobre o níquel y que suele contener algo de azufre. Gran parte del speiss generalmente se separa junto con la mata por lo que en algunas plantas debido al pequeño volumen de esta fase no se justifica su tratamiento por separado. ¿QUE SON ESCORIAS? La composición de las escorias de plomo varía considerablemente debido a la complejidad de las menas que hoy en día se tratan. Desde el punto de vista económico una escoria de plomo no debería contener más allá del 0,07% de plomo y este plomo contenido en la escoria se encuentra en la siguiente forma: 14,7 % de metal 61% en sulfuros 24,3 % en silicatos Peso específico en promedio 3,6 ¿DE QUE TRATA LA PIROMETALURGIA DEL COBRE? Estudio conjunto de procesos químicos y operaciones físicas a alta temperatura que permiten la extracción de un metal como componente de uno o varios compuestos en un mineral para obtenerse en estado metálico o formando un compuesto con pureza y/o forma adecuada para su utilización posterior. Es el más importante y más antiguo de los métodos extractivos de metales utilizado por el hombre. Utilizado para la extracción de: •Hierro •Níquel •Estaño •Cobre •Oro •Plata •Otros
¿CUAL ES EL PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCUIÓN DE COBRE?
¿PARA QUÉ ES EL SECADO DEL COBRE? La razón para el secado es para la eliminación del agua contenida en los concentrados. Por consiguiente, los concentrados se secan para: Reducción de costos de transporte. Mejoramiento del carguío y de la operación de los hornos en la etapa de fusión. Mejoramiento del balance térmico en la fusión. ¿QUÉ ES LA FUSIÓN DEL COBRE? Proceso cuyo objetivo es concentrar el cobre del concentrado formando una fase de sulfuros líquidos, llamada mata o eje, en lo posible conteniendo todo el cobre alimentado y otra fase oxidada liquida, llamada escoria en los posibles exenta de cobre. En la fusión, el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (entre 1200 y 1300 °C) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido.
¿CUALES SON LOS COMPONENTES DE LA FUSIÓN DE COBRE? CONCENTRADO: Producto principal de la etapa de flotación. Los minerales más comunes encontrados en los concentrados de cobre son: Calcopirita (CuFeS2) y Pirita (FeS2), aunque pueden estar presentes otros minerales como la bornita (CuFeS4), Calcosina (Cu2S), Covelina(CuS) y Cuarzo (SiO 2). Químicamente los concentrados fundidos, contienen 25 – 35% de Fe y 25 – 35% de azufre. MATA: Corresponde a la fase metálica y es donde se concentra el cobre asociado principalmente a azufre. Está compuesta también por sulfuros de hierro. Es la fase más densa del material fundido y se encuentra en la parte baja del horno. La cantidad de cobre varía dependiendo del método de fusión (entre 50 y 75%) Cu2S FeS Fe3O4 Au Ag Pt Sb Bi As Zn Pb ESCORIA: Es la parte menos densa del fundido, contiene principalmente óxidos de hierro, fundentes y cobre (pérdidas). Si el contenido de cobre es alto, ésta puede ser enviada a hornos destinados a la limpieza de escoria para recuperar el contenido de cobre que aún le queda. FeO Fe3O4 SiO2 Al2O3 CaO MgO Cu2O Sb Bi As Zn Pb
¿CÓMO ES LA CONVERSIÓN DE COBRE? Tiene por objetivo eliminar fierro, azufre desde la mata para producir cobre blíster de un 98,5% de Cu aproximadamente. Esto se logra, oxidando el hierro y el azufre contenido en la mata con aire alugunas veces enriquecido con oxígeno. La conversión del eje de cobre se lleva a cabo casi universalmente en los convertidores Peirce -
¿CÓMO SE LLEVA A CABO LA CONVERSIÓN? La conversión se lleva a cabo por dos etapas: 1. Soplado de la escoria: El Fe se oxida a FeO y Fe 3O4 generando SO2 gaseoso según las siguientes reacciones: FeS + 3/2O2 = FeO + SO2 Oxidacion del FeS 3FeO + 1/2 O2 = Fe3O4 Formación de la magnetita 2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2 Escorificación del FeO Las reacciones son de carácter exotérmico. Esta etapa termina cuando la mata contiene menos de 1% de FeS. Escoria con 10 – 20% magnetita sólida y hasta un 15% Cu disuelto y atrapado. Producto final Metal Blanco con una temperatura de 1200°C escoria líquida a 1250°C y gases a 1300°C. 2. SOPLADO A COBRE Se elimina el S presente en el Cu 2S oxidándolo a SO 2 según las reacciones: Cu2S + 3/2 O2 = Cu2O + SO2 Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2 Cu2S + O2 = 2Cu + SO2
¿QUÉ ES LA REFINACIÓN DEL COBRE? Tiene por objetivo reducir las impurezas, principalmente oxígeno y azufre presentes en el cobre blíster y en menor grado otras impurezas metálicas (Plomo, Cinc, Arsénico, Antimonio, etc.) con el fin de generar ánodos de buena calidad física, química y mecánica. Se realiza a temperaturas entre 1150 y 1200°C
Concentraciones típicas de impurezas el cobre anódico Impurezas Concentración (ppm) O 1200 – 1800 S 20 – 30 As 1000 – 1500 As/Sb >4 ¿QUÉ ES EL MOLDEO? Es el enfriamiento de cobre anódico en moldes con el fin de formar ánodos sólidos. El moldeo se realiza en “ruedas de moldeo” que son plataforma rotatorias
con moldes ubicados circunferencialmente que giran a medida éstos son llenados con cobre anódico.
¿QUÉ ES TOSTACIÓN? Etapa utilizada como pre – tratamiento de concentrados. Se utiliza por ejemplo para volatilizar y capturar el arsénico de algunos concentrados con alto porcentaje de ese metal. ¿QUÉ ES LIMPIEZA DE ESCORIAS? Tiene por objetivo recuperar el cobre atrapado en las escorias de los hornos de fusión y conversión. Produce una mata que es recirculada a los convertidores y una escoria de descarte con menos de un 1% de Cu. ¿QUÉ ES LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE GASES? Los gases generados en los distintos hornos (con conteidos importantes de SO2) son capturados y llevados a plantas de ácido. El dióxido de azufre pasa por distintos procesos con el fin de producir ácido sulfúrico.
LECHOS DE FLUIDIZACIÓN DE CINC ¿QUÉ ES EL CINC? El cinc es un componente natural de nuestra corteza terrestre y es parte inherente de nuestro medio ambiente. Está pesente, no sólo en las rocas y suelo sino también en el aire, el agua, las plantas, animales y seres humanos.
El cinc desempeña un papel esencial en los procesos biológicos de todos los organismos vivos; por este motivo se denomina al cinc un elemento esencial. Una ingesta adecuada de cinc es vital para el correcto funconamiento del sistema inmulologico, para la digestión, reproducción, los sentidos del gusto y del olfato y otros muchos procesos naturales (LATIZA, 2004). El cinc contribuye de múltiples formas al logro de una mejor calidad de vida pues es un elemento natural que la humanidad ha venido utilizando extensamente desde el siglo XIII. Se emplea en varias formas médicas y farmacéuticas, como por ejemplo en vendajes, tabletas antigripales, tratamientos para la piel, bloqueadores solares en crema y loción, tratamientos para quemaduras y heridas, champús y cosméticos. Cada año se utilizan casi diez millones de toneladas de cinc primario y reciclado. Actualmente el cinc es uno de los materiales más importantes de la sociedad.
PROCESO 1. Constitución del grupo: Nos organizamos en grupos de 3 alumnos. SECIONES Día 28/05/13 Día 31/05/13 Día 02/06/13 HINOSTROZA X X X PABLO, Jhon HUAYNATE X X X CELIS, Kevin RAMOS X X X GOMEZ, José
2. Reparto de tareas: Cada uno nos haremos cargo de buscar información en la biblioteca e internet de una determinada parte del cuestionario indicado en TAREAS. 3. Búsqueda de información: Cada miembro de nuestro grupo buscará la información que le haya sido asignada. Explorar en diferentes secciones de páginas de internet como Google.usa, Google.pe, Blogs, etc. 4. Registrar los hallazgos guardando la información en un documento del procesador de textos como es Microsoft Word y Cmaps. 5. Completar con imágenes, de cada elemento. 6. Puesta en común de los resultados de la búsqueda: Reunirse como grupo, analizar, discutir acerca del material obtenido y luego elaborar las conclusiones utilizando como guía el cuestionario propuesto. 7. Siguiendo la guía propuesta elaborar el trabajo. Entregar el trabajo al Ing. Rubén Edgar PALOMINO ISIDRO. para las próximas correcciones y calificación.
RECURSOS 1. J. COUDERC, “Incipient fluidization and partii¿culate systems”, en Fluidization, J. F. Davidson, R. Clift y D. Harrison Eds., Cap. 1, pp. 1 – 46, 1985 2. S. ERGUN y D. GELDART, “Predictve calculations of flow parameters in gas – fluidized beds and fluidizations behaviour of various powders”, Proc. Int. Symp. Fluidization and its Applications,
Toulouse, Sté, Chimie Industrielle, p. 263, 1974. Pressures of up to 20 bar”. Ph.D. Thesis, University of London, Londres, Inglaterra,
1984. 3. R. JACKSON “Fluid mechanical theory”, en Fluidizations, J. F. Davidson, y D. Harrison Eds., Cap. 3, pp. 65 – 119, 1972. 4. http://www.uhu.es/prochem/wiki/index.php/Archivo:Distintos_tipos_de _fluidizacion_en_la_combustion.jpg 5. http://www.uhu.es/prochem/wiki/index.php/Archivo:4.jpg 6. http://www.uhu.es/prochem/wiki/index.php/P%C3%A1gina_Principal 7. http://www.uhu.es/prochem/wiki/index.php/Especial:LoQueEnlazaAqu %C3%AD/Combusti%C3%B3n_en_lecho_fluidizado
EVALUACIÓN
CONCLUSIONES 1. La formulación y resolución del modelo de múltiples estratos (MME) ha permitido generar una vía para la predicción de la velocidad de transferencia de calor entre la fase densa de un lecho fluidiado y una superficie sumergida. Dadas las características del modelo, que incluye los efectos de todos los mecanismos actuantes en el proceso global, el mismo contituye una herramienta versátil para su utilización frente a diferentes condiciones de operación, ya sea con fines de diseño a análisis. 2. Revisión y discriminación y clasificación de los modelos existentes en bibliografía para la predicción del coeficiente de transferencia total para la fase densa, h D, y sus componentes. 3. Planteo y formulación de un modelo mecanístico (de tipo discontinuo, de estratos)(MME) para a evaluación de la velocidad de trasferencia de calor entre la fase densa y la pared de superficies sumergidas, considerando simultáneamente todos los mecanismos que permiten definir las componentes. 4. Se necesitan fundentes para la fusión de lechos fluidizados de Plomo, Cobre y Cinc que no alteren su composición molecular.
CRÉDITOS 1. http://pendientedemigracion.ucm.es/info/otri/index.htm 2. http://pendientedemigracion.ucm.es/info/otri/complutecno/co mplutecno.htm 3. http://pendientedemigracion.ucm.es/info/otri/complutecno/in d_materi.htm
