i Labortorio

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

A. BALANCE DE MATERIALES: Gases

Aire

SO2  N2

O2  N2

HORNO DE FUSION Concentrado Cu2S FeS2 SiO2

Escoria SiO2 FeO

25% Cu 35% S

Mata Cu2S FeS

50% Cu

1. Para la concentración: (100g) Cu2S = 31.25g FeS2 = 53.91g SiO2 = 14.84g 100g



Cu = 25g S = 35g Fe = 25.16g SiO2 = 14.84g 100g

Hallando Cu2S:

       

 Cu2S

Por lo tanto existen 6.25g S en Cu2S 



Hallando FeS2: Azufre Total = Azufre de (Cu2S) + Azufre de (FeS2) 35g = (31.25g  –  25g)  25g) + Azufre de (FeS2) Azufre de (FeS2) = 28.75g

          Termodinámica Para Metalurgia

 FeS2

Página 1

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA



Hallando SiO2: 100 = Cu2S + FeS2 + SiO2 100g = 31.25g + 53.91g + SiO2 SiO2 = 14.84g



Hallando Fe: 100 = Cu + S + Fe + SiO2 100 = 25g + 35g + Fe + 53.91g Fe = 25.16g

2. Para la Mata: (50g) Cu CONCENTRADO = Cu MATA 25g = (Xg)0.5 Mata = 50g Cu2S = 31.25g FeS = 18.75g 50g



Hallando Cu2S:  



Cu = 25g S = 13.068g Fe = 11.932g 50g



   Cu S

 

2

  

Hallando FeS: Cu2S + FeS = 50g 31.25g + FeS = 50g FeS = 18.75g



Hallando la cantidad de S en FeS:

       

Por lo tanto hay 11.932g Fe (18.75g –  6.818g) 

Hallando S: 25 + S + Fe = 50g 25g + S + 11.932g = 50g S = 13.068g

Termodinámica Para Metalurgia

Página 2

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

3. Para la escoria: 

Hallando el FeO: Ingreso Fe Se ha consumido

= 15.26g Fe = 11.932g Fe 13.228g Fe

Queda

              

Hallando SiO2: El SiO2 que entra en el concentrado es el mismo que sale en la escoria. Entonces: SiO2 = 14.84g

4. Para los gases: 

Hallando SO2: Ingreso S = 35g S Se ha consumido S = 13.068g S 21.932g S

     SO

Queda 2

      Total de oxígeno = O2 para SO2 + O2 para FeO Total de oxígeno =  + Total de oxígeno = 25.711g O

   



Hallando N2: 79 % mol de N2 

          

Aire

21 % de O2

               

 mol de N2

 mol de N2

Termodinámica Para Metalurgia

 N2

Página 3

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

CUADRO RESUMEN DEL BALANCE DE MATERIALES:

ENTRADA

MOLES (mol)

PESO (g)

1.Concentrado (100g) Cu2S FeS2 SiO2

MOLES (mol)

PESO (g)

0.195 0.213

31.25 18.75

0.247 0.236

14.84 17.01

0.685 3.019

43.86 84.53

1.Mata (50g) 0.195 0.449 0.247

31.25 53.91 14.84

2. Aire (110.355g)  N2 O2

SALIDA Cu2S FeS

2.Escoria (31.847g) 3.019 0.803

84.53 25.71

SiO2 FeO

3.Gases (128.39) SO2  N2

TOTAL: 

Termodinámica Para Metalurgia

210.24g

Página 4

TOTAL: 

210.24g

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

B. BALANCE DE ENERGÍA:

873 °k 

Aire

Gases

O2  N2

SO2  N2

HORNO DE FUSION Concentrado Cu2S FeS2 SiO2

1500 °k

Escoria SiO2 FeO

1500 °k

298 °k

Mata Cu2S FeS

1500 °k



           Temperatura de referencia: 298 °K

∑ ∫           

CÁLCULO DE:

                ∫  ∫

[]  

Termodinámica Para Metalurgia

Página 5

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

     

[]          ∑                                       

CÁLCULO DE:



CÁLCULO DE:



∑ ∫ 

              -Para la mata:

         

Termodinámica Para Metalurgia

Página 6

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

Para el Cu2S:

                ∫   ∫                                         Finalmente:

       Para el FeS:

              ∫   ∫                             

Termodinámica Para Metalurgia

Página 7

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

          Finalmente:

      -Para la escoria:

          Para el FeO:

     

[]  

Para el SiO2:

                 ∫ 

    

                  

Termodinámica Para Metalurgia

Página 8

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

Finalmente:

   []    -Para los gases:

          Para el N2:

     []

  

Para el SO2:

   []    

CÁLCULO DE: P (Pérdida)

Las pérdidas de calor por convección/radiación se toman como:

 

de concentrado

Entonces :

             

Termodinámica Para Metalurgia

Página 9

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

CUADRO RESUMEN DEL BALANCE DE ENERGÍA:

ENTRADA

MOLES (mol)

1.Concentrado

JOULES (J) 0

SALIDA 1.

 

Descomp. FeS2

2. Aire  N2 O2

3.

 

oxid. del S2 oxid. del FeS

MOLES (mol)

JOULES (J)

0.499

60820.19

0.195 0.213

23567.92 23718.45

0.247 0.236

20598.60 23104.42

0.685 3.019

42739.64 115065.83

2. Mata 3.019 0.803

52720.19 14666.91

Cu2S FeS

3. Escoria 0.225 0.236

162513.90 108754.94

SiO2 FeO

4. Gases SO2  N2

TOTAL:

Termodinámica Para Metalurgia

338655.94 J

Página 10

5. Pérdidas

25000.00

TOTAL:

334615.05 J

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

Termodinámica Para Metalurgia

Página 11