Guias de Laboratorio de Pirometalurgia

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA METALÚRGICA

MANUAL DE GUÍAS DE LABORATORIO DE PIROMETALURGIA

Por:

Luis Cervando Chambi Viraca MAGISTER EN INGENIERÍA METALÚRGICA DOCENTE DE PIROMETALURGIA IIMETMAT-UMSA SISTEMA MODULAR 1-2012

La Paz, Junio de 2012

Índice general 1 CARBONO FIJO, PODER CALORÍFICO

1

1.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2 Fundamento teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2.1

Carbono fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2.2

Poder calorífico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.3 Parte experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.3.2

Equipos, materiales y reactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.4 Datos adquiridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.5 Cálculos y resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.6 Conclusiones y recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2 SECADO DE SÓLIDOS

5

2.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5


5

2.2.1

Humedad en base seca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

2.2.2

Humedad en base húmeda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5


8

2.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.3.2


8


9

i

Manual de Guías de Laboratorio de Pirometalurgia


9


9

2.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

3 CALCINACIÓN DE LA CALIZA

11

3.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11


11


12

3.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

3.3.2


12


13


13


13

3.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

4 TOSTACIÓN DE SULFUROS

15

4.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15


15


16

4.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

4.3.2


17


17


17


18

4.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

5 TOSTACIÓN DE CONCENTRADOS DE ZINC

19

5.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19


19


20

ii


5.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

5.3.2


21


21


21


21

5.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

6 ANÁLISIS DE GASES

22

6.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22


22


22

6.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

6.3.2


23


24


24


24

6.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

7 FUSIÓN ESCORIFICANTE

25

7.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25


25


26

7.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

7.3.2


26


27


27


27

7.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

8 FUSIÓN REDUCTORA

28 iii


8.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28


28


29

8.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

8.3.2


30


30


30


30

8.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

9 SINTERIZACIÓN

31

9.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31


31


32

9.3.1

Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

9.3.2


32


32


32


32

9.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

10 MATIFICACION

34

10.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34


34


35

10.3.1 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

10.3.2 Equipos, materiales y reactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35


35


35


36

iv


10.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 CONVERSION DE MATA

36

37

11.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37


37


38

11.3.1 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38

11.3.2 Equipos, materiales y reactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38


38


39


39

11.7 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

v

Índice de figuras 2.1 Secado de muestras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

4.1 Diagrama Kellogg

5.1 Efecto de la temperatura sobre el potencial de oxígeno para 1 atm de SO2 del . . . . . . . .

20

7.1 Diagrama de equilibrio de fases, sistema CaO − F eO − SiO2 . . . . . . . .

26

8.1 Diagrama de relación de equilibrio PCO2 /PCO en función de la temperatura .

29

9.1 Diagrama de equilibrio de fases, sistema CaO − F eO − SiO2 . . . . . . . .

33

11.1 Diagrama Kellogg sobrepuesto sistema Cu-Fe-S-O a 1300o C . . . . . . . . .

38

sistema Zn-Fe-S-O, Diagrama escaneada , Ref. T.Rosenqvist

vi

Indice de Tablas 1.1 Composición de carbón aproximada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.1 Determinación de la velocidad de secado . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

3.1 Determinación del rendimiento de calcinación . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

7.1 Determinación del rendimiento de calcinación . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

vii

Laboratorio 1 CARBONO FIJO, PODER CALORÍFICO

1.1

Objetivo

Determinar mediante un proceso metalúrgico la cantidad de carbono útil existente en un combustible sólido y calcular por fórmulas teóricas el poder calorífico.

1.2

Fundamento teórico

El carbón, debido a los diversos grados de cambios metamórficos, se conoce como una mezcla compleja de sustancias vegetales y sus estudios se la realizan de acuerdo al carbono fijo y el poder calorífico.

1.2.1

Carbono fijo

El contenido de carbono fijo de cualquier carbón se debe interpretar como un índice de su valor como combustible y reductor, porque el calor generado y la capacidad de reducir la proporciona la cantidad de carbono fijo. Un carbón común contiene, además del carbono fijo, sustancias perjudiciales que tienen que ser eliminadas y estas son; la humedad, materias volátiles, cenizas, etc. La relación que utilizaremos para determinar el carbono fijo será: %CF = 100 − %H2 O − %MV − %CZ Donde:

%H2 O

: es el porcentaje de humedad.

%MV

: es el porcentaje de volátiles.

%CZ

: es el porcentaje de cenizas 1

(1.1)


a) Humedad: La humedad se determinará por el secado de la muestra a 100oC aproximadamente, según la relación: ωi − ωf × 100 ωi

%H2 O = Donde:

ωi

: es el peso inicial de la muestra.

ωf

: es el post secado

(1.2)

b) Volátiles: Se determina por el sometimiento de una muestra en un ambiente inerte a 800o C, mediante la siguiente relación: MV = Donde:

ωi − ωf × 100 ωi

ωi


ωf

: es el post volatilización

(1.3)

c) Cenizas: Se determina por combustión completa del combustible sólido en un ambiente normal a una temperatura de 850oC mediante la siguiente relación: CZ = Donde:

1.2.2

ωi − ωf × 100 ωi

ωi


ωf

: es el post combustión

(1.4)

Poder calorífico

Poder calorífico se denomina a la cantidad de calor generado por la combustión completa de una unidad de combustible y la medición se la realiza por dos métodos los cuales son: a) Directamente, midiendo el calor liberado por la combustión calorimétrica de un peso conocido de combustible sólido. b) Teóricamente, si se conoce la composición aproximada del combustible el poder calorífico se lo puede determinar utilizando algunas fórmulas empíricas tales como: Fórmula de Dulong [1] en función de la composiciones:

P C = 8100C + 34000(H − M.Sc. L.C.Chambi

O kcal ) + 2200S − 586(9H + H2 O) ( ) 8 kg

(1.5) Página 2


Fórmula de Dulong en función del porcentaje de carbono fijo: P C = 8100(

1.3

%CF %MV %H2 O kcal ) + 5632( ) − 586( ) ( ) 100 100 100 kg

(1.6)

Parte experimental

1.3.1

Procedimiento

a) Humedad: Pesar 40 g. de carbón vegetal, reducir de tamaño a −20# (mallas Tyler), de estos 40 g. reducidos, pesar 2 muestras de 10 g. cada una, colocar las muestras sobre un vidrio reloj, luego introducir al horno secador el cual debe encontrarse a una temperatura de 100o C aproximadamente, durante 2 h. luego sacar las muestras y pesar. b) Volátiles: Del proceso de secado se obtienen productos que se denominan carbón anhidro, de estas dos muestras pesar a 1 g. colocar en navecillas e introducir al horno horizontal a 700o C en un ambiente inerte (usar gas nitrógeno) durante 7 minutos, luego sacar las muestras y pesar. c) Cenizas: De los producto de secado, pesar 1 g de cada una, colocar en navecillas e introducir al horno horizontal a 850o C en un ambiente normal por el tiempo de 10 minutos, luego sacar y pesar.

1.3.2

Equipos, materiales y reactivos

Horno secador, Horno horizontal, Pinzas, Navecillas, Insufladores, flujómetro, Balanza de precisión, vidrio reloj, carbón vegetal, gas nitrógeno.

1.4

Datos adquiridos

Presente los datos de laboratorio en este subtítulo.

1.5

Cálculos y resultados

• Calcular el caudal de nitrógeno que se necesita para las pruebas, para ello considera las dimensiones del tubo de alúmina. M.Sc. L.C.Chambi

Página 3


• Calcular la cantidad de aire teórico seco requerido para combustionar las muestras, proporcionando el 60 % de exceso al teórico requerido. • Calcular la cantidad de aire húmedo si el aire tiene 1,5 % de vapor de agua. • Calcular el porcentaje de carbón fijo mediante las fórmulas indicadas. • Calcular el poder calorífico mediante las fórmulas teóricas dadas.

1.6

Conclusiones y recomendaciones

1.7

Cuestionario

1. Explique. Qué es un carbón vegetal?. 2. Qué es ceniza? 3. Qué es carbón incombustible? 4. Qué es carbón mineral? 5. Cuáles son los productos de una combustión completa? 6. Cuáles son los elementos principales de un carbón? 7. Qué es un coque? 8. A qué se denomina carbono fijo? 9. Describa el método estándar para determinar el carbono fijo 10. Si se da una composición de un carbón Tabla 1.1: Composición de carbón aproximada %C

%H

%O

%N

%S

%H2 O

% CZ

79.0

6.9

6.6

1.4

0.9

1.8

3.3

a) Determinar los m3 de aire seco para combustionar un kilogramo de carbón. b) Determinar el poder calorífico.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 4

Laboratorio 2 SECADO DE SÓLIDOS

2.1

Objetivo

Eliminar la humedad de un material sólido húmedo; tal eliminación estará limitada por la humedad relativa del ambiente donde se lleva a cabo el secado de material.

2.2

Fundamento teórico

La operación de secado consiste en la eliminación de agua contenida en la sustancia sólida a temperaturas menores al de ebullición del agua, y esta puede lograrse mediante la circulación de gases o de aire caliente sobre la superficie libre del material húmedo. La humedad de un material se clasifica en:

2.2.1

Humedad en base seca

HBS = (

2.2.2

magua ms´olido

) × 100

(2.1)

seco

Humedad en base húmeda

HBH = (

magua magua + ms´olido

) × 100

(2.2)

seco

En la operación de secado de sólidos en contacto con una corriente de aire a temperatura constante, la eliminación del agua será parcial y depende de las condiciones en las que 5


se encuentre el gas secador (temperatura y presión), el cual posee una humedad relativa definida por:

ψ = Donde:

PV × 100 PV∗

PV

: es la presión de vapor de agua.

PV∗

: es el presión máxima de vapor a la temperatura T.

(2.3)

El material húmedo secará si su contenido de humedad es superior a la humedad relativa del aire. El secado se produce hasta alcanzar la humedad de equilibrio que se manifiesta cuando la presión de vapor del agua en el aire es igual a la presión parcial del agua que acompaña al sólido húmedo. La humedad que pierde el material húmedo se llama humedad libre y está definida por: HL = HT − Heq Donde:

HL

: Humedad libre.

HT

: Humedad total.

HEq

: Humedad de equilibrio

(2.4)

La velocidad de secado [2], bajo condiciones constantes del gas secador (temperatura, presión y humedad), analíticamente está definida por:

VS = Donde:

ω dH (− ) A dt

(−dH/dt)

: es la pérdida de humedad por unidad de tiempo.

A

: es el área de exposición.

ω

: masa del sólido seco.

VS

: velocidad de secado

(2.5)

En la representación gráfica de la velocidad de secado en función a la humedad y de la humedad en función del tiempo se distinguen dos períodos de secado los cuales son; el período ante crítico y el período post crítico.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 6


a)Velocidad de secado en función de la humedad

b) Humedad en función del tiempo

Figura 2.1: Secado de muestras Donde:

HBS

: promedio de la humedad en base seca.

HC

: Humedad crítica.

A−B

: Periodo ante crítico.

B−C

: Periodo post crítico

El tiempo total que debe ser secado un material tiene dos componentes: Tiempo de secado en el período ante crítico: De la ecuación (2.5) y considerando que la VS es constante, se tiene:

dt = −

Donde:

ω dH A VS

integrando entre Ho y HC Z HC ω ω t =− dH = (Ho − HC ) AVS Ho AVS

Ho

: la humedad inicial y

HC

: la humedad crítica

(2.6) (2.7)

Tiempo de secado en el período post crítico: De la ecuación (2.5) y considerando que la VS es función de la humedad VS = f (H):

tP M.Sc. L.C.Chambi

ω =− A

Z

HC

Ho

dH VS

(2.8) Página 7


La integración de la anterior ecuación ha de realizarse gráficamente representando 1/VS , en función de H y el área contenida es el tiempo de secado para este período. Analíticamente el tiempo de secado post crítico se obtiene por la ecuación (2.9), considerando que la variación VS en función de la humedad es lineal.

tP = Donde:

2.3 2.3.1

Hf

ω HC − HEq HC − HEq ( )ln( ) A VS Hf − HEq

(2.9)

: la humedad final

Parte experimental Procedimiento

500 g. de material sólido dividir en dos partes y proceder de acuerdo a dos métodos. a) Primer método: • 250 g. de material húmedo dividir en 10 partes y colocar en las capsulas. • Introducir al horno secador a una temperatura de 60 a 80oC. • Extraer las muestras cada 5 min. y registrar el peso.

b) Segundo método: • 250 g. de material húmedo colocar en un recipiente de área conocido. • Introducir al horno secador a una temperatura de 60 a 80oC. • Extraer las muestras cada 5 min. y registrar el peso.

2.3.2


Horno secador, termómetro, 10 cápsulas de porcelana, 2 recipientes metálicos y 500 g. de material húmedo. M.Sc. L.C.Chambi

Página 8


2.4

Datos adquiridos


2.5


a.- Completar la siguiente tabla: Tabla 2.1: Determinación de la velocidad de secado Tiempo Masa Masa HBS HBS

VS

Hrs.

Total g.

H2 O

KgH2 O KgS

0.0

m1

x1

a1

(a1+a2) 2

0.25

m2

x2

a2

b2

v2

0.50

m3

x3

a3

b3

v3

0.75

m4

x4

a4

b4

v4

1.00

m5

x5

a5

b5

v5

Valor medio

KgH2 O KgS

= b1

v1

–

b.- Graficar la humedad en función del tiempo c.- Graficar velocidad de secado en función del promedio de humedad. d.- Determinar la humedad crítica e.- Determinar la humedad de equilibrio. f.- Determinar la Vs en el período ante crítico. g.- Determinar el tiempo crítico y el tiempo post crítico.

2.6


2.7

Cuestionario

1. Cuál es la diferencia entre secado y evaporación? 2. Qué es un sólido higroscópico?

M.Sc. L.C.Chambi

Página 9


3. Explique los conceptos de humedad ligada o agua ligada y humedad desligada o agua desligada? 4. Qué riesgos se corre en la tostación de un material húmedo, sin que el material haya sido secado previamente? 5. Se tiene 500 g. de mineral húmedo con el 50 % de humedad en base húmeda, cuánta agua debe eliminarse para tener el mismo material con una humedad del 10 %?

M.Sc. L.C.Chambi

Página 10

Laboratorio 3 CALCINACIÓN DE LA CALIZA

3.1

Objetivo

Obtener óxido de calcio a partir de carbonato de calcio por efecto de la temperatura, observar los efectos del tiempo y el tamaños de grano. Comprobar la obtención de CaO por termogravimetria.

3.2

Fundamento teórico

La calcinación, es la descomposición de un compuesto mediante el calor suministrado por un agente externo; el compuesto puede ser: carbonato, sulfato, óxidos o sulfuros dobles. El producto de éste proceso generalmente es un óxido sólido debido a que durante la calcinación no existe fusión ni volatilización. De la calcinación del carbonato de calcio se obtiene óxido de calcio, este producto tiene diversas aplicaciones industriales. En pirometalurgia se usa como formador de escorias por su estabilidad en ambiente reductor a elevadas temperaturas y es denominado fundente porque baja la temperatura de fusión de la escoria. En flotación se usa como regulador del pH por su alta solubilidad en agua. En siderurgia se usa como agente desulfurizante por la afinidad por el azufre, también el óxido de calcio de A.Yazawa

alta pureza se usa en pinturas como pigmento.

La descomposición de la caliza se basa en la reacción (3.1), a temperatura de 855oC

11


aproximadamente procede de acuerdo a la energía libre de Gibbs presentada [3]:

∆GoT = 42490 − 37,70T

hCaCO3 i → hCaOi + CO2

(cal/mol)

(3.1)

La reacción (3.1) llega al equilibrio cuando la presión parcial del CO2 es igual a la constante de equilibrio.

Keq = PCO2

(3.2)

La presión de equilibrio es conocida como la presión de descomposición del carbonato de calcio. Si, a cualquier temperatura la presión parcial del CO2 es inferior a la del equilibrio, la caliza se descompondrá hasta que la presión de CO2 alcance el valor de equilibrio.

3.3 3.3.1


• Obtener 50 g. de caliza clasificada al 100 % a -65+100 #. • Calentar el horno hasta 900o C. • Tomar cuatro navecillas y pesar 1.5 g de caliza en cada una de ellas. • Introducir las navecillas al horno y sacar de ella una navecilla cada 30 minutos. • Pesar el contenido de las navecillas y mandarla al análisis químico. • Repetir todo lo anterior para caliza clasificada a -28+65 #. • Realizar la calcinación en la termobalanza utilizando reactivo puro.

3.3.2


Horno, navecillas, pinzas, mineral de caliza clasificada a diferentes tamaños.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 12


3.4

Datos adquiridos


3.5


a) Calcular la temperatura teórica de descomposición de la caliza. b) Completar la siguiente tabla.

Tabla 3.1: Determinación del rendimiento de calcinación Tiempo

Peso

Peso

Ley de

Peso

Peso

Peso

Peso

%CaO

%CO2

%CO2

Rend.

min

inicial

final

CaCO3

inalt.

tranf

formd

elimdo

formdo

elimdo

elimdo

%

0.00 30.00 60.00

c) Graficar:

Rendimiento Vs. tiempo % CaO formado Vs. tiempo % CO2 eliminado Vs. tiempo % CO2 no eliminado Vs. tiempo

d) Realizar la comparación con los resultados obtenidos en la termobalanza.

3.6


3.7

Cuestionario

1. Si la reacción empírica que gobierna la cinética del proceso es: logR = 0,003145T − 3,3085 donde: R = radio de avance de la interfaces de calcinación (cm/hr). Determinar el tiempo de calcinación total para partículas de c/u de las granulométrias empleadas en la realización de la práctica. 2. Si la caliza tiene además MgCO3 cual la influencia de este compuesto en la calcinación?. M.Sc. L.C.Chambi

Página 13


3. En base a datos termodinámicos para la calcinación de la caliza, grafique: PCO2 = f (T ). 4. Como se podría favorecer la formación de CaO?. 5. El proceso de calcinación del CaCO3 es un proceso exotérmico o endotérmico?, explique con datos termodinámicos su respuesta. 6. Cree Ud. que es necesario agregar carbón para realizar la calcinación?; si es necesario calcule cuantos moles son necesarios, suponiendo que el aire de combustión ha sido recalentado a 500 o C; y si no es necesario diga el por qué?.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 14

Laboratorio 4 TOSTACIÓN DE SULFUROS

4.1

Objetivo

Eliminar impurezas como el azufre y arsénico en forma de óxidos volátiles de los concentrados mediante el proceso de tostación.

4.2

Fundamento teórico

La tostación de minerales sulfurosos es un proceso pirometalúrgico que consiste en la eliminación de azufre, adicionalmente eliminar elementos como el arsénico, bismuto y otros constituyentes que se consideran perjudiciales para los procesos posteriores de recuperación del metal. En el proceso de tostación, los sulfuros se oxidan, este aspecto generalmente presentan propiedades termodinámicas exotérmicas los cuales están representados mediante la siguiente reacción generalizada: MeS(S) + 3/2 O2(g) → MeO(S) + 3/2SO2(g) − ∆Hro

(4.1)

Un diagrama que rige los procesos pirometalúrgicos en general, fue propuesto por H.H. Kellogg [4], en reconocimiento a su aporte se denominan diagramas Kellogg, donde se muestra las áreas de predominancia de los distintos compuestos que formará el proceso pirometalúrgicos en cuestión, el diagrama se observa en la Figura 4.1. H.H.Kellogg

15


Figura 4.1: Diagrama Kellogg

Por otra parte, en el diagrama kellogg también puede aplicarse la regla de fases de gibbs descrita por la siguiente ecuación: V = C′ + 2 + φ Donde:

C′

Componentes en el sistema.

2

Dos propiedades intensivas T, P.

φ

Número de fases en el sistema

(4.2)

El diagrama kellogg indica que la tostación se realiza para oxidar del sulfuro MeS a MeO, si embargo si el proceso ocurriera en forma incompleta se obtendrá sulfato MeSO4 como se observa en el diagrama de la Figura 4.1.

4.3

Parte experimental

4.3.1

Procedimiento

a) Primer método • 100 g. de pirita de alta pureza seleccionar a un tamaño de grano -65+100 #. • La muestra seleccionada introducir en una bandeja de acero inoxidable, previamente registrado los pesos de la bandeja y de la muestra. M.Sc. L.C.Chambi

Página 16


• Introducir el anterior sistema a un horno (700oC) adecuadamente acondicionado para la medición de gases, para este aspecto considere el manual de uso del Horsat. • Insuflar un caudal de aire determinado por balance de masa. • Controlar el tiempo y remover la carga cada cierto periodo constante. • Evitar que se encienda la carga. Cuando ya no exista más desprendimiento de gases apagar el horno y posteriormente extraer la bandeja con la calcina. • Pesar la bandeja y la calcina registrando como pesos finales. a) Segundo método • 1 g. de pirita de alta pureza de tamaño de grano fino, introducir a un crisol de porcelana previamente registrado el peso. • Introducir el anterior sistema a la termobalanza, la prueba será realizado en condiciones isotérmicas a 700oC, previamente debe encenderse el computador con los softwares respectivos. Suministrar un flujo de aire de 0.6 l/min. • Controlar la curva de pérdida de peso hasta que se obtenga una línea paralela al eje de las abscisas.

4.3.2


Horno, bandeja de acero inoxidable, flujometro, termocuplas, crisol de porcelana, pinzas, mineral de pirita.

4.4

Datos adquiridos


4.5


1. Realizar el balance de masa y calorífico en la planillas del Software HSC. 2. Analizar la regla de fases de gibbs para el sistema Fe-S-O. M.Sc. L.C.Chambi

Página 17


3. Calcular la formación de SO2 considerando compuestos puros. 4. Graficar la pérdida de peso en función del tiempo, de ésta gráfica obtenga una ecuación cinética, para el segundo método experimental. 5. Realizar la comparación de pérdida de peso de los dos métodos experimentales con los datos teóricos. 6. Redacte un programa computacional para generar el diagrama kellogg para el sistema Fe-S-O, considere datos termodinámicos de Thermochemical properties of inorganic substances Barin Knacke y Metallurgical Thermochemistry Kubaschewski Evan Alcock.

4.6


4.7

Cuestionario

1. Explique con un ejemplo (metalúrgico) a que se refiere propiedades endotérmicas y exotérmicas. 2. Será necesario agregar carbón al proceso de tostación?, argumente su respuesta. 3. Explique detalladamente el funcionamiento del Horno de tostación de pisos. 4. Un mineral de cobre contiene 20 % Cu2 S, 40 % F eS2 , 30 % SiO2 y 10 % H2 O, el cual es tostado usando combustible igual al 5 % del peso del mineral produciendo gases que se mezclan con los gases de las reacciones de oxidación del azufre (SO2) para ser retirados por la chimenea. El mineral tostado contiene CuO, F e2 O3 , SiO2 y se uso el 100 % de aire en exceso del requerimiento teórico para la tostación y la combustión. El combustible contiene 85 % C y 15 % H. Calcular a) Los m3 de aire usado por tonelada de mineral. b) El peso del mineral tostado c) El volumen de gases en la chimenea y d) Los g. de H2 O en la chimenea por m3 de gas.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 18

Laboratorio 5 TOSTACIÓN DE CONCENTRADOS DE ZINC

5.1

Objetivo

Calcinar en forma completa un concentrado de zinc.

5.2

Fundamento teórico La tostación del sulfuro de zinc está de acuerdo con la reacción 5.1: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

(5.1)

El concentrado de zinc por su característica mineralógica traer constituyentes como hierro, plomo, arsénico, etc. que dificultan el proceso pirometalúrgica y la reacción (5.1) se complica debido a la formación de otros productos T.Rosenqvist

complejos, éste problema se muestra en la Figura 5.1 que es un diagrama de estabilidad del sistema Zn-Fe-S-O.

En la Figura 5.1 se observa la fase sulfato y su formación se favorece a bajas temperaturas y altos potenciales de oxígeno. El ZnSO4 o el ZnO ∗ 2ZnSO4 coexisten con el F e2 O3 . Si la temperatura es muy baja el ZnSO4 y el F e2 (SO4 )3 coexistirán como está indicado con la línea 6 en el diagrama. En cambio si la temperatura es alta y los potenciales de oxígeno son bajas el ZnS formará soluciones sólidas con el F eS como (Zn, F e)S, a potenciales de oxígeno mayores se formara (Zn, F e)F e2 O4 . Con una temperatura de 800 a 900oC el F e3 O4 comenzará a oxidarse a F e2 O3 con potenciales del 19


orden -8 a -7 aproximadamente y la fase estable es ZnO + ZnO ∗ F e2 O3 y recién a un potencial oxígeno de -2.5 el ZnO se convertirá el sulfato básico ZnO ∗ 2ZnSO4 . Adicionalmente a un potencial de -1.5 el ZnO ∗ F e2 O3 se convertirá en ZnO ∗ 2ZnSO4 y posteriormente a un potencial igual a la atmosférica se obtendrá el ZnSO4 , este comportamiento ocurre por efecto del hierro principalmente ya que es más noble que el zinc y con cierta cantidad de carbón las ferritas liberan al ZnO [5, 6].

Figura 5.1: Efecto de la temperatura sobre el potencial de oxígeno para 1 atm de SO2 del sistema Zn-Fe-S-O, Diagrama escaneada , Ref. T.Rosenqvist

5.3

Parte experimental

5.3.1

Procedimiento

1. Calentar el horno de tostación a una temperatura de 700oC y pesar 100 g. de mineral de Zinc cuya composición química debe ser conocida, el tamaño de grano de ser −100#. 2. Colocar en un recipiente de acero inoxidable e introducir al horno durante 30 min. M.Sc. L.C.Chambi

Página 20


al cabo de 3 a 5 min se observara el desprendimiento del gas SO2 y medir con el aparato orsat cada 4 min. para tener un registro. 3. A 30 min de trabajo sacar con precaución la calcina del horno, esperar a que enfríe y pesar la muestra para enviar una alícuota a análisis por Azufre y hierro.

5.3.2


Horno de tostación; pinzas; mineral (sulfuros de cinc); recipiente de acero, termocupla, bomba de aire y flujómetro.

5.4

Datos adquiridos


5.5


1. Realizar el balance másico de la tostación y la comparación con el diagrama de la Figura 5.1 y el diagrama kellogg que debe construirlo con el programa HSC. 2. Realizar el cálculo de la cantidad de oxígeno que se requiere, si el aire tiene una humedad relativa del 60 % además determinar la cantidad de aire húmedo que se requiere.

5.6


5.7

Cuestionario

1. Si la presión de SO2 = 0.1 atm. Cuál será el comportamiento del cinc, hierro y azufre? 2. Discutir la regla de fases de gibbs en el diagrama kellogg del sistema Zn-S-O y Fe-S-O sobrepuestos a 700oC.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 21

Laboratorio 6 ANÁLISIS DE GASES

6.1

Objetivo

Realizar el análisis de gases de una prueba de tostación con el aparato orsat.

6.2

Fundamento teórico El laboratorio enfocará el estudio de los gases SO2 , CO2 , O2 , CO y N2 . Los gases se determinan por un procedimiento sistemático que implica la utilización sucesiva de varios absorbentes como se observa en la fotografía. Este método es el denominado análisis de gases con el aparato ORSAT [1] y consiste en; medir un volumen de una muestra gaseosa. La disminución del volumen después de cada absorción representa el volumen del constituyente buscado.

Equipo Orsat

6.3

Parte experimental

6.3.1

Procedimiento

1. Instalar el Orsat a un conducto de gases, colocar el frasco nivelador a una altura piezométrica respecto al cero de la bureta que contiene agua destilada con aprox. 5 % en volumen de H2 SO4 c con 2 a 3 ml de indicador orange metil, obtener gases con el bulbo y expulsarlo por el tubo múltiple común de vidrio conectado en la parte superior de las pipetas absorbentes sin bajar el frasco nivelador de su

22


posición inicial, repetir esta operación de succión y expulsión aprox. 5 a 7 veces. 2. Realizada la anterior operación, obtener una muestra representativa que será llenado en la bureta graduada. Colocar el frasco nivelador al nivel del agua acidulada de la bureta (nivel cero). Esto implica que ya se tiene la muestra de gases en la bureta, si se tiene un exceso de gas permitir que está escape suavemente a la atmósfera por medio del grifo sobre la bureta y el bulbo de muestreo. 3. Nivelada al cero, desplazar el gas a la primera pipeta absorbente mediante el frasco nivelador elevando y bajando, con la precaución de que las pipetas 2da , 3ra y 4ta estén completamente cerradas, repetir esta operación por lo menos 5 a 7 veces para cada pipeta absorbente, leer el desplazamiento del volumen del líquido en la bureta graduada, este volumen significara el porcentaje en volumen del gas que se está midiendo. El orden de desplazamiento o lectura es SO2, CO2 , O2 , CO. El N2 se obtendrá de la diferencia es decir 100 − volumen desplazado

6.3.2


1. Horno horizontal, mineral de pirita 2. Equipo Orsat; cuyas partes esenciales son: a. bureta graduada con camisa de agua b. tubo múltiple común de vidrio, c. pipetas de absorción de gases, d. pipeta de combustión lenta conectada eléctricamente, e. frascos de levantamiento o nivelación, f. tubo en U con filtro, g. bulbo (pera) para succión gases, h. bolsas de expansión de pipetas absorbentes. 3. Los absorbentes utilizados son: a. SO2 solución de yodo 0.1 N (KI) b. CO2 solución de K(OH) al 30 % M.Sc. L.C.Chambi

Página 23


c. O2 solución de pirogalato de potasio al 19 % d. CO solución de cloruro cuproso amoniacal e. N2 diferencia

6.4

Datos adquiridos


6.5


Por diferencia de volúmenes obtener directamente los porcentajes de cada componente del gas analizada. SO2 = x % CO2 = y % O2 = z % CO = i % N2 = 100 − (x + y + z + i) % Con estos datos calcular el peso molecular y peso específico en condiciones normales.

Tcond

= .......

Patm

= .......

6.6


6.7

Cuestionario

1. Definir presión de vapor y punto de rocío. 2. Cuál es la diferencia entre presión dinámica y presión estática? 3. Cuál seria la explicación, si después de realizar la absorción en la bureta se obtiene un valor negativo de lectura? 4. Con el Pe. encontrado y suponiendo fluido incompresible y ∆h = 16,96 mmHg, calcular la velocidad de los gases de salida. M.Sc. L.C.Chambi

Página 24

Laboratorio 7 FUSIÓN ESCORIFICANTE

7.1

Objetivo

Analizar varios tipos de escoria en pruebas de laboratorio.

7.2

Fundamento teórico

La fusión es una operación muy empleada en la metalurgia cuya finalidad es obtener metales a partir de sus minerales, la ganga que acompaña al mineral es eliminada en la escoria que es una fase independiente de la fase metálica, el peso específico de la escoria es menor con respecto al metálico lo que obliga a formar capas superpuestas, la escoria debe formarse después que el metal se hay reducido, debe ser fusible a la temperatura del horno y debe ser fluida. Es de importancia determinar la composición adecuada de las escorias y determinar las cantidades de los materiales que se requieren para obtener una escoria fluida. El cálculo de la composición de la escoria se hace basándose en la relación que debe tener los principales componentes de la misma [7]. Escorias para reducir minerales de hierro: X CaO : SiO2 : F eO Escorias para reducir minerales no ferrosas: X CaO : SiO2 : F eO

(7.1)

(7.2)

En la bibliografía existen varios diagramas de sistemas indicados anteriormente, aquí P se muestra el diagrama ternario del sistema CaO : SiO2 : F eO para realizar el laboratorio correspondiente

25


Figura 7.1: Diagrama de equilibrio de fases, sistema CaO − F eO − SiO2

7.3

Parte experimental

7.3.1

Procedimiento

1. Para un mineral de característica oxidada preparar dos distintas relaciones de escoria en base al diagrama de la Figura 7.1. 2. Calcular los fundentes necesarios en gramos para que la escoria sea liquida 3. Introducir al horno las mezclas preparadas en distintos crisol de arcilla, la temperatura debe ser de 1100oC el cual deberá medir con una termocupla. 4. Cuando la escoria está líquida extraer el crisol y vaciar la escoria en un recipiente cónico de hierro fundido. Espere que enfríe. 5. Registrar pesos iniciales y finales.

7.3.2


Horno, crisoles, pinzas, concentrado de estañó (casiterita, con la menor cantidad de azufre) arena, caliza, carbón y hematita. M.Sc. L.C.Chambi

Página 26


7.4

Datos adquiridos


7.5


1. Discutir la clase de escoria obtenido debido a la variación de relación de escoria 2. Determinar la temperatura del proceso para cada relación en base a la Figura 7.1. 3. Realizar un balance másico del proceso. 4. Calcular la recuperación de proceso.

7.6


7.7

Cuestionario

1. Defina índice de basicidad de una escoria y especifique algunos ejemplos. 2. Qué efectos tendrá los compuestos MgO, MnO, Al2 O3 , etc. en la escoria. 3. Redacte un programa computacional para el balance másico. 4. Analice en el diagrama de la Figura 7.1 si uno de los fundentes no está presente y verifique que su programa computacional responda en la realización del balance. 5. Problema: Se tiene dos concentrados de estaño. Calcular la cantidad de arena y caliza que se deben agregar si las relaciones son: CaO = 0,5 SiO2

F eO = 1,3 SiO2

Tabla 7.1: Determinación del rendimiento de calcinación Sn

As

Sb

Fe

SiO2

CaO

Al2 O3

S

Conc. A

44.50

0.49

0.18

12

3

0.5

0.6

11.11

Conc. B

44.22

0.69

0.15

15

2

0.2

0.8

6.06

Arena x Caliza y

M.Sc. L.C.Chambi

90 90

Página 27

Laboratorio 8 FUSIÓN REDUCTORA

8.1

Objetivo

Obtener estaño metálico a partir de un concentrado de alta ley por fusión reductora.

8.2

Fundamento teórico

La reducción de SnO2 , previamente tostado, esta expresado por la siguiente ecuación. SnO2(s) + 2CO(g) = Sn(l) + CO2(g)

∆GoT = 3500 − 7,42T (cal/mol)

(8.1)

El concentrado de estaño trae otros metales como Pb, Bi, Cu, Fe, S, etc., siendo necesaria analizar el comportamiento de estos elementos en el diagrama de la Figura 8.1. Los metales considerados se reducen a temperaturas relativamente bajas y a razones CO2 /CO altas, es decir a bajas concentraciones de CO, de tal manera que antes de que se reduzca el estaño se reducirán los metales indicados pasando a impurificar el metálico. El comportamiento del hierro respecto al Sn también presenta importancia debido a que el F e3 O4 pasa a F eO cuando el SnO2 se reduce a Sn(l) , las fases Sn(M ) y F eOesc deben constituirse como productos en el proceso metalúrgicos, sin embargo cuando las condiciones son muy reductoras (baja relación PCO2 /PCO y alta concentración de CO) el F eO se reduce parcialmente a F e(l) cuando el SnO2 se reduce en forma completa a Sn [8], las reacciones que predominan el proceso son: SnO2(s) + CO(g) = SnO(esc) + CO2(g)

(8.2)

SnO(esc) + CO(g) = Sn(M ) + CO2(g)

(8.3)

F eO(esc) + CO(g) = F e(M ) + CO2(g)

(8.4)

Considerando la diferencia de las dos últimas reacciones (8.3) y (8.4) se tiene. SnO(esc) + F e(M ) = Sn(M ) + F eO(esc)

∆GoT = 10703 − 12,63T (cal/mol) 28

(8.5)


Donde :

Keq =

aM aesc Sn F eO × esc a aM SnO Fe

(8.6)

La anterior ecuación (8.6) indica que la reducción del estaño depende de las actividades de los constituyentes en la fase metálica y fase escoria.

6

5 Sb2O3 Sb

4

Cu2O Cu

−−−−−−>

3

1

SnO2

log P

CO

/P

Fe3O4

2

CO

2

Sn

FeO

0 Fe −1

CO2 + C = 2CO

−2

−3

−4

6

8

10

12

14

16

104/T, K −−−>

Figura 8.1: Diagrama de relación de equilibrio PCO2 /PCO en función de la temperatura

8.3

Parte experimental

8.3.1

Procedimiento

1. Calentar el horno a 1200oC 2. En base a la composición del mineral fijar la relación de escoria CaO : F eO : SiO2 . 3. Determinar las cantidades necesarias de fundentes. 4. Calcular la cantidad de carbón necesario para reducir el óxido de estaño tomando en cuenta que Cf = 78 % y considera determinar el carbón fijo en laboratorio. M.Sc. L.C.Chambi

Página 29


5. Mezclar los anteriores materiales e introducir en un crisol de arcilla al horno. 6. Cuando la carga este fluida en el crisol, sacar del horno y vaciar en una lingotera. 7. Registrar los pesos iniciales y finales de los reactivos y productos.

8.3.2


Horno, crisoles, pinzas, fundentes y concentrado de estañó con mínimo % de azufre.

8.4

Datos adquiridos


8.5


1. Analizar la recuperación del proceso fusión reductora. 2. Realizar el balance másico con el programa redactado para el laboratorio anterior.

8.6


8.7

Cuestionario

1. Si utiliza otro reductor como H2 la reducción del estaño será mayor o menor?. Discuta su respuesta con datos termodinámicos. 2. La obtención de cabezas duras depende fundamentalmente de las actividades, encontrar una relación sencilla combinando las actividades y ∆GT . 3. Explique en el diagrama log(PCO2 /PCO ) Vs. T Figura 8.1 a 1100oC, en que rangos de PCO2 /PCO puede obtener: (a) Más Fe reducido en el estaño metálico. (b) Menos Fe reducido en el estaño metálico. 4. Explique el actual flujograma de fusión de Sn en la Empresa Metalúrgica Vinto. 5. Resuma el proceso Ausmelt a instalarse en Bolivia.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 30

Laboratorio 9 SINTERIZACIÓN

9.1

Objetivo

Obtener una carga sinterizada de minerales de hierro con adecuadas propiedades físicoquímicas y mecánicas para posterior tratamiento.

9.2

Fundamento teórico

La sinterización es un proceso de aglomeración térmica que se aplica a una mezcla de finos de minerales de hierro [9], productos siderúrgicos, minerales de plomo, reciclados, escorificantes y combustibles sólidos a procesarse en altos hornos, la sinterización tiene dos propósitos: primero, eliminar el azufre de la carga en forma de gas sulfuroso y segundo, acondicionar la carga en forma apropiada para cargarla al horno (en Bolivia, este procedimiento no fue considerado debido a que no se instaló el alto horno, sin embargo existe el interés de muchos pequeños emprendimientos mineros en utilizar este proceso). Este proceso actualmente es llevado a cabo en un equipo denominado Maquina de Dwight-Lloyd. Se distinguen principalmente tres etapas o estados en el transcurso de la sinterización los cuales son: 1. Etapa inicial o de crecimiento de contactos entre partículas. 2. Etapa de densificación y crecimiento de grano. 3. Etapa final con poros cerrados.

31


9.3

Parte experimental

9.3.1

Procedimiento

1. En una bandeja de acero inoxidable colocar 200 g. de mineral de hierro. 2. introducir al horno a una temperatura de 1200oC 3. Preparar el mineral para una composición de escoria en base al diagrama ternario de la Figura 9.1, relación de escoria CaO : F e2 O3 : SiO2 . 4. Proporcionar una flujo de aire para oxidación. 5. Remover constantemente la carga sinterizada. 6. Extraer la bandeja y esperar que enfríe. 7. Registrar los pesos iniciales y finales.

9.3.2


Horno, crisoles, pinzas, concentrado de estañó (casiterita, con la menor cantidad de azufre) y fundentes.

9.4

Datos adquiridos


9.5


1. Analizar la forma del sinter 2. Realizar el balance másico con el programa redactado para el laboratorio anterior, considerando que los productos son oxidos.

9.6


9.7

Cuestionario

1. Que efecto tiene el tamaño de grano del mineral en la sinterización?. M.Sc. L.C.Chambi

Página 32


2. La Máquina de sinterización funciona con cierta velocidad, cuál es esa velocidad?. 3. Cuál es el efecto de la velocidad (mayor o menor) sobre el producto sinterizado?. 4. Cuál es el efecto de la temperatura en la sinterización? 5. Cuales son las reacciones que ocurre en la sinterización, fundamente su respuesta utilizando los diagramas kellogg graficados con el programa HSC.

Figura 9.1: Diagrama de equilibrio de fases, sistema CaO − F eO − SiO2

M.Sc. L.C.Chambi

Página 33

Laboratorio 10 MATIFICACION

10.1

Objetivo

Obtener en laboratorio una fase mata de cobre.

10.2

Fundamento teórico

En general, los procesos pirometalúrgicos de fusión de cobre se basan en el principio de oxidación parcial de los concentrados sulfurosos [6, 10]. La fusión de concentrados de sulfuro, tostado parcialmente o sin tostar con adición de fundentes produce dos fases fundidas inmiscibles, una fase pesada de cobre conocida como mata y una fase oxidada y ferrosa denominada escoria. La fase escoria fue estudiada con detalle en anteriores laboratorios. La fase mata (teóricamente) es considerado como una solución fundida de Cu2 S y F eS, en donde el % de Cu en la mata (denominada grado de mata) determina el % del Fe y S. En la práctica, la mata de cobre disuelve metales preciosos preferentemente y contiene pequeñas cantidades de P bS, ZnS y otros sulfuros. En procesos para el caso del plomo, estaño, antimonio y bismuto la formación de la fase mata dependerá de la cantidad de azufre que contenga la carga y del proceso que se seleccione para la obtención del metálico. Un aspecto de importancia es la cantidad necesaria de azufre que se requiere para este proceso. Si el azufre se encuentra en menor proporción al requerido el cobre se oxidará

34


y pasará a la escoria. Si la cantidad de azufre se encuentra en exceso toda vez que el cobre a reaccionado con el azufre, reaccionaran los otros elementos del mineral como el hierro, plomo, etc. por orden de afinidad de acuerdo con las bases termodinámicas y menor será la ley de cobre en a mata. Por lo anterior la cantidad de azufre debe ser controlado por un proceso previo de tostación, En procesos modernos se trata de evitar la etapa de tostación y se realiza al mismo tiempo que la fusión de mata mejorando el aprovechamiento energético.

10.3 10.3.1


1. Calentar el horno a 1200oC. 2. Realizar el balance previo para controlar la cantidad de azufre en la carga. 3. De acuerdo al balance de masa debe preparar los fundentes necesarios, utilice los diagramas ternarios de formación de escoria. 4. Preparado la mezcla mineral introducir en un crisol de arcilla. 5. Esperar que la mezcla, a esa temperatura se fluidice, extraer el crisol para vaciar los productos en una lingotera. 6. Registrar los pesos iniciales y finales de los reactivos y productos.

10.3.2


Horno, crisoles, pinzas, mineral de sulfuro de cobre y fundentes.

10.4

Datos adquiridos


10.5


1. Analizar las fases obtenidas.

M.Sc. L.C.Chambi

Página 35


2. Realizar el balance másico con el programa redactado para el laboratorio anterior, considerando que todo el cobre y el Fe necesario paran a la mata.

10.6


10.7

Cuestionario

1. Explique termodinámicamente el efecto del azufre en la formación de la mata. 2. Si en el proceso de tostación se elimina la mayor cantidad de azufre, será económicos o anti económico?. 3. Que efecto cumple la SiO2 en el proceso de formación de mata?. 4. Describa en forma resumida el proceso Outokumpu de fusión instantánea. 5. Explique la diferencia conceptual, diferencia esquemática y diferencia constructiva del Kivcet-CS y Kivcet-LZ.

M.Sc. L.C.Chambi

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Laboratorio 11 CONVERSION DE MATA

11.1

Objetivo

Obtener cobre metálicos a partir de mata obtenida del laboratorio anterior.

11.2

Fundamento teórico

El uso de del término conversión deriva de la nomenclatura siderúrgica ya que fue en la pirometalurgia del hierro donde se desarrolló este proceso. La formación de la mata (desarrollado en el laboratorio anterior) consistió en concentrar y enriquecer el cobre. Un segundo paso para la obtención del cobre metálico es la conversión de mata que se realiza en etapas bien definidas [9, 11]. Una primera etapa consiste en la oxidación con aire para remover el Fe y el azufre de la mata obteniendo un cobre de alta pureza (98 a 99 %) según la siguiente reacción:

F eS(M ata) + 3/2O2(g) = F eO(Esc) + SO2(g) Una segunda etapa de conversión del sulfuro de cobre a cobre metálico según la siguiente reacción: Cu2 S(M ata) + O2(g) = 2Cu(blister) + SO2(g) Las etapas de conversión se observa en el diagrama kellogg sobrepuesto para el cobre y el hierro que se muestra en la Figura 11.1.

37


Figura 11.1: Diagrama Kellogg sobrepuesto sistema Cu-Fe-S-O a 1300o C

11.3 11.3.1


1. Calentar el horno a 1200oC. 2. La mata del anterior laboratorio se debe moler y mezclar con los fundentes necesarios para obtener una escoria fluida. 3. Insuflar aire al baño a flujo mínimo determinado por balance. 4. Extraer el crisol para vaciar los productos en una lingotera. 5. Registrar los pesos iniciales y finales de los reactivos y productos.

11.3.2


Horno, crisoles, flujometro, pinzas, mata de cobre y fundentes.

11.4

Datos adquiridos

Presente los datos de laboratorio en este subtítulo. M.Sc. L.C.Chambi

Página 38


11.5


1. Realizar el balance de masa correspondiente. 2. Analice los resultados y compárelo con los aspectos termodinámicos de la conversión. 3. Calcule la recuperación del proceso.

11.6


11.7

Cuestionario

1. Qué tipo de escoria ha formado en el laboratorio?. 2. Qué es metal blanco? 3. Si el proceso de conversión se efectúa con el cuidado adecuado, qué pureza de cobre deberá conseguir en el blister? analice esta respuesta en un diagrama de equilibrio de fases Cu-S. 4. Explique en forma resumida el convertido tipo Teniente.

M.Sc. L.C.Chambi

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Chemistry, Outokumpu Technology, Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database and Flowsheet Simulation. Outokumpu Research Oy, August,2006

M.Sc. L.C.Chambi

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Guias de Laboratorio de Pirometalurgia

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