GUIA LABORATORIO DE MATERIALES PARA INGENIERIA Código: GRUPO 1
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Fecha: PROGRAMA ACADÉMICO: INGENIERIA METALURGICA ASIGNATURA: PIROMETALURGIA. MÓDULO DE LABORATORIO PRACTICA No. 4 TOSTACIÓN SULFATANTE DE CALCOPIRITA 1. INTRODUCCION La tostación sulfatante es una oxidación parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire y la eliminación parcial del sulfuro en forma de SO2. Es un proceso que consiste en la reacción entre sólidos y gases a altas temperaturas (hasta 650°C) que permite transformar estos sólidos en otros favorables para la posterior recuperación de sus elementos de valor. La reacción de tostación de minerales sulfurados, arsenicales y otros, puede ser analizada mediante los diagramas de estabilidad de Evans o Kellogg, donde se puede determinar que bajo condiciones de atmósfera oxidante o con bajo contenido de SO2, la pirita, marcasita y pirrotina son oxidadas a magnetita y luego a hematina. 3FeS2(s) + 8O2(g) = Fe3O4(s) + 6SO2(g) [1]3FeS(s) + 5O2(g) = Fe3O4(s) + 3SO2(g) [2]4 Fe3O4 (s) + O2(g) = 6Fe2O3(s) Bajo condiciones reductoras o en atmósferas ricas en azufre o SO2 la pirita se descompone en pirrotina y azufre mediante un proceso de termodesulfuración. FeS2(s) = FeS(s) + S(g) En este caso el azufre migra a la superficie de los granos del mineral donde se volatiliza dejando una pirrotina con estructura porosa. En presencia de oxígeno el azufre volatilizado se oxida a SO2. S(g) + O2(g) = SO2(g) La reacción de tostación con sulfuros asociados con minerales de cobre, cinc y plomo es menos común. Los sulfuros metálicos se oxidan a sus respectivos óxidos y a dióxido de azufre. 2MS (s) + 3O2 = 2MO (s) + 2SO2 (g). 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL Realizar una tostación sulfatante de mineral de calcopirita. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2.2.1 Tostar el mineral de cobre a una temperatura de 600°C, hasta formar sulfatos. 2.2.2 Agitar el mineral cada media hora, para conseguir una tostación homogénea.
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FUNDAMENTO La tostación se lleva a cabo entre 500 y 650°C, dentro de los tostadores tipo hogar o de lecho fluidificados, bajo condiciones bien controladas. El producto de la tostación es una mezcla de sulfuros y sulfatos, cuya composición puede variarse mediante el control de la temperatura del proceso de tostación y la relación aire - concentrado. 3. MATERIALES y REACTIVOS MATERIALES Y/O EQUIPOS: Mufla Mineral de cobre (10gr) Balanza analítica Recipientes refractarios
IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD Overol Guantes resistentes al calor Peto Tapabocas Careta
4. PRACTICA EXPERIMENTAL 4.1 Depositar el mineral de calcopirita (10 gr) en un recipiente resistente a alta temperatura y colocarlo dentro de la mufla. 4.2 Encender la mufla y realizar tostación sulfatante, controlando la temperatura para que no exceda aproximadamente los 600°C. 4.3 Revolver aproximadamente cada media hora el mineral una vez alcance los 350°C, para que la tostación sea homogénea, esto durante 6 horas. 4.4 Esperar que la mufla se enfríe y retirar el mineral tostado. 4.5 Pesar el producto obtenido. 4.6 Llevar el registro de temperatura de la muestra
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5. PREGUNTAS 5.1 Explique qué objetivo cumple la tostación sulfatante, ¿por qué y para qué se realiza? 5.2 Presente la ecuación que se obtiene al tostar de manera sulfatante el mineral de cobre 5.3 ¿Qué importancia tiene controlar la temperatura en este proceso? 5.4 ¿Qué errores se pueden cometer al medir masas y volúmenes en la práctica? 5.5 Investigue los equipos industriales empleados en la tostación de minerales de cobre 5.6 Realizar el balance de masa y calorífico en la planillas del Software HSC. 5.7 Analizar la regla de fases de Gibbs para el sistema Fe-S-O. 5.8 Calcular la formación de SO2 considerando compuestos puros. 5.9 Graficar la pérdida de peso en función del tiempo, de ésta gráfica obtenga una ecuación cinética, para el segundo método experimental. 5.10 Realizar la comparación de pérdida de peso del método experimental con los datos teóricos. 5.11 Consulte las empresas nacionales e internacionales que actualmente llevan a cabo el proceso de tostación sulfatante de minerales de cobre. 5.12 Realice un cuadro comparativo de los precios actuales de los metales: Cu, Ag, Ag, Zn, Ti y Ta. 5.13 Presentar los resultados obtenidos en el proceso de concentración, a partir de los 1000 gramos del mineral de calcopirita (CuFeS2) procesados unitariamente, incluyendo el rendimiento y/ó eficiencia del proceso de concentración previo a la tostación. Adicionalmente, nombrar e indicar la fórmula química de las especies minerales impuras qué se eliminaron en el proceso. 5.14 ¿Cuáles son los tipos de mineral de Cobre según las formaciones geológicas mundiales?
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ELABORACION DE INFORME El informe debe presentarse en Normas Icontec actuales y debe contener como mínimo: Título Introducción Objetivos Materiales y métodos Análisis y discusión de resultados (Datos adquiridos: Presente los datos de laboratorio en este subtítulo). Preguntas Conclusiones Bibliografía e Infografía
