-
Universidad de Chile Departamento de Ingeniera de Minas
Ejercicio : N 2 Curso : MI 51A - PIROMETALURGIA Profesor : Gabriel
Riveros U P. Auxiliar : Ricardo Olivares Q Fecha : 24.04.06
En un horno Flash se procesa un concentrado calcopirtico con
oxgeno puro y slice como fundente, alimentados a una temperatura de
25 C. La mata producida tiene una ley de 52 % Cu y est formada por
FeS y Cu2S, la escoria compuesta por 70 % FeO y 30 % de SiO2,
encontrndose ambos a 1227 C. Los gases de salida, principalmente
SO2, salen a 1427 C. Se asume que las reacciones que ocurren son:
1. CuFeS2 + O2 = Cu2S + FeS + SO2 2. FeS + 3/2 O2 = FeO + SO2 3. 2
FeO + SiO2 = 2FeO*SiO2 Para la reaccin (1) se conocen: Componente :
CuFeS2 O2 Cu2S FeS SO2 H298 (cal/mol) -75.016 0 -32.383 -37.590
-86.567
A su vez, el H298 de la reaccin (2) es de 112,271 cal/mol de FeO
y el de la reaccin (3) de 8.200 cal/mol de SiO2. El calor para
calentar desde 25 C a 1227 C el Cu2S, el FeS y la fayalita
2FeO*SiO2 son de 30.048, 35.330 y 77.430 cal/mol, respectivamente.
El calor necesario para calentar el SO2 desde 25 a 1427 C es de
18.646 cal/mol. Calcular basndose en 1000 Kg. de concentrado: i) la
masa de mata y escoria generada, ii) volumen de gases generados y
O2 estequiomtrico requerido iii) las prdidas de calor para que el
proceso sea autgeno. Pesos Moleculares: Componente : CuFeS2 O2 Cu2S
FeO FeS SiO2 SO2 g/mol 183,51 32 159,15 71,85 87,91 60 64 Pesos
Atmicos: Componente : Cu Fe g/tomo 63,54 55,85
-
Solucin:
Balance de masa
Calcopirita: 34,6 % Cu, 30,4 % Fe, 35,0 % S. Para 1 t, 346 kg
Cu, 304 kg Fe y 350 kg S
Peso de la mata: kgmataCu
mm Cumata 4,665
52,0
346
100% i)
Cu2S en la mata: kgM
Mmm
Cu
SCu
CuSCu 3,43354,63*2
15,159*346
*2* 2
2
Moles Cu2S: molkgM
mn
SCu
SCu
SCu 7,215,159
3,433
2
2
2
FeS en la mata: kgmmm SCumataFeS 1,2323,4334,6652
Moles FeS mata: molkgM
mn
FeS
FeS
mataFeS 6,291,87
1,232
Hierro en la mata: kgM
Mmm
FeS
Fe
FeSmataFe 5,14791,87
85,55*1,232*
Azufre en Cu2S: kgM
Mmm
SCu
SSCuSCuenS 1,87
15,159
32*3,433*
2
22
Azufre en FeS: kgM
Mmm
FeS
S
FeSFeSenS 5,8491,87
32*1,232*
Azufre en la mata: kgmmm FeSenSSCuenSmataS 6,1712
Hierro en escoria: kgmmm mataFetotalFeescoriaFe
5,1565,147304
FeO en la escoria: kgM
Mmm
Fe
FeO
escoriaFeescoriaFeO 3,20185,55
85,71*5,156*
Moles FeO: molkgM
mn
FeO
escoriaFeO
FeO 8,285,71
3,201
Peso de la escoria: kgescoriaFeO
mm
escoriaFeO
escoria 6,28770,0
3,201
100% i)
Peso de SiO2: kgescoriaSiO
mm escoriaSiO 3,863,0*6,287100
%* 2
2
Moles SiO2: molkgM
mn
SiO
SiO
SiO 4,160
3,86
2
2
2
Peso S en gases: kgmmm mataStotalSgasesS 4,1786,1710,350
-
Peso SO2 en gases: kgM
Mmm
S
SO
gasesSgasesSO 8,35632
64*4,178* 2
2
Moles SO2 en gases: molkgM
mn
SO
gasesSO
SO 6,564
8,356
2
2
2
Volumen SO2 gases: 39,1244,22*6,54,22*
22mnV SOSO ii)
Moles de CuFeS2: molkgM
mn
CuFeS
CuFeS
CuFeS 4,551,183
1000
2
2
2
Moles de O2 oxidacin CuFeS2: molkgnn CuFeSCuFeSoxidacinO
7,22
1*4,5
2
1*
222
Moles de FeS oxidan: molkgnnn mataFeSCuFeSoxidanFeS
8,26,24,52
Moles FeS oxidacin FeS: molkgnn oxidanFeSFeSoxidacinO 2,42
3*8,2
2
3*
2
Moles O2 estequiomtrico:
molkgnnn FeSoxidacinOCuFeSoxidacinOtotalO 9,62,47,22222
Volumen O2 requerido: 36,1544,22*9.64,22*
22mnV OO ii)
Balance de calor:
Calor de entrada:
kcalnH
CuFeSmolcal
HHHHH
CuFeSreaccin
CuFeSSOFeSSCureaccin
065.119000.1
400.5*049.22*049.22)(
/049.22)016.75()567.86(*2
1)590.37()383.32(*
2
1
2
1*
2
1)(
2
222
12980
2
2980
2980
2980
2980
12980
kcalnFeOmolcalH FeOreaccin 359.314000.1
800.2*271.112*/271.112)( 2298
0
Calor total aportado por las reacciones: kcal -444.874rQ
kcalnSiOmolcalH FeOreaccin 480.11000.1
400.1*200.8*/200.8)( 23298
0
-
Calor de salida:
Calor calentamiento mata desde 298 a 1500 K
kcaln
QSCu
SCu 130.817,2*048.301000
*048.30 22
Calor calentamiento de la escoria desde 298 a 1500 K:
Calor calentamiento gases desde 298 a 1700 K:
Prdidas de calor:
oconcentradtkcalQ
QQQQQ
prdidas
gasesescoriamatarprdidas
/066.59418.104402.108988.172874.444
kcaln
Q FeSFeS 858.916,2*330.351000
*330.35
kcaln
QSiOFeO
SiOFeO 402.1084,1*430.771000
*430.77 22
*2
*2
kcaln
QSO
SO 418.1046,5*646.181000
*646.18 22
