Diagrama De Kellog

ALUMNA: SALCEDO PORRAS, Isabel Constanza
DIAGRAMA DE KELLOG PARA EL Cu – S - O
1.- ASPECTOS TERMODINÁMICOS DE LA TOSTACIÓN PARA EL COBRE
Al calentar un mineral o concentrado hasta su temperatura de tostación, se produce la pérdida de agua por vaporización hasta los 100 [°C] aproximadamente. Cerca de los 550 [°C] se elimina el agua de hidratación. La disociación de carbonatos y sulfatos asícomo la oxidación de los sulfuros, se realiza entre los 200 y 700 [°C]. Bajo 650 [°C] aproximadamente para PO2=0.21 Atm, el producto de la tostación de los sulfuros es principalmente sulfatos y sobre los 750 [°C] casi exclusivamente óxidos. La cantidad de cada uno dependerá de las presiones parciales del SO2 y O2 dentro del horno, así como de la Cinética de transformación respectiva.
La tostaciónsobre 750 [°C] se produce con gran velocidad. La eliminación final del CO2 de los carbonatos de tierras alcalinas y la subsecuente reacción con la ganga silicosa y los óxidos metálicos se produce cerca de los 1000 [°C]. Entre 1000 [°C] y 1300 [°C] la cinética de oxidación es muy rápida y prácticamente completa (en condiciones favorables), si las condiciones no son adecuadas, los sulfuros se funden yforman una masa compacta que no se oxida o lo hace difícilmente. La extensión hasta donde la tostación se efectúa, depende esencialmente del producto (composición) que se necesita en la etapa siguiente. La tostación se puede efectuar para descomponer o formar determinados productos, por medio del control adecuado de la temperatura y composición de la atmósfera del horno.
1.1.- Dominios deEstabilidad en el sistema M –S – O, Diagramas de Kellogg
En general, en el caso de la tostación oxidante, para un sulfuro de un metal M que forma un óxido Molibdeno, un sulfato MSO4 y un sulfuro que descompone según MS2 = MS + S, las reacciones que ocurren se pueden escribir en la forma:
2 (MS2) = 2(MS) + (SO2) R 1
2(MS) + 3(O2) = 2(MO) + 2(SO2) R 2
2(MS) +4 (O2) = 2(MSO4) R 3
2(MSO4)= (MO*MSO4) + (SO2) +1/2 (O2) R 4
2(MO * MSO4) = 2(MO) + (SO2) + ½ (O2) R 5
(MSO4) = (MO) +(SO2) + ½ (O2) R 6
2(MO) + (MS) = 3 (M) + (SO2) R 7
(MSO4) + (MS) = 2(M) +2(SO2) R 8
(S2) + 2(O2) = 2 (SO2) R 9
2(SO2) + (O2) = 2 (SO3) R 10
(MCO3) = (MO) + (CO2) R 11
Estas reacciones se dividen en exo o endotérmicas. Las exotérmicas R2, R3, R9 y R10 son autógenas, nonecesitan aporte de calor exterior y su cinética dependerá esencialmente del tipo de control existente, ya sea difusional, de transporte o químico.
Algunas de estas reacciones ocurren en fase sólida pero en pequeña proporción puesto que la velocidad de difusión de los sólidos es muy baja, tales reacciones sólo pueden ocurrir en la interfase de contacto entre las partículas de distintas especies,R 7 y R 8.
Durante la oxidación de un sulfuro es evidente que varias fases pueden formarse, dependiendo de la composición de la fase gaseosa y la temperatura. La varianza de un sistema así vale F = C – P + 2, como C=2, P=2, F = 2 (la presión total y la temperatura). Si se fijan la presión total (P =PSO2 +PO2) y T, una fase solo puede existir. Si existe una fase sólida, F=2, para 2 fases sólidasP= 1 (línea de separación de fases) y para 3 fases sólidas F= 0.
Normalmente, los Diagramas de dominios de estabilidad de fases se construyen a una Temperatura dada, si se desea en función de T se debe emplear un dominio tridimensional.
La tostación, por lo tanto, dependiendo de las condiciones en que se efectúe, puede dejar inalterado el sulfuro o formar sulfatos, óxidos o el metal. Esto permiteque dos sulfuros de metales puedan ser separados por oxidación controlada formando sulfatos y óxidos, los que pueden separarse posteriormente por fusión o lixiviación. Casos de separación en que la tostación es restringida para uno de ellos (tostación sulfatante) lo constituye la separación de cobre – cobalto. En el caso del cobre – hierro, el cobre queda generalmente inalterado al estado Cu2S...