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• Lito Saul Fernandez Quispe

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PROCESOS METALÚRGICOS INFORME DE LABORATORIO N°2

CALCINACIÓN Y TOSTACIÓN DE MINERALES REALIZADO POR:  Rivas, Bryan  Fernández, Saul  Ancieta, Ana  Porras, Diana

SECCIÓN: C1 – 5 – C

DOCENTE: Huere Anaya, Luis Clemente

FECHA DE REALIZACIÓN: 3 de setiembre FECHA DE ENTREGA: 16 de setiembre

2019 - II

1. OBJETIVOS  Obtener oxido de calcio a partir de carbonato de calcio por efecto de la temperatura  Obtener calcina (mineral tostado)  Observa los efectos del tiempo y el tamaño de grano  Determinar la cinética de reacción en función de los parámetros medidos

2. PROCEDIMIENTO

3. CALCULOS Proceso de Calcinación De las siguientes reacciones se obtendrá la masa de los productos formados: CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) Mediante la estequiometria (se asume pureza al 100%) se obtuvieron las masas de: Masa de CaO: 26 g CaCO3(s) ×

56 𝑔 𝐶𝑎𝑂 100 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠)

= 14.56 g CaO

Masa de CO2: 26 g CaCO3(s) ×

44 𝑔 𝐶𝑂2 100 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠)

= 11.44 g CO2

Durante la experiencia de la calcinación, se obtuvieron los siguientes datos: Tabla1: tiempo y masas durante el proceso de calcinación Tiempo (min)

Masa del crisol (g)

Masa del crisol + mineral (g)

Mineral (g)

Masa de CaO (g)

Masa de CO2 (g)

0

473.68

499.68

26

14.56

11.44

20

473.68

497.57

23.89

13.3784

10.5116

40

473.68

494.31

20.63

11.5528

9.0772

60

473.68

490.99

17.31

9.6936

7.6164

80

473.68

489.42

15.74

8.8144

6.9256

50

473.68

488.00

14.32

8.0192

6.3008

Para saber la cantidad de productos formados: Moles totales de CaCO3 1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 26 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 × = 0.26 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 100 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) Moles formadas de CaCO3 1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 (26 − 23.89) 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 × = 0.0211 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 100 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) Porcentaje de CO2 eliminado 0.0211 % 𝐶𝑂2 = 𝑥100 = 8.1154 % 0.26 Porcentaje de CO2 no eliminado % 𝐶𝑂2 𝑛𝑜 𝑒𝑙𝑖𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 = 100 − 8.1154 = 91.8846 % A continuación, se muestra una tabla con los resultados de los cálculos anteriores Tabla N°2: resultados de los cálculos anteriores Tiempo (min)

Mineral (g)

Mol total

Mol formado

% CaO formado

%CO2 eliminado

%CO2 no eliminado

0

26

0.26

0

0

0

100

20

23.89

0.239

0.021

0.158

8.832

91.168

40

20.63

0.206

0.054

0.465

26.030

73.970

60

17.31

0.173

0.087

0.896

50.202

49.798

80

15.74

0.157

0.103

1.164

65.184

34.816

100

14.32

0.143

0.117

1.457

81.564

18.436

Figura N1: %CaO formado vs Tiempo

1.457

%CaO formado

1.164 0.896

0.465

0.158 0

0

20

40

60

80

100

120

Tiempo Figura N2: %CO2 eliminado vs Tiempo 90

81.564

80 65.184

% CO2 eliminado

70 60

50.202

50 40 26.030

30 20 8.832 10

0

0 0

20

40

60

80

100

120

Tiempo FiguraN3: %CO2 no eliminado vs Tiempo 120 100

% CO2 no eliminado

100

91.168 73.970

80 60

49.798 34.816

40

18.436 20 0 0

20

40

60

Tiempo

80

100

120

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

5. CONCLUSIONES  Se realizo el proceso de neutralización inorgánica.  Se realizo los cálculos estequiométricos respectivos.  No se llegó a la cristalización debido a los errores cometidos en el transcurso del proceso.

6. CUESTIONARIO CUESTIONARIO

a. Graficar con los datos obtenidos:

b.

% de CaO formado vs. Tiempo % 𝐶𝑂2 eliminado vs. Tiempo % 𝐶𝑂2 no eliminado vs. Tiempo Con los datos obtenidos encontrar el orden y la velocidad de reacción. Emplear los gráficos

% de conversión 14

12

% CaO

10 8

y = 0.1202x + 1.313 R² = 0.9621

6 4 2 0

0

20

40

60

80

100

120

Tiempo

c. Describir el proceso práctico de Calcinación realizado en el laboratorio. Calcular el porcentaje de conversión y peso de productos en cada tiempo, considerando que el mineral inicialmente tiene 2% de humedad. En el proceso de calcinación sale agua libre, esta agua que esta débilmente unida y el agua química vigorosamente unida. Esta sustancia se descompone en 𝐶𝑂2y 𝐻2 𝑂. El O se desprende encima de los otros elementos. El N con el oxígeno forman óxidos volátiles y los elementos simples de la materia orgánica que padecen un

proceso de transformación química. La calcinación de la caliza se da a una temperatura mayor a 900°C descomponiéndose mediante calor. La calcinación, es la descomposición de un compuesto mediante el calor dado por un agente externo; ejemplo de compuesto: carbonato, sulfato, óxidos o sulfuros dobles. El producto de éste método mayormente es un óxido sólido ya que durante la calcinación no existe fusión ni volatilización Tiempo (min) 20 40 60 80 100

%CaO 3.01 6.27 9.59 11.16 12.58

% de conversión 14 12

% CaO

10

8 y = 0.1202x + 1.313 R² = 0.9621

6 4 2 0

0

20

40

60

80

100

120

Tiempo

d. Como se podría favorecer la formación de CaO? Explique qué variables operativas se debería modificar y su repercusión Para favorecer la formación de CaO se debe tener encuenta que no ocurra un exceso de formación 𝐶𝑂2, debido a que la constante de equilibrio será igual a la presión de 𝐶𝑂2 y la reacción se detiene, por ellos se debe mantener el 𝐶𝑂2bajo y se debe llegar a una temperatura de 850 a 950°C, ya que la temperatura incrementara la velocidad de reacción.

7. BIBLIOGRAFIA -

Kalpakjian, S. y Schmid, S. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología de la Pirometalurgia. Pearson Education: México D.F.

-

Habashi, F. (2002). Textbook of Pyrometallurgy. Québec: Canada.