Metalurgia del zing

INTRODUCCIÓN

El Zinc al ser un metal importante debido a una alta resistencia a la corrosión y una dureza moderada, se utiliza principalmente como una capa protectora de piezas de acero, y para producir ciertas aleaciones, de las cuales la más importante es la de Cobre.

La obtención del Zinc, se realiza por procesos hidrometalurgicos, mediante lixiviación. Otro método utilizado es a travésde la Pirometalurgia, mediante el proceso de destilación, el cual consiste en la separación de los constituyentes de una mezcla líquida por una vaporización parcial de la mezcla y recuperando separadamente vapor y residuos.

En general es el término aplicado al proceso de vaporización, en donde el vapor rondante es recuperado usualmente por condensación. Esta operación se realiza calentando losminerales en un horno en el cual el aire no tiene acceso, recogiendo y condensando los vapores desprendidos en el horno.

Para lograr la destilación es necesario conocer algunas propiedades de los minerales a destilar, tal como el calor de sublimación, la cual cubre los cambios físicos encontrados por una sustancia en el paso de una fase sólida a una gaseosa y vuelta a una fase sólida. Esto secaracteriza por una ausencia de fase líquida.

SÓLIDO ! GAS ! SÓLIDO

La temperatura a la cual la presión de vapor del sólido se iguala a la presión total de la fase gaseosa en contacto con él, es definida como punto de sublimación, la que es usada para la purificación y también se puede utilizar para formar una estructura cristalina en particular.

Por ende este informe trata sobre el calorde sublimación y el cómo afecta para realizar el proceso de destilación.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

El Zinc en estado metálico no se encuentra en la naturaleza, por ello su producción consta en tostar una mena de Sulfuro de Zinc a Óxido de Zinc, mediante la reacción química:

ZnS + 3/2 O2 ! ZnO + SO2 (1)

Luego termodinámicamente en equilibrio esta reacción es representada mediante larecta:

Ln PSO2 = 3/2 Ln PO2 - GT / RT (2)

El Zinc se produce como un vapor y la condensación rinde metal de 98% de pureza.

El Zinc es un metal de óxido difícil de reducir, ya que, su temperatura de ebullición de 906 ºC es menor que la temperatura de reducción, por ello se considera la reducción de ZnO en un sistema ternario, debido a que los productos CO y Zn son gaseosos, lo que se muestraen el cambio de pendiente de la recta del ZnO en el diagrama de Ellingam (ver Apéndice [A1] ).

La reducción de óxido de Zinc se rige mediante la reacción:

ZnO + CO ! Zn (g) + CO2 (3)

La cual se obtiene por medio de la aplicación de Ley de Hess a las próximas dos reacciones:

Tabla nº1

Reacción
G º Joule
Rango Tº (K)

C(s) + ½ O2(g) = CO(g)
-111.70 - 87.65 T
298 - 2500Zn(g) + ½ O2(g) = ZnO(s)
-482.92 - 18.80 T lnT + 344.7T
1170 -2000


Para realizar este análisis se ha tomado una muestra de gases que son generados por el horno eléctrico que procesa las escorias del Convertidor Teniente en la fundición y refinería de Ventanas.

Un estudio realizado a estos gases muestra su composición (tabla nº2) y con ello se demuestra la gran cantidad de partículasde Zinc que hay presentes, por lo que se hace necesario una recuperación de este mineral para una futura venta y menor contaminación.

Tabla nº2

COMPUESTO
CANTIDAD (%)

S
1.2

Fe
2.2

SiO2
5.1

CaO
0.4

Al2O3
0.5

MgO
0.2

As
0.081

Sb
0.02

Cu
1.3

Ag
39

Au
0.2

Pb
11.3

Fe3O4
-

Zn
56.9


Para que el carbonologre reducir al óxido de zinc se debe satisfacer simultáneamente las reacciones:

ZnO + CO ! Zn(g) + CO2 (3)

CO2 + CO ! 2CO (4)

Luego para la reducción del óxido de zinc con carbono las cantidades de átomos de zinc y oxigeno son iguales, lo que hace que las presiones de zinc, óxido de carbono y dióxido de carbono estén relacionadas como:

PZn = PCO + 2PCO2 (5)

Donde la constante de...