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METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA DE IN

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METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA METALÚRGICA

PIROMETALURGIA II MET 3315 TECNOLOGÍA DE METALES NO FERROSOS

EJERCICIOS RESUELTOS

POR JAIME TACACHIRI CHOCAMANI Oruro Bolivia UNIV. TACACHIRI CHOCAMANI JAIME

METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES

2017 Contenido

Metalurgia del cobre Problemas resueltos Metalurgia de plomo Problemas resueltos Metalurgia del Zinc Problemas resueltos Metalurgia de plata Problemas resueltos Siderurgia Problemas resueltos

UNIV. TACACHIRI CHOCAMANI JAIME

METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES

OBJETIVOS DEL CURSO Comprender los fundamentos físicos y químicos de los procesos de extracción de metales a alta temperatura, con énfasis en la producción de cobre, plomo y zinc. Aprender a resolver problemas asociados a procesos pirometalurgicos, con comprensión de los diagramas de flujo y balances de materia y energía, para las principales operaciones involucradas en la extracción del metal. Realizar análisis de procesos para desarrollar diagramas de flujo e ingeniería conceptual en la extracción de cobre u otro metal.

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Problemas de balance masa en plantas de pirometalurgia Problemas de balance solido líquido en plantas de hidrometalurgia

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1. INCO – FLASH SMELTING Se debe procesar un concentrado de cobre mediante el proceso INCO para obtener una mata con 50 % de cobre en la mata. Para ello se alimenta al horno, a través del quemador, concentrado seco, aditivos y oxígeno técnico. Los productos de este proceso son mata de cobre, escoria y gases de proceso, que puede asumirse está libre de polvo. a) Para una tonelada de concentrado, calcular: a. La cantidad de mata producida, b. La cantidad y composición de escoria, c. La cantidad necesaria de aditivos. b) Calcular, a. Para el anterior proceso, la cantidad de oxígeno técnico necesario en Nm3, así como el volumen de gases producidos y su composición para una temperatura del gas de 1100°C (Asumir que el gas se comporta como gas ideal). b. El contenido de SO2 de los gases es posteriormente procesado en un 99.5 % para la producción de ácido sulfúrico mediante doble catálisis. Calcular el volumen en Nm3, de la cantidad de aire fresco requerido adicionalmente para la producción de ácido sulfúrico. DATOS: Concentrado: 63.4% CuFeS2; 28% FeS2; 7.3 %SiO2; 0.7% CaO; 0.6 % Al2O3 Oxígeno técnico: 95 % O2; resto N2. Mata de cobre: 50 % Cu; Recuperación: 94.5 % Escoria: FeO : SiO2 : CaO = 68.5 : 27 : 4.5 Asumir: que el hierro se encuentra con valencia 2 en la escoria y que ella no contiene azufre. Como aditivos se añade SiO2 y CaO. El “rendimiento” del oxígeno es de 90 %. Solución

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A) Para una tonelada de concentrado, calcular: a. La cantidad de mata producida, Mata: Cu2S, FeS

b. La cantidad y composición de escoria, Escoria: Cu2O; FeO; SiO2; CaO; Al2O3

Feconcentrado =Feescoria +Femata

SiO2 concentrado +SiO2 aditivos =SiO2 escoria

𝑆𝑖𝑂2 𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 = 41.256 𝑘𝑔𝑟

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METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES 𝑆𝑖𝑂2 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑟𝑖𝑎 = 1000 ∗ 0.073 + 41.256 = 114.256 𝑘𝑔𝑟 CaO concentrado +CaOaditivos =CaOescoria

𝐶𝑎𝑂𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 = 12.043 𝑘𝑔𝑟 𝐶𝑎𝑂𝑒𝑠𝑐𝑜𝑟𝑖𝑎 = 1000 ∗ 0.007 + 12.043 = 19.043 𝑘𝑔𝑟 𝐴𝑙2𝑂3 = 0.006 ∗ 1000 = 6 𝑘𝑔𝑟

Hallando su composición de escoria Escoria kgr

%

Cu2O

13.587

3.07

FeO

289.872

65.47

SiO2

114.256

25.61

CaO

19.043

4.30

Al2O3

6

1.35

Total

442.758

100%

𝑒𝑠𝑐𝑜𝑟𝑖𝑎 = 442.758 𝑘𝑔𝑟 c. La cantidad necesaria de aditivos. 𝑆𝑖𝑂2 𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 = 41.256 𝑘𝑔𝑟 𝐶𝑎𝑂𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 = 12.043 𝑘𝑔𝑟 𝑎𝑑𝑖𝑡𝑣𝑜𝑠 = 53.299 𝑘𝑔𝑟 B. Calcular, a. Para el anterior proceso, la cantidad de oxígeno técnico necesario en Nm3, así como el volumen de gases producidos y su composición para una temperatura del gas de 1100°C (Asumir que el gas se comporta como gas ideal). UNIV. TACACHIRI CHOCAMANI JAIME

METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES Otecnico =Ogases + Oescoria Sconcentrado =Smata+Sgases

Oescoria =OFeO + OCu2O

𝑂𝑡𝑒𝑐𝑛𝑖𝑐𝑜 = 261.820 + 65.936 = 327.756 𝑘𝑔𝑟

Gases: SO2; O2 y N2

a T=1100 C =1373 K

Gases

V m3

%volumen

SO2

921.741

82.49

O2

128.207

11.47

N2

67.478

6.04

Total

1117.426

100%

b. El contenido de SO2 de los gases es posteriormente procesado en un 99.5 % para la producción de ácido sulfúrico mediante doble catálisis.

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METALURGIA DEL COBRE, PLOMO, ZINC, ORO Y PLATA, SIDERURGIA Y OTOS METALES Calcular el volumen en Nm3, de la cantidad de aire fresco requerido adicionalmente para la producción de ácido sulfúrico. 2𝑆𝑂2 (𝑔) + 𝑂2 (𝑔) = 2𝑆𝑂3 (𝑔)

Libro completo se tiene un costo de 50 Bs

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