Problemas de siderurgia l

1) Calcinando CaCO3 obtenemos 8 litros de CO2 medidos a 27°C y a 2 atmosferas,

¿cuantos gramos de carbonato se han calcinado sabiendo que se trata de un

mineral imputo del 70% de riqueza?

Solución:

100 g[CaCO3]+calor→22,4 [CO2]+CaO

Para saber que volumen ocupan en condiciones normales los 8 litros recogidos a

27°C y a 2 atmosferas, aplicamos la ecuación general de los gases:

P1×V 1

T 1=

P2×V 2

T 2→V 2=V 1×

P1

T 1×

P2

T 2

V 2=8× 21× 273

300=14,56

Si:

22,4 l CO2→100gr CaCO3

14,56 lCO2→x gr CaCO3

x=100×14,5622,4

=65 gr deCaCO3

Riqueza de la caliza es 70%:

CaCO3=65×100

70=92,85gr deCaCO3al 70 %de riqueza

2) Se desean analizar una caliza; se pesan 3 gramos de la misma y se atacan con

HCl obteniéndose 0,5 litros CO2. Calcular la riqueza de la caliza.

Solución:

100 gr [CaCO3]+2HCl→22,4[CO2 ]+CaCl2+H 2O

100 gr deCaCO3→22,4 l deCO2

3 gr deCaCO3→xl deCO2

x=3×22,4100

=0,672l deCO2

Pero se obtiene 0.5 litros de CO2:

%CO2=0,5000,672

×100=74 %

3) El análisis de una piedra caliza es el siguiente: CaCO3 = 94,52%; MgCO3 =

4,16%; insolubles = 1.32%.

a) ¿Cuantas libras de CaO podrán obtenerse de 4 toneladas de piedra caliza?

b) ¿Cuántas libras de CO2 se desprenden por cada libra de piedra caliza?

Solución:

a) Pesos atómicos: Ca =40; C =16; Mg = 24

Pesos moleculares: CaCO3 = 100; CaO = 56; MgCO3 = 84; CO2 = 44

Suponiendo que sean toneladas cortas:

1 tonelada corta = 2000 libras

CaO proveniente de CaCO3:

CaCO3=CaO+CO2 (1)

piedra caliza=4×2000=8000 libras

CaCO3=8000×0,9452=7561,6 lbs

Entonces:

CaO=7561,6( 56100 )=4234,5 lb s

b) Descomposición del MgCO3

MgCO3=MgO+CO2 (2)

CO2(total)=CO2(1)+CO2(2)

1 lbde piedra caliza :

CaCO3=0,9452lbs

MgCO3=0,0416 lbs

CO2( total)=0,9452( 44100 )+0,438

CO2desprendido=0,438 lbslb

de piedra caliza .

4) El arrabio producido en un alto horno sale libre de humedad, pero al analizarlo

se encontró que contenía: Fe = 84,72% en peso, C = 3,15; Si = 1,35%; Mn =

0,72%; H2O = 10,06% ¿cuál será el peso del hierro al salir del horno?

Solución:

Base de cálculo: 100 kg de arrabio húmedo

Arrabio seco: 100 – 10,06 = 89,94 kg

% en peso de Fe = ( 84,7289,94 )×100=94,16 % peso

5) Una aleación que contiene Fe (54,7% en masa), Ni (45,0%) y Mn (0,3%) tiene

una densidad de 8,17 gr/cm3.

a) ¿Cuántos moles de hierro hay en un arrabio solido de aleación que mide

10cm*20cm*15cm?

b) ¿Cuántos átomos de Mn hay en la mitad del bloque que se menciona?

Solución:

a) Volumen de arrabio = 10*20*15 = 3000 cm3

Densidad: ρ=mv

=8.17 grcm3

Masa del arrabio: ρ×v=(8,17 grcm3 ) (3000 cm3 )=24510gr

Peso del Fe = (24510gr de aleación) (0,547 Fe) = 13406,97 gr Fe

13406,97 gr Fe( 1mol Fe55,845 gr )=240,075mol Fe

b) Consideremos que el bloque es uniforme la mitad del bloque tiene 1500 cm3

Entonces su masa seria: 24510gr

2=12255 gr

La cantidad de Mn en esta proporción: (12255) (0,003)= 36,765 gr Mn

0,67mol Mn×(6,023× 1023 atomos1molMn )=4,03×1023atomos

2. ¿Cuántos m3 de aire se necesitan para la combustión completa de una tonelada de carbón? Se supondrá que el aire contiene un quinto de su volumen en oxígeno. Solución:

Considerando que el carbón está, básicamente, compuesto de carbono, podemos

plantear la siguiente ecuación estequiometria:

que representa la combustión completa de un mol de carbono. Puesto que nos

solicitan el consumo de oxígeno expresado en metros cúbicos, tendremos en

cuenta la equivalencia en volumen de un mol de cualquier sustancia gaseosa,

simplificando a condiciones normales de presión y temperatura. De ese modo

podemos plantear:

Si 12 g de Carbón(o) reaccionan con 22,4 litros de Oxígeno 106 de Carbón(o) reaccionarán con X litros de Oxígeno.

De donde resulta que los metros cúbicos de oxígeno necesarios serán: 1866,66. Si

suponemos que el aire contiene (1/5) de su volumen de oxígeno, tendremos

finalmente que: 1866,66 x 5 = 9333,33 son los m3 de aire para la combustión

completa de una tonelada (106 g) de carbón.