PROPIEDADES TERMODINAMICAS Y CINETICAS



Propiedades termodinámicas y cinéticas del sistema CO-CO2-ZnO en la metalurgia extractiva

1González M.G., 2Rosales S.M.G., 2Jiménez R.J., 2Garcia I.M, 1Parga T.J.

1Profesor Investigador del Instituto Tecnológico de saltillo
Blvd.. V. Carranza No. 2400, c.p. 25280, Tel (844)438-95-15, c.e. zincplomo@yahoo.com.
2Profesor Investigador de Facultad de Metalurgia de la UniversidadAutónoma de Coahuila.


Resumen

La descripción matemática del análisis termodinámico considera cuatro tipo de funciones fundamentales que describen el progreso del proceso pirometalurgico, estas son: a). las funciones extensivas, que caracterizan las propiedades de todo el sistema, b). las funciones parciales, que presentan características de las funciones intensivas, c). las funcionespropias, definidas como un tipo de las funciones extensivas y d). temperatura y presión. Las funciones parciales y propias son funciones con variables independientes y además no son afectadas por la masa de la fase, aunque su naturaleza es completamente diferente. Un aspecto muy interesante se observa en el caso de sistemas con reacciones químicas S-G, se observa que la estequiometria determina lasrelaciones principales para el progreso de las trayectorias de cambio de los productos de la reacción química. En el presente trabajo se presentan dos puntos característicos los cuales resultan de la intersección de las trayectorias de cambio de concentración CO-CO2-Zn componentes de la fase gaseosa. Estas propiedades son muy útiles en el análisis del equilibrio y cinética de muchos procesospirometalúrgicos que presentan grados de libertad con respecto a la composición de equilibrio. Para esta ultima aplicación se propone una metodología de interpretación de los resultados de la trayectoria de cambio, las condiciones de equilibrio y un modelo cinético para el sistema CO-CO2-Zn

Abstract

The mathematical description of the analysis of thermodynamic functions refers to four kinds ofbasic functions which are presented in thermodynamic aspect of metallurgical processes: a) the extensive functions that characterize the properties of the whole system, b) the partial functions, which have characteristics of intensive functions, c) the eigenfunction, defined as the extensive function and d) temperature and pressure. The partial functions and the eigenfunctions are functions ofindependent variables and also do not depend of the mass of the stage, although its nature is completely different. A very interesting aspect is observed in the case of systems with chemical reactions. It is known that the stoichiometry determines the relationship between the progress of the chemical reaction. It is often presented characteristic points which are the result of the intersection ofthe trajectories of change in the concentration of the components of the gas phase. These properties are very useful in the analysis of the equilibrium and the kinetic of many metallurgical processes which have many degrees of freedom. For this last application we propose a methodology for interpreting the results of the trajectory of change, the equilibrium conditions and a kinetic model for thesystem CO-CO2-Zn


1.- Introducción

El análisis o investigaciones de sistemas multicomponentes frecuentemente se limita y selecciona una fase en la cual se puede describir los principales fenómenos químicos del proceso. Actualmente los procesos de gran escala[1,2] de producción de zinc y plomo son diseñados considerando los avances en la tecnología y además de los aspectos fisicoquímicos ycinéticos de la reacción de Boudouard y la reducción de los óxidos metálicos presentes en el mineral. Imperial Smelting Process (ISP), es un proceso de producción de zinc en forma de vapor, condensándose al estado líquido. Dentro del condensador [3,4] la temperatura es de 823 ºK, aquí se encuentra plomo líquido circulando el cual es agitado por rotores produciendo una niebla de plomo en la...