metalurgia industrial

Problemas especiales de Hornos

HORNOS
PROBLEMAS ESPECIALES
Universidad de Buenos Aires
72.02 - INDUSTRIAS I

Problemas especiales de Hornos

HORNOS
• Alto Horno
• Horno Convertidor LD
• Hornos Eléctricos
• Horno rotativo para cemento
• Otros hornos

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Otros Hornos

• Hornos especiales en la siderurgia

• Hornospara producción de cobre

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Ejercicio 1

COMBUSTIÓN
Combustión: reacción química que consiste en la
oxidación violenta de un elemento con
desprendimiento de calor y generalmente llamas

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Conceptos a tener en cuenta:
• Combustión perfecta
• Combustión completa
•Combustión incompleta
• Fórmulas generales de combustión de carbones
e hidrocarburos
• Exceso de aire

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Problema 1: el análisis de cierto carbón, utilizado para calentar
un horno de reverbero, arroja la siguiente composición en peso:
C 85%, H 5%, N 1%, S 2%, O 2%. Calcular el volumen de aire
necesario en CNPT por tonelada de carbónconsiderando una
combustión perfecta.

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Resolución problema 1
Carbón
Aire

Horno de
reverbero

Gases de
combustión

Para una tonelada de carbón, tenemos presentes:
C: 0,85 * 1000 kg = 850 kg
H: 0,05 * 1000 kg = 50 kg
N: 0,01 * 1000 kg = 10 kg
S: 0,02 * 1000 kg = 20 kg
O: 0,07 * 1000 kg = 70 kg
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Reacciones de combustión:

C + O2

CO2

O2: 850 kg C * 32/12 = 2268 kg O2

H2 + ½ O2

H2O

O2: 50 kg H * 16/2 = 400 kg O2

S + O2

SO2

O2: 20 kg S * 32/20 = 32 kg O2

Oxígeno necesario para las reacciones de combustión:
O2: 2268 kg+400kg+32kg = 2700 kg O2
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Considerando eloxígeno presente en el propio carbón, el
oxígeno necesario será entonces menor, según:
O2 necesario = 2700 kg – 70 kg =2630 kg O2
Luego, el volumen de aire necesario será (CNPT):
Volumen O2 (CNPT) = 2630000 gO2 * (1/32 g/mol) * 22,4
l/mol = 1841000 litros O2
Volumen Aire (CNPT) = 1841 m3 O2 / 0,21 m3 O2/ m3 aire
Volumen Aire (CNPT) = 8766 m3 aire/ton
carbón
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Variantes:

• Dada una cantidad y composición de gases de
combustión calcular el exceso de aire
• Dada una cantidad de aire inyectado decir si se
logra una combustión completa

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Ejercicio 2

Tostación
Tostación: reacción química en la cual se calienta
una sustancia en presencia de oxígeno72.02 - Industrias I

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Ejercicio 2:

Se alimenta un horno de tostación con mineral de cobre de la
siguiente composición (en peso):
Cu (presente como CuS – covelita): 6%
Fe (presente como FeS2 – pirita): 25%
Zn (presente como ZnS – blenda): 4%
S: 33,6%
SiO2: 20%
Otros (CaO, Al2O3, etc.): 11,4%

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Problemas especiales deHornos

A su vez, el análisis de los gases arroja los siguientes
resultados:
SO2: 2,5%
SO3: 0,4%
Resto: O2 y N2 según relación 21%/79%

El mineral de Cu oxida a CuO, el de Fe a Fe2O3 y el
de Zn a ZnO

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Se pide calcular:
1 - Peso de los productos de tostación obtenidos por tonelada
de mineral procesado.
2 – Volumen deGases de tostación por tonelada de mineral
procesado.
3 – Exceso de aire.
Nota: durante la tostación también se produce
la reacción:
SO2 + ½ O2

SO3
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Resolución problema 2:
Gases:
SO2 2,5%
SO3 0,4%
Resto: O2/N2 (relación 21/79)

0,06 * 1000 kg min= 60 kg Cu/tn min
0,25 * 1000 kg min= 250 kg Fe/tn min
0,04 * 1000 kg min=...