Cinetica de la tostación de pellets de zns - sanchez quispe, luis alberto - luis.sanchez.quispe@gmail.com

Realizado por: Sánchez Quispe, Luis Alberto
Estudiante de Pre-grado de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos
luis.sanchez.quispe@gmail.com

CONTENIDO

I. INTRODUCCIÓN

II. OBJETIVO

III. PRINCIPIOS TEÓRICOS

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

V. OBSERVACIONES

VI. RECOMENDACIONES

VII. CONCLUSIONES

VIII. CUESTIONARIO

IX. BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIONLa tostación oxidante es un proceso unitario usado en la Industria Metalúrgica para convertir los sulfuros en óxidos u otros compuestos tales como sulfatos, oxi-sulfatos, que luego son enviados a tratamientos posteriores para la recuperación de los metales. En la obtención del metal por vía hidrometalúrgica los óxidos y los sulfatos son fácilmente disueltos en soluciones lixiviantes adiferencia de los sulfuros que son difíciles de disolver.

El proceso de tostación se lleva a cabo a altas temperaturas, pero sin que se produzca la fusión de la carga en el horno. Es un proceso en el que se da lugar la transformación de sólidos en otros compuestos sólidos, pero que permiten una recuperación más sencilla de sus componentes de interés.

En esta práctica está enfocada alanálisis de la velocidad de reacción en la tostación de pellets de un mineral sulfurado de zinc, analizando de manera visual y cuantitativa el avance de la oxidación de un pellet.

II. OBJETIVO

• mostrar la técnica experimental ATG (Análisis Termo gravimétrico) para estudios de los diferentes sistemas de reacciones en procesos metalúrgicos.

III. PRINCIPIOS TEORICOS

II.- ANTECEDENTESLa tostación completa de la esfalerita (ZnS) procede de acuerdo a la siguiente reacción (950 °C)

ZnS + 3/2 O2 = ZnO + SO2 .......................(1)

En el caso de que la tostación de ZnS a ZnO fuera controlada por la reacción topo química en la interface entre ZnO y ZnS, es el modelo de Mc Kewan puede ser explicado. En este modelo el núcleo no reaccionado va decreciendodejando atrás una capa de producto.

Durante la tostación, la variación del peso W del “pellet”, en un flujo constante de aire, puede ser escrita como:

dW / dt = - ko A ......................................(2)

Donde:

t = tiempo (min)

A = área superficial del pellet

Ko= constantePara un pellet que pesa W después de la oxidación, la fracción reaccionada α puede ser definida como:

α = 1 / 0.1649 (1- W/Wo) = 6.064 (1- W/Wo) ..........(3)

0 < α < 1

W = Wo ( 1 – 0.1649 α ) .............................(4)

Por ejemplo, para un pellet de ZnS impuro que contiene 31.0 % de ZnS, la fracción reaccionada está dada por :α = 1 / 0.155 (1 – W/Wo ) = 6.45 (1 – W/Wo ......... (5)

W = Wo ( 1 – 0.155 α )

En el caso de un “pellet” cilíndrico que tiene la altura igual al diámetro 2r el peso W del “pellet” está dado por:

W = (volumen) (densidad) , W = (área seccional) (altura) (densidad)

W = r2 . 2r . ρ = 2 π r3 ρr = ( W /2 π ρ)1/3 .................................................(6)

El área superficial A del pellet cilíndrico (altura 2r) está dado por :

A = k1 W2/3 K1 = 6 π1/3 / (2 ρ)2/3 ......................(7)

Ahora insertado (7) en (1) :

dW / dt = - K0K1W 2/3 = - K2W2/3W-2/3 dW = - K2 dt .................................(8)

Integrando (8) con las condiciones de W = WO, peso inicial a t = 0 y W=W a t = t tenemos:

3(W1/3 – Wo1/3) = - K2t .......................(9)

Expresando esta ecuación en términos de la fracción reaccionada α tenemos:

1 – (1 – 0.1649...