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Laboratorio de Procesos Metalúrgicos “FUSIÓN DE UN MINERAL” Laboratorio N° 1

Integrantes:

Profesor: Huere Anaya, Luis

2018-II I.

OBJETIVOS ● Reconocer a la pirometalurgia como un proceso que emplea altas temperaturas para extraer los metales de interés que están contenidos en un mineral sulfurado.

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● Explicar la necesidad de emplear compuestos químicos sólidos, fundentes, para reducir la temperatura de fusión de un mineral. ● Operar en forma segura a nivel de laboratorio, un horno para fusión de metales, así como poder identificar sus componentes básicos. II.

PROCEDIMIENTO Pesar el mineral y ponerlo en una bolsa de polietileno

Pesar el fundente en una bolsa de polietileno.

Añadir 4 g de reductor en la bolsa y mezclar todo el contenido. Para luego colocarlo dentro de un crisol.

Colocar el crisol en el horno

Luego de 1 hora retirar el crisol del horno.

Finalmente vaciar el material fundido en la lingotera

III.

CÁLCULOS Y RESULTADOS Para la fundición: Masa del mineral

120 g

Masa del fundente

30 g 2

Masa de harina

4g

Finalmente: Masa del régulo

62.25 g

IV.

RECOMENDACIONES - Realizar el vaciado de forma lenta, pero sin interrupciones para que la formación del régulo sea la adecuada, de modo que sea compacto. - Separar la escoria del régulo cuidadosamente haciendo golpes suaves con un martillo. - Mezclar adecuadamente el fundente, mineral y harina para que la fundición sea homogénea.

V.

OBSERVACIONES - La escoria formada sobre el régulo, tiene una apariencia vidriosa que es frágil al ser golpeada. - Al ingresar el crisol con la mezcla para fundición al horno, la temperatura era cercana a los 1000°C y no la temperatura que se necesitaba, sin embargo, aunque la termocupla señala una temperatura menor, el horno ya se encontraría en la temperatura promedio. - El escape de gases despide un humo de color casi inobservable, esto no señala que la de combustión que se efectúa en el horno es lo más cercana a una reacción completa.

VI.

CONCLUSIONES - En la pirometalurgia se aplican procesos utilizando el calor para la obtención de metales por refinación. 3

-

Es necesario el uso de los fundentes ya que de esta forma se estaría usando una menor cantidad de energía; estos procesos se llevan a cabo en plantas en donde la fundición se realiza a grandes escalas y por lo tanto se estaría ahorrando una mayor cantidad de dinero. Aparte de que agiliza el proceso de cambio de estado. - debido a la alta densidad que posee el plomo (metal denso), deducimos que por ello este se encuentra en la parte inferior del material obtenido. - Los implementos de seguridad que utilizamos a la hora de retirar el material fundido del horno son de gran importancia, ya que actúan como es un aislante térmico. VII.

CUESTIONARIO 1) Investigue y explique para qué sirven los fundentes empleados en la pirometalurgia para la fusión de los minerales Los fundentes se utilizan para aumentar la eficiencia en la fundición, conversión y refinación ya que mejoran las propiedades fisicoquímicas de la escoria modificando su composición química al reducir la temperatura de solidificación.

2) Se requiere preparar un lecho de fusión que se procesará en un horno de fusión directa para extraer Pb, cuya mezcla debe tener los siguientes índices metalúrgicos:

𝐶𝑎𝑂 = 0.95 𝑆𝑖𝑂2

𝐹𝑒𝑂 = 1.20 𝑆𝑖𝑂2

𝐹𝑒𝑂 = 11%

● Se dispone de un concentrado cuya composición es: 4

H2O= 7% CaO= 1% Pb=51% S=21% SiO2=3.5% Fe=12.83 (como FeO)

● Se dispone de fundentes: A) Caliza (CaCO3): Humedad= 5% CaO= 51%……………..(Fundente 1) B) Sílicato (SiO2): Humedad=4% C) Pirita (FeS2): Humedad= 9%

SiO2=93% ………………..(Fundente 2) Fe= 40%........................ (Fundente 3)

- Se requiere calcular por cada 100 toneladas de lecho de fusión cuantas toneladas de cada fundente se requiere emplear y su composición final (en Pb, S, CaO, SiO2, Fe y humedad). Si el 11% de la mezcla pertenece al FeO, entonces podemos obtener la cantidad de CaO y SiO2: 𝐶𝑎𝑂 = 8.71 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠

(𝑌1)

𝑆𝑖𝑂2 = 9.17 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 (𝑌2) 𝐹𝑒 = 11 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 (𝑌3)

𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 (𝑋)

Realizamos un balance por componente:

0.89𝑋 + 𝑌1 + 𝑌2 = 89 5

0.01𝑋 + 0.51𝑌1 = 8.71 0.035𝑋 + 0.93𝑌2 = 9.17 0.1283𝑋 + 0.4𝑌3 = 11

Despejando: 𝑌1 = 17.08 – 0.02𝑋 𝑌2 = 9.86 − 0.04𝑋 𝑌3 = 27.5 – 0.32𝑋 Remplazando:

0.89𝑋 + 𝑌1 + 𝑌2 = 89 0.89𝑋 + (17.08 − 0.02𝑋) + 𝑌2 = 89 0.89𝑋 + (17.08 − 0.02𝑋) + (9.86 − 0.04𝑋) = 89 0.89𝑋 − 0.02𝑋 − 0.04𝑋 = 62.06 0.83𝑋 = 62.06 𝑋 = 74.77 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜

Otra vez reemplazando:

𝑌1 = 17.08 – 0.02𝑋 𝑌1 = 15.58 (𝐹𝑢𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 1)

𝑌2 = 9.86 − 0.04𝑋 𝑌2 = 6.87 (𝐹𝑢𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 2)

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𝑌3 = 27.5 – 0.32𝑋 𝑌3 = 3.57 (𝐹𝑢𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 3)

Calculamos la composición de la mezcla final: Para el plomo: En el concentrado esta como 51% del total, entonces:

𝑃𝑏 = 74.77 ∗ 0.51

𝑃𝑏 = 38.1327 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 Para el azufre: En el concentrado esta como 22% del total, entonces:

𝑆 = 74.77 ∗ 0.22

𝑆 = 16.4494 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠

Para el óxido de calcio: En el concentrado está a 1% del total y en el primer fundente está a 51% del total, entonces: 𝐶𝑎𝑂 = 74.77 ∗ 0.01 + 15.58 ∗ 0.51 𝐶𝑎𝑂 = 8.6935 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 Para el SiO2: Esta en el concentrado con 3.5% y en el segundo fundente con 93%, entonces: 𝑆𝑖𝑂2 = 74.77 ∗ 0.035 + 6.87 ∗ 0.93

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𝑆𝑖𝑂2 = 9 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 Para el hierro: Esta en el concentrado con 12.83% y en tercer fundente con 40%, entonces: 𝐹𝑒 = 74.77 ∗ 0.1283 + 3.57 ∗ 0.4 𝐹𝑒 = 11.02 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 Para la humedad: Esta en el concentrado con 7% y en los tres fundentes, entonces: 𝐻2𝑂 = 74.77 ∗ 0.07 + 15.58 ∗ 0.05 + 6.87 ∗ 0.04 + 3.57 ∗ 0.09 𝐻2𝑂 = 6.609 - Ahora sacamos la composición porcentual: 𝑃𝑏 = 42.42% 𝑆 = 18.3% 𝐶𝑎𝑂 = 9.67% 𝑆𝑖𝑂2 = 10.01% 𝐹𝑒 = 12.25% 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 7.35%

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