Termodinámica de La Tostación

 

TERMODINÁMICA TOSTACIÓN DE LA CURSO:

Metalurgia extractiva

DOCENTE: Ing. John Bejarano Guevara INTEGRANTES : • • •

Victo Vi ctorio rio Gab Gabrie riel, l, Dey Deyner ner Layza Lay za Jur Jurado ado,, Jea Jeann Car Carlos los Contre Con trera rass Bau Bauer er Mir Mirka ka

 

FILOSOFÍA INSTITUCIONAL



Misión

Somos una Somos una Uni Univers versidad idad Cat Católi ólica ca que bri brinda nda for formaci mación ón human humanaa int integr egral al basad basadaa en valores val ores cri cristi stianos anos,, cont contribu ribuye ye medi mediant antee la inve investi stigac gación ión e innov innovació aciónn al desarrollo desarro llo de la la sociedad. sociedad. 

Visión

La Unive Universidad rsidad Católica Católic aeditada. deada. Trujilloo Benedicto Trujill Benedicto XVI, XVI, al celebrar celebrar sus Bodas de Plata: Plata: Es una univers univ ersidad idad acredit acr

 

Valores que nos identifican: 

Servicio

Siguiendo a Jesucristo, quien vino “para servir y no ser servido”, nuestra Universidad

forma profesionales al servicio de la humanidad, contribuyendo a la construcción de un mundo mejor. Responsabilidad Nuestra formación enfatiza y fomenta la responsabilidad en la búsqueda del bien común. Nuestros profesionales profesionales se caracterizan caracterizan por ser personas responsables, 

buscando cumplir con empeño sus deberes y obligaciones.  Verdad Nuestros profesionales buscan incesantemente incesantemente la verdad. verdad. Este valor subraya la honest hon estida idadd y la recti rectitud tud en todo todo nue nuestr stroo quehac quehacer er y actuar actuar

 

Calidad Nuestros Nuest ros profesi profesionales onales no deben deben qued quedar ar satisf satisfechos echos con los los logros logros obte obtenidos nidos.. Asumen Asumen el reto de actualizar actualizar continua continuament mentee sus conocimie conocimientos ntos y experienci experiencias as para ponerlos ponerlos al servicio servic io de los los demás. demás. 

Respeto Puesto Pue sto que Dio Dioss es es cre creado adorr de tod todo, o, su obr obraa mer merece ece res respet peto, o, form formamo amoss pro profe fesio sional nales es cuya cu ya ét étic icaa in incl cluy uyee un unaa ac acti titu tudd de resp respet etoo a la vida vida y al medi medioo am ambi bien ente te.. 

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Solidaridad Somos una comunidad guiada por el el Evangelio de la vida que nos enseña Jesucristo, quien qui en se solidar solidariza iza sie siempr mpree con el Ser Ser Hum Humano ano.. Nosotros Nosotros,, formamo formamoss per person sonas as que se identifi iden tifican can con el sufrim sufrimient ientoo de los demás, demás, especialme especialmente nte a los más pobre pobress y necesitados.

 

RESUMEN 

En la termodinámica de la tostación pretende hacer una diferencia entre los

diagramas presentados por H.H. Kellogg; y aquí trataremos los siguientes puntos: - El comportamiento físico-químico de los sistemas (M-O-S): Metal – oxígeno azufre. - Es de mu much chaa im impo port rtan anccia pa para ra la co comp mpre rens nsió iónn de delo loss pr proc oces esos os de de:: 

Tostación, oxidación de sulfuros, fusión, Reducción del óxido de hierro FeO F eO parcialmente en estado reductor a líquido, Formación de mezclas fundidas Matificación de sulfuros de metales con algunos óxidos.

 

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

Estudiar sobre la termodinámica de la tostación y los efectos de la presión y temperatura en los diagramas de Kellogg.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

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Analizar e interpretar los diferentes diagramas de Kellogg en la termodinámica de la tostación, dependiendo de las zonas de estabilidad Termodinámica Termodinámica del sistema



Encontrar las ecuaciones que relacionan a las variables en los diagramas propuestos por Kellogg y dar trayectorias posibles al proceso de reacción.

 

TERMODINAMICA DE LA TOSTACIÓN



Definición

En el proceso de la tostación consiste en oxidar los sulfuros, de MeS a MeO, sin embargo si el proceso ocurriera en forma incompleta se obtendrá sulfato MeSO4 , este aspecto generalmente ocurre cuando presenta propiedades termodinámica exotérmicas.

 

TOSTACIÓN METÁLICA 

El tipo de tostación lo determina la termodinámica de las reacciones de formación



del sistema Me-O-S. Por lo cual se tiene 3 componentes. F + L = C + 2 Si se trabaja a T: T: Constante F + L = C + 1 Donde:

    

F: Numero de grados de libertad del sistema (variables: presión, temperatura, composición). L: Número de fases presentes en el equilibrio. C: Número de componentes en el sistema. El número 2 en la regla corresponde a las variables de temperatura (T) y a la presión (P).

 

Tostació ostación n diferen diferencial cial 

Presenta condiciones óptimas de trabajo.

Tiene como objetivo: Darr Co Da Compu mpuest estos os sol solub uble les, s, co coqu quee (s (sulf ulfat ato). o). Darr Co Da Compu mpuest estos os ins insol olubl ubles es (o (oxi xido do o su sulf lfur uro) o)..

 

DIAGRAMAS DE KELLOGG O ÁREAS DE PREDOMINIO 

  Un diagrama que rige los procesos piro metalúrgico en general, fue propuesto propuesto por H.H. Kellogg, en reconocimiento a su aporte se denominan diagramas Ke Kell llog ogg, g, do dond nde e formará se mu mues estr a la las s ár área eas smetalúrgicos de pr pred edom omin inan cia a de lo los s di dist stin into tos s compuestos que eltra proceso piro enanci cuestión.



  Los diagramas de estabilidad termodinámica o diagramas Kellogg permiten identi ide ntific ficar ar y prop propone onerr tra trayec yector torias ias pos posibl ibles es de rea reacci cción ón par para a el pro proces ceso o de tostación, dependiendo de las zonas de estabilidad termodinámica del sistema.

 

Aspectos generales del diagrama de kellog 

- Para una estequiometria de reacción dada, la forma de la expresión del equilibrio es la misma para todos los metales, solo las valores de la constantes de equilibrio K, son distintos de metal a metal.



- Las líneas que se obtienen obtienen representan representan el límite límite de estabilidad estabilidad termodinámico.



- El área que queda entre entre las líneas se va llamar área de predominancia predominancia o estabilidad de fase en particular

 

CONSTRUCCIÓN DE LOS DIAGRAMA DE KELLOGG 

Se identifica cada una de las reacciones :

2MeS + 3O2 → 2MeO + 2SO2 2MeS + 2SO2 + O2 → 2MeSO4 

Se obtienen las constantes de equilibrio con la siguiente ecuación:

ΔGT

° = -RT -RT LN (k). (k).

 



teniendo la constante K, las reemplazamos en la ecuación de constante de equilibrio:



luego aplicamos logaritmos a ambos lados de la igualdad y despejamos log Pso2. Log Pso2 = 1/2Log K + 3/2Log Po2 Log Pso2 = -1/2Log -1/2Log K - 1/2Log Po2 Po2

 



Después graficamos log (Pso2) vs. log (Po2)

 

DIAGRAMA DE KELLOGG PARA EL SISTEMA ME-S-O 

Determinar Deter minar los equilibrios: equilibrios: regla de las fases bivariantes bivariantes univari univariantes, antes,



invariable, equilibrio de interés.

2Me + O2 = 2MeO Me + SO2 SO2 = MeS MeS + O2 2Me + O2 = 2MeO 2MeS + 3O2 = 2MeO + 2SO2 2MeO + 2SO2 + O2 = 2MeSO4 MeS + 2º2 2º2 = MeSO MeSO44

 



Se determinan las K de equilibrio:

Ke = PSO2 / (PO2)3/2 Log Ke = log PSO2  – 3/2 PO2 Log PSO2 = log Ke + 3/2 PO2 G0 = -RT Ln Ke Ke = -G0 /RT Línea recta o valor constante -Log PO2 = - log K3 -Log PSO2 = log PO2 - log K4 -Log PO2 = -1/2 log K5 -Log PSO2 = -1/2 log PO2 -1/2 log K7 -Log PSO = log K8 - 1/2 log O2

 

DIAGRAMA DE KELLOGG PARA LA TOST OSTACIÓN ACIÓN DE SULFUROS 

  Cuando la tostación tostación se efectúa en aire, la suma de las presiones parciales parciales deSO2 y O2 es alrededor de 0.2 atm. Esto quiere decir que las condiciones durante la testación se describirán por la línea punteada en la figura 03 Primero se convierte el sulfuro en oxido por medio de la reacción.



  Lue Luego go el óxi óxido do pue puede de con conver vertir tirse se en sul sulfat fato, o, que med median iante te cal calent entami amient ento o prologado en aire prolongado a temperatura constante puede descomponerse de nuevo para dar el óxido. Puesto que las áreas de predominancia para los di dist stin into tos s me meta tale les slassereacciones encu en cuen entr tran an dist stin into tos s luga gare res, s, mezclados no su suce cede derá rán n simultáneamente paraen una di mena de lu sulfuros para dife di fere rent ntes es me meta tale les; s; ad adem emás ás al algu guna nas s rea reacc ccio ione nes s pu pued eden en no su suce cede derr en absoluto.

 

Tostación – reacción 

Puesto que antes se suponía que algo del sulfuro debía convertirse primero en oxido, el cual reaccionaba después con el sulfuro restante para dar el metal. Elprincipio Elprin cipio de la reacci reacción ón – tostación se utiliza en la fusión y conversión de matas de menas sulfurosas y en menor grado en la fusión del plomo.



Se observaelevadas ademásde queSO2 el ysulfato metálicolaatemperatura temperaturas y presiones parciales O2. También debajas formación de sulfato difiere considerablemente de metal a metal.

 

SISTEMA Fe – S – O 

Se tiene el sistema Fe-O-S a una temperatura de 700 K en función de 2  2 y se indican las zonas de estabilidad, a esta temperatura todavía no existe la fase FeO. Se mostrará la obtención de algunas rectas para este sistema.

 

DIAGRAMA DE ELLINGHAN.

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Variación de la energía libre de formación del óxido  Posibilidad de reducción de los óxidos metálicos por descomposición térmica y mediante otro elemento Se considera la variación de energía libre, ΔGo, correspondiente a la transformación de un mol de oxígeno. 

O2 (g)

MO2 (s)

 

M(s) + 2 M(s) + O2 (g)  2 MO (s)

Δ

 

o

G /mol O2 ΔGo /mol O2

 

LINEA DE EQUILIBRIO  − 34 

- Definim Definimos os la reacción química que representa representa el equilibrio: equilibrio:

3 + 22 = 34 

- No hay pres presenc encia ia de 2 en la reacción, por lo tanto la línea será independiente del Log 2 y dependerá sólo de la presión de oxígeno a la temperatura dada. Esto hace que la línea sea paralela al eje del cual no depende es decir Log 2 (Línea vertical cuyo máximo punto será el punto equilibrio  − 34 − ).

 

EFECTO DE LA TEMPERATURA 

El efecto de la temperatura sobre el valor característico es la variación de la señal de salida actual actual a causa de un cambio de temperatura temperatura de 10 K det determ erminad inadoo con parindicado de giro giro nominal nom y conenrefere ref nciaade al temperatura valorr valo característico. El el valor es elinal mayor elerenci rango nominal.



En este este caso caso la la temper temperatura atura signifi significante cante es la temper temperatura atura del propio propio transductor.. Un estado de temperatura estacionario está definido en HBM transductor como una variación de temperatura inferior a 0,1 aje K endel unactual periodo de 15 minutos. minuto s. La desviación se indica como un porcentaje porcent marge margen n de la señal de salida salida con el par de giro respecti respectivo vo (en caso de aplicar aplicar el par de giro giro nominal esta corresponde con el valor característico).

 

Efecto De La Temperatura Sobre La Señal De Cero 

Es la variac variación ión de la seña señall de salid salidaa del tra transdu nsducto ctorr libre libre de carg cargaa con referencia a la constante nominal, a causa de una variación de temperatura de 10 K. Es indicado el valor absoluto máximo en el margen de temperatura nominal.