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GARCIA MATTA MANUEL

Preguntas:

1- Un método muy frecuente de obtención de cobre, es el tratamiento de sulfuro de cobre (I) con oxígeno, proceso en el cual se libera el cobre metálico y se genera dióxido de azufre. Si se desean fabricar diariamente 40 toneladas de una aleación cobre-níquel, con un contenido en cobre del 18%. Calcule:

a. La cantidad diaria de mineral de cobre, con un contenido en sulfuro de cobre (I) del 32% que habrá que tratar, si el proceso de obtención del cobre transcurre con un rendimiento del 78%.

La reacción: 𝐶𝑢2 𝑆(𝑠) + 𝑂2 (𝑔) → 2𝐶𝑢(𝑠) + 𝑆𝑂2 (𝑔) ↑ 𝑎𝑙𝑒𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐶𝑢 − 𝑁𝑖: 18 % 𝐶𝑢 Producción: 40 tn/ día 18

Cobre en la aleación: (100) 𝑥(40 𝑡𝑛/𝑑í𝑎) = 7.2 𝑡𝑛/𝑑í𝑎 Rendimiento:

𝑡𝑛 𝑑í𝑎

7.2

0.78

𝑡𝑛

= 9.23 𝑑í𝑎

La cantidad de 1 mol de cobre: de la reacción. (

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢𝑆 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢 159 𝑔 𝐶𝑢2 𝑆 𝑡𝑛 𝑡𝑛 )𝑥( )𝑥( ) 𝑥 9.23 = 11.55 2 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢 63.5 𝑔 𝐶𝑢 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢2 𝑆 𝑑í𝑎 𝑑í𝑎

Rendimiento:

11.55

𝑡𝑛 𝑑í𝑎

0.32

𝑡𝑛

= 36.11 𝑑í𝑠 𝐶𝑢2 𝑆

b. Si todo el contenido de azufre en el mineral procesado se emitiera a la atmosfera como dióxido de azufre, ¿Cuáles serán las emisiones diarias de este compuesto a la atmosfera, expresada en kg SO2/día?

GARCIA MATTA MANUEL

De la reacción: 𝐶𝑢2 𝑆 + 𝑂2 → 2𝐶𝑢 + 𝑆𝑂2 Se tiene que; 1 𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢2 𝑆 64 𝑔 𝑆𝑂2 𝑡𝑛 𝑡𝑛 ( )𝑥 ( )𝑥 ( ) 𝑥 (11.55 𝐶𝑢2 𝑆) = 4.649 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢2 𝑆 159 𝐶𝑢2 𝑆 1 𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 𝑑í𝑎 𝑑í𝑎 = 4649 𝐾𝑔/𝑑í𝑎 𝑆𝑂2 c. ¿Cuál sería la concentración de este compuesto en los gases de emisión si se liberan a la atmosfera 6.2 x 104 Nm3 de gas por tonelada de mineral procesado? Expréselas en ppm y en mg SO2/Nm3.

Se tiene que: 6,2 𝑥 104 𝑁𝑚3 𝑔𝑎𝑠 ( ) 𝑥 (36.11 𝑡𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 = 223,882 𝑥 104 𝑁𝑚3 𝑔𝑎𝑠 𝑆𝑂2 ) 𝑡𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙

4649 𝐾𝑔 𝑆𝑂2 104 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝑆𝑂2 𝑥 ( ) = 2076,5 4 3 223.88 𝑥 10 𝑁𝑚 𝑆𝑂2 1 𝐾𝑔 𝑁 𝑚3 (

4649 𝐾𝑔 𝑆𝑂2 22.4 𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 103 𝑐𝑚3 103 𝑔 ) 𝑥 ( ) 𝑥 ( ) 𝑥 𝑥 ( ) ( ) 223.882 𝑥 104 𝑁𝑚3 1 𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 64 𝑔 1𝑙 1𝑔 → (

926,79 𝑐𝑚3 ) = 726.79 𝑝𝑝𝑚 𝑆𝑂2 𝑁𝑚3

2. La ecuación para la caída de presión debida a la fricción de los fluidos en una tubería es:

(2 puntos)

∆p = 2 f L ρ v2 D

Donde: ∆p = caída de presión v = velocidad L = longitud de la tubería ρ = densidad del fluido D = diámetro de la tubería a. ¿Es dimensionalmente consistente la ecuación?¿Cuáles son las unidades del factor de fricción f?

GARCIA MATTA MANUEL

b. Use las unidades del sistema del sistema ft-lb-seg para ∆p, L, ρ, v y D;¿ luego entonces es consistente la ecuación?

3. Desde un inicio se mezcla etano con oxígeno para obtener un gas que se forma de 80% de C2H6 y 20% de O2 que después es quemado con 200% de exceso de aire. El 80% de etano pasa a CO2, 10% a CO y 10% permanece sin quemarse. Calcule la composición del gas de escape (de combustión) sobre una base humeda. :

4. La siguiente ecuación es dimensionalmente inconsistente en la unidad especificada. Inserte un factor de conversión dimensionalmente apropiado para eliminar la inconsistencia.

m=CA

(2 puntos)

2

2ρ (-∆p)

1/2

1-(D2/D1)4 m = flujo, lb/s A2 = área de flujo, pie2 ρ = densidad, lb/pie3 ∆p = caída de presión, psi D = diámetro, pies C = constante adimensional 5. Realizar el balance de agua en una cuenca de un rio grande, incluyendo los procesos físicos. Explicar con detalle todo el proceso. (3 puntos)

GARCIA MATTA MANUEL

Fuente: Adaptado de Chow et al., 1988 -Se tendrá que explicar todo el proceso 6. Se nos da a conocer una ecuación en la cual nos indica la capacidad calorífica de CO2 gaseoso: Cp = 6.393 + 10.100T x 10-3 – 3.405T2 x 10-6 con Cp expresada en cal/(g mol) y T en K. Convertir la ecuación en una forma de modo que la capacidad calorífica sea expresada dentro del rango de la temperatura completo en: a- cal/(g mol) (°C) con T en °C y ∆T en ∆°C b- Btu/(lb mol) (°F) con T en °F y ∆T en ∆°F c- cal/(g mol) (K) con T en °F y ∆T en ∆°F J/(Kg mol) (K) con T en K y ∆T en ∆K ( 2 puntos)

7. Se tiene un mineral de pirita de hierro que contiene 85% FeS2 y 15% de ganga (suciedad inerte) se calcina con una cantidad de aire igual al 200% en exceso de aire de acuerdo con la reacción: ( 3 puntos)

GARCIA MATTA MANUEL

FeS2 + O2

Fe2O3 + SO2

Con el fin de producir SO2. Toda la ganga mas el Fe2O3 va a parar en el producto residual solido (escoria), cuypo análisis da 4% FeS2. Hallar : a- El calor de reacción estándar por kg de mineral. Datos: Componente: ∆H°f =

FeS2 (s) -42.520

Fe2O3(s) SO2(g) -196.500 -70.960

O2(g)

4𝐹𝑒𝑆2 + 11 𝑂2 → 2𝐹𝑒2 𝑂3 + 8𝑆𝑂2 Para calcular el aire en exceso se toma como base en la reacción, como si toda la pirita hubiese reaccionado para dar 𝐹𝑒2 𝑂3 a pesar que parte de 𝐹𝑒𝑆2 no lo hizo.

Se toma como base de calculo: 100 Kg de mineral Mineral F:

Profesor