Ácido Sulfúrico

Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química

ÁCIDO SULFÚRICO Mina de cobre y planta de ácido sulfúrico, Copperhill, Tenn

Integrantes: Andrés Canales Mahuzier Daniel Carrera Salgado Profesor : Fern Fernando ando Márquez Rom Romegialli egialli Miguel Pereira Soto Fecha : 1 de Diciembre de 2010

Ácido Sulfúrico - Introducción

1. INTRODUCCIÓN 

Es conocido probablemente poco antes del siglo XVI debido a su producción natural como consecuencia de las erupciones volcánicas.



En Chile el ácido sulfúrico es una sustancia estratégica para la minería chilena del cobre y ser insumo esencial en la lixiviación de minerales de cobre.



Chile es el mayor consumidor minero mundial de ácido sulfúrico, debido a la producción hidrometalurgia de cátodos de cobre SxEw.



Buena parte de su demanda es satisfecha localmente desde las fundiciones de cobre que se autoabastecen y el resto es necesario importarlo de otros países.

Ácido Sulfúrico - Introducción

1. INTRODUCCIÓN 

Es conocido probablemente poco antes del siglo XVI debido a su producción natural como consecuencia de las erupciones volcánicas.



En Chile el ácido sulfúrico es una sustancia estratégica para la minería chilena del cobre y ser insumo esencial en la lixiviación de minerales de cobre.



Chile es el mayor consumidor minero mundial de ácido sulfúrico, debido a la producción hidrometalurgia de cátodos de cobre SxEw.



Buena parte de su demanda es satisfecha localmente desde las fundiciones de cobre que se autoabastecen y el resto es necesario importarlo de otros países.

Ácido Sulfúrico - Definiciones

2. DEFINICIONES 

Propiedades 

El ácido sulfúrico es un líquido oleoso incoloro e inodoro, el cual tiene una gran afinidad por el agua. Al mezclarse con ella, desprende una gran cantidad de calor.



Es muy utilizado en la industria química en la elaboración de fertilizantes, explosivos, colorantes, en el refinado del petróleo, en la producción de hierro y acero, secado de papel y pegamentos, entre otros. En el laboratorio se usa como ácido fuerte, agente oxidante, deshidratante y en síntesis orgánica.



Corroe metales y tejidos, carboniza a la madera y a otras materias orgánicas, sin embargo es no inflamable.

Ácido Sulfúrico - Definiciones

Propiedad Densidad relativa, 18ºC/4ºC Densidad @ 25ºC, g/cm3 Punto de Fusión, ºC Punto de ebullición, ºC Viscosidad @ 25ºC, cp Solubilidad en agua Calor latente de fusión, kJoules/mol Calor de formación @ 25ºC, kJoules/mol Capacidad calorífica molar @ 25ºC, kJoules/mol



1.834 1.8255 10.49 340 19.7 Soluble 18.497 -810.418 139

El ácido Sulfúrico es un ácido mineral fuerte y un oxidante fuerte. Se disocia en agua de acuerdo con dos equilibrios  H SO 2

4

 HSO

4

−

+ +

HO 2

HO 2

↔ ↔

HO

+

3

HO 3

+

+ +

HSO

−

4

SO

4

2−

Ácido Sulfúrico - Definiciones



CORROSIVIDAD  Es un líquido altamente corrosivo, particularmente en concentraciones abajo de 77.67%; corroe los metales, con excepción del oro, iridio y rodio, dando lugar al desprendimiento de hidrógeno.



REACTIVIDAD  Es altamente oxidante y puede dar lugar a la ignición al entrar en contacto con materia orgánica y compuestos tales como nitratos, carburos, cloratos y polvos metálicos, etc. 

Reacciona exotérmicamente con agua, por lo que es incompatible con ella, las reacción es aún más exotérmica si la cantidad del agua es doble de la de ácido. El ácido es higroscópico, es decir absorbe humedad del ambiente; deshidrata sales de compuestos orgánicos si está almacenado junto a estos, la reacción es tan fuerte que los carboniza. Debido a esta propiedad es peligroso su manejo, ya que causa quemaduras severas en todo el organismo.

Ácido Sulfúrico – Reseña Histórica

3. RESEÑA HISTÓRICA 

El origen del primer ácido sulfúrico se desconoce, pero se le menciona ya desde el siglo X, quemando azufre con salitre



Valentinus, en el siglo XV.



Bussy en 1824, aisla SO 3



 Jean Antoine Chaptal, gran escala (1756-1832)



Roebuck, cámaras de plomo (1746)



Phillips, proceso de contacto (1831)

 Jean Antoine Chaptal

Ácido Sulfúrico – Usos

4. USOS 

Manufactura:       



Producción de textiles 



Usado en la industria del cuero.

Procesamiento de minerales ferrosos   



Fertilizantes y ácido fosfórico. Pigmentos y colorantes. Explosivos industriales y militares. Rayón, celofán, celulosa, acetato caprolactama Azúcares para cerveza Alcoholes, fenoles y sulfatos inorgánicos. Otros

Limpieza de metales y en el plateado Fabricación de cable galvanizado Anodinado de metales y en electro plateado.

Refinación del petróleo como catalizador

Ácido Sulfúrico – Descripción del proceso

5. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 



Las tres materias primas empleadas por las industrias son: azufre, aire y agua. La fabricación de ácido sulfúrico es barata De forma general es posible especificar un diagrama general del proceso de fabricación del ácido sulfúrico que consta de tres fases diferentes  Fase 1: Obtención y preparación de materias primas  Fase 2: Proceso de fabricación  Fase 3: Procesos fin de línea y acabado del producto

Ácido Sulfúrico – Descripción del proceso

DIAGRAMA GENERAL Fase 1

Aire

Fase 2

Oxidación Catalítica

Secado

 Torre Absorción

Horno Caldera

Vapor Azufre

Fusión

Fase3

 Torre Absorción Oleum

H2SO4 (96-98 %)

Ácido Sulfúrico – Proceso de Contacto

PROCESO DE CONTACTO 

COMBUSTIÓN DEL AZUFRE  



PROCESO DE CONTACTO  



Para generar dióxido de azufre (SO2) S(s) + O2 (g)  SO2(g) Para formar trióxido de azufre (SO3) 2SO2 (g) + ½ O2 (g) 2SO3 (g)

TERCERA ETAPA 



Para formar una solución que contiene 98 a 99% de Ácido Sulfúrico. SO3 (g) + H2O (l)  H2SO4 (ac)

Ácido Sulfúrico – Proceso de Contacto

Ácido Sulfúrico – Proceso de Cámaras de Plomo

PROCESO DE CÁMARAS DE PLOMO 



Se llama así porque los recipientes donde tiene lugar la hidroxilación de SO2 son enormes depósitos formados por planchas de plomo. La reacción en su forma más sencilla, está indicada por estas igualdades:  





SO2 (g) + O (g)  SO3 (g) SO3 (g) + H2O(l)  H2SO4 (ac)

Vapores NO2 en contacto torre Gay-Lussac con ácido sulfúrico Mezcla de ácido nitrosilo sulfúrico con ácido sulfúrico en torre de Glower

Ácido Sulfúrico – Proceso de Cámaras de Plomo

Ácido Sulfúrico – Proceso de Tostación

PROCESO DE TOSTACIÓN 

Los sulfuros de metal son tostados durante procesos metalúrgicos, esto produce gases que contienen SO2



En la tostación de la pirita ocurren las siguientes reacciones, a unos 1000°C: 2FeS2 + 11/2O2 Fe2O3 + 4SO2  3FeS + 8O 2 2 Fe3O4 + 6SO2 

Ácido Sulfúrico – Proceso de Tostación Gas de tostación

Pirita

Intercambiador 

Cenizas

 Aire

Ácido Sulfúrico – Proceso de Doble Contacto

PROCESO DE DOBLE ABSORCIÓN-DOBLE CONTACTO

Ácido Sulfúrico – Proceso de Doble Contacto

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

6. SITUACIÓN NACIONAL 

Chile es reconocido como el principal importador de ácido sulfúrico, debido a su alto consumo en las operaciones hidrometalurgias para la producción de cátodos de cobre SxEw y el déficit estructural que presenta para satisfacer esa demanda.



La minería del cobre es el principal protagonista del gran desarrollo del mercado nacional del ácido sulfúrico, esto es debido tanto a la producción en las fundiciones como el consumo en las operaciones hidrometalurgias.

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

MERCADO CHILE DEL ÁCIDO SULFÚRICO (2000-2009) 8000 7000 6000 5000 Producción (+)

4000

Importación (+)

3000

Exportaciones (-)

2000

   l    i    M    t    d   e   n   o   s   a

Consumo aparente

1000 0 2000

2002

2004  Año

2006

2008

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

PRINCIPALES OPERACIONES Y PROYECTOS DE CONSUMO 

A continuación se muestra por región las principales características generales que poseen los consumidores de ácido sulfúrico en Chile, dentro de la cuales encontramos diferentes subdivisiones de CODELCO, ANTOFAGASTA MINERALS, BHP, ANGLO AMRERICAN, entre otros.

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional PROPIEDAD 14 12 10 8 6        C        i        d       t      n      a

Estatal

4

Privada

2 0

FUENTE 14 12 10 8 6        C        i        d       t      n      a

4 2 0

Autoabastecimiento Externa

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO EN EL AÑO 2009 

A continuación se presentan las distribuciones regionales, por tipo de abastecimiento y tipo de empresa de la producción y consumo de ácido sulfúrico en el año 2009.

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

PRODUCCIÓN 4 983 (103) ton

CONSUMO 7 479 (103) ton

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

PRODUCCIÓN CONSUMO 4 983 (103) ton 7 479 (103) ton TIPO ABASTECIMIENTO

TIPO DE EMPRESA

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

RELACIÓN PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO EN CHILE. 

El consumo de ácido del año 2009 alcanzó a 7,48 millones de toneladas, (7,2 millones en operaciones relacionadas a la minería del cobre)

 Tasa de consumo promedio de 3,41 toneladas de ácido por tonelada de cátodo de cobre electroobtenido.



Ton Ácido Sulfúrico Tasa Consumo = Ton Cátodo SxEw

Ácido Sulfúrico – Situación Nacional

DISTRIBUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CÁTODOS SxEw (2009)

Ácido Sulfúrico – Producción Nacional

7. PRODUCCIÓN NACIONAL 



IMPORTACIONES: Chile es reconocido en el mercado mundial como el principal importador de ácido sulfúrico como consecuencia de la demanda para la lixiviación de minerales de cobre. En virtud de ello, el puerto de Mejillones es el destino de la mayor parte de las importaciones, por lo que el precio CIF Mejillones es una de las referencias para el precio del ácido sulfúrico en el mercado nacional CIF: Cost insurance freight (costo+seguro+flete)

Ácido Sulfúrico – Importación

PRECIO DE IMPORTACION CIF MEJILLONES (US$/Ton CIF)

Ácido Sulfúrico – Importación

IMPORTACIONES DE ÁCIDO SULFÚRICO EN CHILE SEGÚN IMPORTADOR (2009) Importador  Toneladas Miles de US$ CIF US$/Ton (Prom.) Participación Cias. Mineras

1.239.025

159.085,1

128,4

66.2%

Interacid

363.674

38.650,5

106,3

19,4%

 Trans Sud

210.460

10.577,0

50,3

11,2%

CODELCO

43.770

2.217,8

50,7

2,3%

BCT Chemtrade

15.396

3.233,2

210,0

0.58%

1.872.325

450.996,1

114,2

100,0%

 Total

Se observa que CODELCO es una de las empresas que no  Tiene mayor participación en lo referente a las importaciones, pero, es el que posee uno de los precio por tonelada más bajo.

Ácido Sulfúrico - Exportación



EXPORTACIONES: 

Aunque Chile es una zona reconocidamente deficitaria, se registran exportaciones de ácido sulfúrico, preferentemente a países sudamericanos.



Ello se debe en primer lugar para atender requerimientos de países limítrofes (contratos regulares de abastecimiento y a situaciones coyunturales que enfrentan productores al registrarse excesos de producción puntuales que no pueden ser almacenados ni puestos en el mercado nacional)



En este caso se suele recurrir al mercado spot y colocar el ácido en zonas deficitarias, en condiciones menos ventajosas.

Ácido Sulfúrico - Exportación



EI Trimestre 2010 se registraron exportaciones de 3.488 toneladas por US$335.086,



Un valor unitario de 96,1 US$/Ton



Distribución de las exportaciones desde Chile efectuadas por principales exportadores EXPORTACIONES DE ÁCIDO SULFÚRICO EN CHILE SEGÚN EXPORTADOR (2009)

Exportador

 Toneladas

Miles US$ FOB

US$/Ton prom.

Participación

CODELCO

12.927

1.986,6

153,7

96,0%

OTROS

532

75,3

141,5

4,0%

Total

13.459

2.061,9

153,2

100,0%

Ácido Sulfúrico – Impactos Ambientales

8. IMPACTOS AMBIENTALES 





CONTAMINACIÓN POR SOX Combustibles fósiles, fundición de minerales EFECTOS EN LA SALUD Bronquitis crónica EN LA VEGETACIÓN Fotosíntesis y respiración



EN LOS ANIMALES Irritante, aparato digestivo



EN EL AGUA Lagos y canales, lluvia ácida



EN LOS SUELOS Acidificación, fertilidad

Ácido Sulfúrico – Impactos Ambientales



CONSUMOS ENERGÉTICOS Recuperación de calor



CONSUMO DE AGUA Correcta concentración



EMISIONES GASEOSAS SO2, SO3, H2SO4



VERTIDOS AL AGUA Metales pesados



RESIDUOS SÓLIDOS Vanadio, envases



CONTAMINACIÓN ACCIDENTAL

 Transporte y almacenamiento

Ácido Sulfúrico – Conclusiones

9. CONCLUSIONES Gran importancia a nivel industrial, debido a su amplia gama de aplicaciones  La producción de ácido sulfúrico en Chile está ligada a la producción de cobre  La producción nacional de ácido sulfúrico es principalmente para autoabastecimiento  Chile es un país mas bien importador que exportador  Impacto ambiental debido a emisiones de: SO2, SO3, H2SO4 