UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERIA Y CS. GEOLOGICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA
“
Cinética de calcinación de caliza. Luis Muñoz, José Peña
”
Profesora Rossina Mena
Objetivos Fantasía o Metáfora
"Cuando te siento cerca de mí, me entregas calor y haces que libere todo lo malo ue está en mi" Ecuaciones
Evaluar el efecto del tiempo en la calcinación de caliza a temperatura constante.
Aplicaciones La cal es un término genérico que incluye únicamente a los óxidos e hidróxidos fabricados mediante procesos industriales que implican la calcinación de rocas de alto contenido de calcio, dolomitas o magnésicas .
Conclusión
En la obtención de cal se desarrolló con éxito debido a que se liberó el CO 2 con un temperatura optima de 1000 °C aproximadamente, por lo cual la prueba de calcinación para medir la cinética de la caliza es correcta
Resultados
Tabla: Datos muestra numero 3 Nº de
Teoría y Principios
muest uestrra
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 E generalmente es un óxido sólido debido a que durante la calcinación no existe fusión ni volatilización .
Tiempo
W crisol
Nº de de cr crisol isol
(min)
(gr)
w0 (gr)
40
203,9
20
3
3
Nº de
Wf+ Crisol
muestra
(gr)
wf (gr)
ΔW (gr)
%ΔW
3
210,1
6,2
13,8
69
Gráficos
G r a f i c o 1 : %
Método
de diferencia de peso con respecto al tiempo
Para llevar a cabo la calcinación de la caliza se prepararon 6 muestras constituidas de 20 [g] de caliza en 6 crisoles que previamente fueron enumerados y tarados en la balanza. Luego las muestras se tamizaron. Por consiguiente se colocaron los 6 crisolesAnexos en el horno mufla a una temperatura de 1000°C en posiciones reconocibles para luego poder retirarlos en los tiempos indicados, teniendo en cuenta que la operación de retirar los crisoles debe hacerse de la manera más rápida posible y con mucho cuidado, tratando de evitar que el horno se abra por completo y dure mucho tiempo.
Anexos Materiales
Calcina. Bandejas. Traje refractario. Balanza. Espátulas. Cronometro.
Crisoles. Horno. Guantes Térmicos. Tenaza. Mascarilla. Pinzas para crisol.
Ecuaciones:
Ecuación ΔG:
- ΔG = R*T*ln(Kep)
Ecuaciones de los gases ideales :
Porcentaje de variación de peso:
Relación entre moles y volumen :
1mol → 22,4 L
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Resultados:
El laboratorio de procesos de fusión, los resultados se obtenían de los pesos de las muestras que se introdujeron en el horno. Las cuales nos permitieron observar las variaciones de masa que presentaban la caliza al ser expuesto a una temperatura de 1000°C en tiempos determinados (30, 40, 50, 60, 70 y 80 min).
Tabla 1:
Nº de
datos de variación de peso de los crisoles
Tiempo
W crisol
Wf+ Crisol
muestra
Nº de crisol
(min)
(gr)
w0 (gr)
(gr)
wf (gr)
ΔW (gr)
1
1
20
148,1
20
158,5
10,4
9,6
48
2
2
30
148,3
20
157,1
8,8
11,2
56
3
3
40
203,9
20
210,1
6,2
13,8
69
4
4
50
184,5
20
191,8
7,3
12,7
63,5
5
5
70
193,2
20
202,1
8,9
11,1
55,5
6
6
90
185,1
20
193,4
8,3
8,3
41,5
G r a f ic o 1 : %
de diferencia de peso con respecto al tiempo
%ΔW
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Con el programa HSC se obtuvo los valores de Kep a 1000°C y la presión de CO2 a la misma temperatura. Tabla N°2: Datos obtenido mediante el programa HSC CaCO3 = CaO+ CO2(g) T deltaH deltaS deltaG K C kJ J/K kJ 0 178,254 160,436 134,431 100 177,715 158,798 118,46 200 176,808 156,657 102,686 300 175,684 154,508 87,128 400 174,391 152,431 71,782 500 172,94 150,424 56,64 600 171,331 148,469 41,695 700 169,558 146,548 26,945 800 167,619 144,652 12,385 900 165,503 142,769 -1,986 1000 163,207 140,892 -16,169 Formula CaCO3 CaO CO2(g)
FM Conc. Amount g/mol wt-% mol 100,089 100 g/mol wt-% mol 56,079 56,029 44,01 43,971
Log(K) 1,95E-26 2,61E-17 4,60E-12 1,15E-08 2,69E-06 1,49E-04 3,20E-03 3,58E-02 2,50E-01 1,23E+00 4,61E+00
-25,709 -16,584 -11,337 -7,941 -5,571 -3,827 -2,495 -1,446 -0,603 0,088 0,663
Amount Volume g l or ml 1 100,089 36,933 ml g l or ml 1 56,079 16,79 ml 1 44,01 22,414 l
En el caso de la presión de CO 2 se realiza unos cálculos, con los datos otorgados mediante el programa HSC y la ecuación de los gases ideales. CaCO3 + Calor → CaO+ CO 2
(1)
Con respecto a la presión del C0 2 es igual al K eq, y lo que arroja el programa HSC que la ec. (1) a una temperatura de 10000 °C el K eq es igual a 4,61 y un ΔG es igual a -16,169 KJ.
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Discusiones:
La finalidad del laboratorios es obtener cal lo cual se obtiene calcinando la caliza a una temperatura aproximada a 1000°C
Se observa que en la muestra numero 3 (40min) alcanza la máxima altura del gráfico, y en las posteriores la 4,5 y 6 va disminuyo la el ΔW , lo cual se observa en el grafico 1. Para tener un buen resultado, los que manipulaban el horno y las muestras deben actuar lo más rápido posible para conservar la temperatura del horno.
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Conclusión:
En la obtención de cal se desarrolló con éxito debido a que se liberó el CO 2 con un temperatura optima de 1000 °C aproximadamente, por lo cual la prueba de calcinación para medir la cinética de la caliza es correcta En el procedimiento optimo se debe obtener que a mayor tiempo en el horno mayor será la liberación del CO 2, por lo cual no se representa en nuestra gráfica y la muestra optima es la numero 3, esto se debió a una mala manipulación del horno cuando se sacaron las muestras 3, 4, 5 y 6, ya que se mantuvo mucho tiempo abierto, lo cual producía que se disminuyera la temperatura y no se liberara el CO 2 lo que produjo que el ΔW fuera menor. Por lo tanto la muestra con mejor resultado fue la numero 3 debido a una mayor liberación de CO 2. En la manipulación del horno y las muestras se obtuvo un bajo rendimiento, lo cual se presenta en las muestras 4, 5 y 6 debido a la disminución del ΔW, lo que implica una baja de temperatura en el horno por mantener mucho tiempo la puerta del horno abierta, debido a esto no se obtuvo un resultado óptimo con las muestras 4, 5 y 6
