Aglomeracion, Calcinacion y Fundicion de Oro y Plata

LABORATORIO DE PIROMETALÚRGIA AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓN Y FUNDICIÓN DE ORO-PLATA ESCUELA DE INGENIERIA METALÚRGIA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓNY FUNDICIÓN DE ORO- PLATA

PRESENTADO POR:

López Plata Yelitza Karen cod: 2042028 Jiménez Cerro Shardaine Johana cod: 2051630 Vega Pineda Gustavo Andrés cod: 2006051

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUIMICASESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA 2010

AGLOMERACIÓN, CALCINACIÓNY FUNDICIÓN DE ORO- PLATA


PRESENTADO POR:

López Plata Yelitza Karen cod: 2042028 Jiménez Cerro Shardaine Johana cod: 2051630 Vega Pineda Gustavo Andrés cod: 2006051

PRESENTADO A:INGENIERO JOHN FREDDY PALACIOS

LABORATORIO DE PIROMETALURGIA

Grupo: A

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUIMICASESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA, 2010


OBJETIVOS GENERALES

• Aplicar los procedimientos para la aglomeración de minerales, peletización y briquetización y determinar las variables que influyen en estos procesos.

• Realizar un estudio termodinámico y cinético de la calcinación del carbonato de calcio y de un mineral lateritico de Fe-Ni.

• Describir las variables cinéticas y termodinámicas del proceso de la calcinación, de mineral aglomerado en forma de pellets y briquetas.

• Conocer el proceso de tostación de minerales y analizar sus características químicas, termodinámicas y cinéticas.

• Practicar la construcción y uso de diagramas termodinámicas (diagrama de Ellingham) y de potencial químico (diagrama de Kellogg).

• Determinar la ley de oro y plata de un mineral de oro mediante el análisis por fundición (ensayo al fuego).

• Observar la influencia de la presencia de sulfuros sobre los resultados del ensayo al fuego.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Analizar las diferencias que presentan un proceso de briquetización y uno de peletización, como varían las propiedades en estos procesos, para entender el por qué uno de los dos es más usado en la industria.

• Realizar la determinación de oro y plata mediante ensayo al fuego, después de la fundición observar la escoria y el botón obtenidos.

INTRODUCCIÓN:


Con el propósito de aprovechar los finos de un mineral en un proceso, se debe acudir a un método conocido como la aglomeración. La aglomeración surge de la necesidad de evitar la manipular finos de un mineral, este método consiste en compactar las partículas finas de mineral transformándolas en trozos más gruesos, con el fin de facilitar sus características de procesamiento, manipulación y transporte; entre los principales procesos de aglomeración que tenemos en la actualidad están la Sinterización, la briquetización y la peletización. Cada proceso como tal posee sus características primordiales y diferenciales, que llevan a determinar que método de aglomeración se acomoda a las necesidades requeridas y a las posibles variables de operación.La Sinterización es un proceso de calentamiento de minerales finos a temperaturas altas, sin que se produzca la fusión completa (sino incipiente) en donde las partículas sólidas se unen por crecimiento de cristales y por la formación de fase fundida. La briquetización se entiende como un proceso de prensado del material con el objeto de obtener trozos de igual forma y dimensión con la adicción de materiales aglomerantes. En cuanto a la peletización consiste en la formación de esferas a temperatura ambiente en un tambor o un disco rotatorio (disco Peletizador).

El proceso se aplica generalmente a concentrados, y es llevado a cabo con la adición de un aglomerante que puede ser bentonita, agua, cemento y cal.Con los aglomerados de materiales finos se estudia los diferentes factores predominantes para llevar a cabo el proceso de pre reducción del mineral en un horno; una de las variables de mayor influencia en el trabajo de mineral laterítico es la temperatura de pre reducción, que para este caso en particular se mantiene entre 900º y 1000ºC, otras variables de importancia son la granulometría del mineral, granulometría del carbón, tiempo de residencia y la atmósfera reductora presente.

La aglomeración de minerales industriales ha proliferado favorablemente debido al aprovechamiento de las nuevas tecnologías que posibilitan una modificación de las propiedades físicas y/o químicas de los minerales, mejorando sus características para su posterior manipulación. Este proceso se aplica a polvos resultantes de los procedimientos de reducción de tamaño. Actualmente, en el país se están consumiendo importantes cantidades de productos aglomerados a base de minerales como carbonatos, yeso y arcillas. Por otra parte la calcinación es un proceso químico e industrial en el que se calienta un material, sin fundirlo, con el fin de eliminar sus componentes volátiles. La calcinación es importante industrialmente en la obtención de cal a partir de la caliza y en la fabricación de cemento Pórtland. También es la primera etapa para extraer los metales de sus menas.

La Aglomeración es un proceso mediante el cual las partículas finas de un mineral sometido previamente a un proceso de trituración o reducción y homogenización de tamaño son transformadas mediante fusiones parciales obteniendo una estructura con resistencia mecánica y porosidad mayor


diferente a la inicial, al mismo tiempo que un mejoramiento en la manipulación, transporte y almacenamiento debido a su tamaño y forma homogénea.

La práctica mostrará el proceso de aglomeración en forma de pellets y briquetas de un mineral lateritico y su posterior calcinación, así como la calcinación de la piedra caliza; discutiendo principalmente la termodinámica y cinética del transcurso de la calcinación y sugiriendo un posible modelo cinético que se adecue a los datos suministrados.

El método de ensayo a fuego consiste en producir una fusión de la muestra usando reactivos fundentes adecuados para obtener dos fases líquidas: una escoria constituida principalmente por silicatos complejos y una fase metálica constituida por plomo, el cual colecta los metales nobles de interés (Au y Ag). Los dos líquidos se separan en dos fases debido a su respectiva inmiscibilidad y gran diferencia de densidad, éstos solidifican al enfriar. El plomo sólido (con los metales nobles colectados) es separado de la escoria como un régulo. Este régulo de plomo obtenido es oxidado en caliente en copela de magnesita y absorbido por ella, quedando en su superficie el botón de oro y plata, elementos que se determinan posteriormente por método gravimétrico (por peso) o mediante espectroscopia de absorción atómica.

La literatura Pirometalúrgica nos da una limitada información publicada acerca de la fundición de este tipo de materialesy esto fue uno de los motivos por el cual realice un estudio de Optimización con el cual pudiera conocer más acerca de proceso. Este estudio lo efectué en una mina de Oro en el Perú. Los datos y resultados presentados demuestran que es un proceso controlable y no es empírico.

El principal objetivo para preparar y presentar este trabajoes de suministrar una fuente de información no solo teórica, sino práctica en la fundición de precipitados de Merrill-Crowe y así proveer un punto de partida que conduzca al cálculo del fundente adecuado para procesar otros precipitados con características diferentes.

El trabajo se enfocó en describir tanto el proceso metalúrgico general y el proceso en Refinería, Algunos aspectos teóricos en la fundición de precipitados de Oro y Plata, Desarrollode la Optimización, Resultados, Conclusiones y Referencias Bibliográficas.

Palabras Clave: Oro, Fundición, Precipitados, Pirometalurgia, Merrill-Crowe, Escoria, Doré, Fundente

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http://es.wikipedia.org/wiki/Silicato

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MARCO TEÓRICO

AGLOMERACIÓN:

La aglomeración de minerales es un proceso que se realiza mezclando el mineral con cantidades especificas de agua, un aglomerante, en un determinado tiempo, y en equipos definidos según el proceso de tal manera que las partículas de menor tamaño se junten a las más grandes, para tener como resultado sólidos aglomerados llamados “pellets o briquetas”, que se caracterizan por estar adheridos fuertemente, y tener propiedades diferentes a las del mineral inicial, con lo cual se logra un mejoramiento en la manipulación, transporte y almacenamiento.Los aglomerantes que se pueden usar en minería son: cal, cemento, más comúnmente utilizado en la industria de la construcción, magnesia, Dolomita calcinada, cloruro de calcio, floculantes, estos últimos muy usados para aumentar la velocidad de sedimentación de partículas en concentrados


minerales, de los cuales los mejores aglomerantes son el cemento portland y la cal, el cemento es el aglomerante que mejores resultados ha dado, formando aglomerados estables y fuertes, La cal es un buen aglomerante aunque con propiedades menores que el cemento, se prefiere este último por el mayor costo de cal, y por que la cal produce aglomerados más fuertes. Los aglomerantes deben reunir las siguientes Características: Deben servir como medio de adherencia entre partículas, No debe contaminar, no debe interferir ni reaccionar cuando se realice el proceso Debe tener Una granulometría fina, para ocupar los volúmenes vacíos entre partículas. Debe ser económico, y estar al alcance del consumidor.El proceso de aglomeración puede ser realizado mediante: Peletización Briquetización Sinterización Nodulización.

PELETIZACIÓN:

La peletización es un proceso que consiste en la aglomeración del mineral finamente molido o un concentrado por la adición de aglomerantes y determinada cantidad de agua para darle forma de partículas esféricas (Pellets verdes) los cuales son endurecidos por cocción. La Peletización tiene gran aplicación en el caso de materiales en forma de partículas muy finas, y se realiza en dos etapas: Formación de pellets verdesSe lleva a cabo por un rolado o boleo, añadiendo agua y algún aglomerante, el cual puede ser un mineral arcilloso (bentonita) cal, sales o algún material orgánico. El rolado se basa en el principio de que el agua en los poros que quedan entre las partículas de mena tiene una fuerza capilar que pega a las partículas. Esta fuerza es proporcional al área superficial total de las partículas por lo que aumenta al disminuir el tamaño de partícula. El rolado se efectúa en un tambor o sobre un disco rotatorio y el proceso es similar a la formación de bolas de nieve móviles en la pendiente de un cerro. Generalmente, los pellets se rolan hasta un tamaño entre 10 y 30 mm según la necesidad.Un cocimiento de los pellets a temperaturas entre 1200˚C y 1300˚C.


Los pellets verdes poseen suficiente resistencia como para ser transportados. Durante el proceso de cocimiento, el agua se evapora y los pellets se desmoronarían si no fuera por los aglomerantes. Estos le confieren a los pellets resistencia suficiente como para soportar el calentamiento desde la temperatura ambienta hasta los 1200 y 1300˚C, la cual es necesaria para que se endurezcan por Sinterización.

COMPOSICIÓN DE LOS PELLETS:

Los pellets están formados por mineral de hierro más una ganga, la cual está compuesta por minerales tales como; Hierro, oxido de sílice, alúmina (Al2O3), oxido de calcio (CaO), oxido de magnesio (MgO), fósforo, azufre y magnesio, todos en diferentes proporciones, siendo el de mayor predominio el Fe, ya que este representa la parte valiosa del producto. Los demás minerales representan el porcentaje restante. En cuanto al fósforo y el azufre existen en dosis adecuadas ya que de lo contrario perjudicarían las propiedades de los pellets y debilitaría la estructura del hierro.

ADITIVOS Y AGLOMERANTES USADOS EN PELETIZACIÓN:

Aditivos: Son sustancias que agregadas al mineral fino de hierro modifican la composición química de los pellets, y proporcionan buenas propiedades mecánicas que repercutirán en el comportamiento de los pellets en el proceso de endurecimiento. Los objetivos de estos compuestos son: Promover y facilitar la granulometría del mineral. Aumentar la resistencia a la comprensión y mejorar las propiedades de los pellets verdes. Preparar pellets autos fundentes. Aumentar la temperatura de desintegración.

Aglomerantes:Son sustancias orgánicas e inorgánica que al ser mezcladas con sólidos en forma de polvo o granular forman aglomerados en forma de briquetas y pellets. El aglomerante necesario depende de las características del producto


requerido. Se debe establecer las especificaciones del aglomerado, ya que la resistencia, los costos de aglomeración y la necesidad de ser resistentes al agua, dependen de la selección de aglomerantes utilizados en la producción de pellets, aunque pueden no ser efectivos para briquetas o viceversa. Los aditivos y aglomerantes usados son:BentonitaCal hidratadaDolomita, Sílice, Carbón y Calizas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMACIÓN DE PELLETS:

AlimentaciónSe debe ubicar en un sito tal que el mineral que se adiciona no salga con los peletes que se descargan.

Adición de aguaAl adicionar agua en forma adecuada, esta humedece los núcleos que viajan alrededor del disco, recogiendo más finos de la alimentación que entra, al rodar ellos se adhieren más fuertemente, adquiriendo bolas de mayor resistencia.

Inclinación del disco Peletizador:La inclinación es determinada por el ángulo de reposo del mineral, este ángulo debe ser siempre mayor que el ángulo de reposo de las partículas para que estas puedan rodar.

La resistencia de los pellets depende del grado al cual han sido compactados, es decir durante el movimiento a lo largo del plano inclinado, dicha resistencia aumenta inversamente proporcional con el ángulo de inclinación del disco ya que está relacionada con la variación de la componente vertical de la fuerza de gravedad. Y se debe tener muy en cuenta que el valor máximo del ángulo para cada material nunca debe sobrepasarse ya que el proceso se vuelve muy sensitivo, el material puede adquirir un carácter de cascada desorganizando el flujo y terminando con una mezcla no peletizada. Velocidad de rotación del disco;La velocidad puede ser optimizada para cada material, velocidades excesivas reducen la eficiencia de la peletización y deben evitarse, además pueden ocasionar el rompimiento de los pellets, debido al impacto entre ellos y a la pared del disco. Aditivos

BRIQUETIZACIÓN:


Este proceso de aglomeración de minerales se basa en la compactación de partículas finas por medio de presión, y la adición de un aglomerante. Este aglomerante puede ser inorgánico (cal, cemento, arcilla o sales metálicas) o puede ser orgánico (petróleo, alquitrán).Al utilizarse cal o cemento como aglomerante las briquetas pueden ser endurecidas a temperatura ambiente y en el caso de la cal mediante un tratamiento usando dióxido de carbono, y Cuando la arcilla es usada como aglomerante las briquetas son endurecidas mediante cocimiento.Este proceso se puede aplicar a carbón, pero debido al desgaste de la briqueteadora, resulta ser relativamente costoso y por eso no es ampliamente usado.

SINTERIZACIÓN:

La Sinterización es un importante método de tratamiento de menas que se puede definir como “la aglomeración de partículas finas y sueltas en una masa compacta y porosa mediante fusión incipiente originada por el calor producido por combustión dentro del mismo mineral”. En general, se aplica solo cuando la temperatura a que se verifica la aglomeración es inferior al punto de fusión de cualquiera de los constituyentes. La cohesión se efectúa por el entrecruzamiento o soldadura de los cristales que se verifica en las partes superficiales de las partículas en contacto, debido a la difusión de los átomos a esas temperaturas y por la unión real de las partículas por la acción de las fuerzas superficiales.

El material a sinterizar, junto con el combustible suficiente para alcanzar el calor necesario de Sinterización, se coloca en un lecho sobre el que se hace pasar aire. El material arde y la Sinterización del mineral se realiza


automáticamente. En el sinterizado el mineral se calienta a una temperatura entre 1200°C -1400°C.Es importante tener en cuenta el volumen de aire que ha de pasar a través de la carga a sinterizar, así como la velocidad requerida para producir el calor necesario, según sea la porosidad de la carga.

NODULACIÓN:

Este método corresponde al tipo rotativo, y consiste en formar dentro de un horno rotativo una masa de grandes cuerpos casi esféricos partiendo de partículas finas, elevando rápidamente la temperatura para crear una fase líquida, dejando que la mezcla de sólidos humedecidos con líquido a temperatura elevada ruede para formar bolas y enfriando hasta que el liquido se solidifique formando nódulos.

El método es análogo a la producción de cemento clínker, es usado para convertir un precipitado de hidróxido de zinc en un grumo entero de óxido de zinc por lo que tiene una aplicación limitada.


CALCINACIÓN:

La calcinación es el proceso que tiene por objeto la remoción de agua, CO2 y otros gases que se encuentran químicamente unidos en forma de hidratos o carbonatos. Durante el proceso de calcinación sale el agua libre, el agua que está débilmente unida y el agua química o fuertemente unida. A diferencia del secado, durante la calcinación se cambia la naturaleza química del mineral. Por el proceso denominado calcinación, las sustancias orgánicas se descomponen transformándose, el C frente al O forma CO2 que se desprende; el H frente al O del aire forma H2O. El O se desprende o actúa sobre los otros elementos; el N frente al O forma óxidos volátiles y finalmente el S frente al O, forma anhídridos. De esta forma todos los elementos simples de la materia orgánica van sufriendo un proceso de transformación química. La fabricación de la carbonato de calcio consiste en la calcinación de la caliza, a una temperatura superior a 900°C, según un proceso químico simple. El carbonato cálcico se descompone mediante el calor de acuerdo con la ecuación:

CO3Ca + 753 Kcal/Kg CaO → CO2 + CaO

La reacción de descomposición de la caliza se caracteriza por el hecho de que se produce en un frente de descomposición (zona de reacción), en el que, el núcleo no descompuesto de CaCO3 y la envoltura de CaO que se ha formado,

se tocan.

Este frente de descomposición se desplaza de la periferia hacia el centro a una velocidad determinada. Al mismo tiempo hay una transferencia de calor del exterior hacia el núcleo y un desprendimiento de CO2 hacia el exterior. Los sulfuros metálicos al igual se tratan mediante calcinación, calentándolos hasta una temperatura por debajo del punto de fusión del metal Cuando se calcinan sulfuros, el azufre se combina con el oxígeno del aire para formar dióxido de azufre gaseoso, y también resulta un óxido metálico. Los óxidos se reducen después por fundición.


CALCINACIÓN DE CARBONATOS:

Cuando los carbonatos son sometidos a altas temperaturas se descomponen liberando óxido del metal y dióxido de carbono, la siguiente ecuación muestra el mecanismo del proceso:

MeCO3(s) MeO(s) + CO2(g) (-Q)

La disociación del carbonato necesita gran cantidad de calor ya que es una reacción altamente endotérmica, esta cantidad de calor cual varía de acuerdo a la naturaleza del carbonato

Para el carbonato usado en la práctica tenemos:

FORMULA QUÍMICA.

∆H Kcal T. DISOCIACIÓN (°C)

CARBONATO DE CALCIO

CACO3 42.520 900-910

La reacción de descomposición de los carbonatos se determina por la presión de disociación y temperatura.En caso de considerar la descomposición del carbonato en un alto horno por ejemplo, se tendría que tener en cuenta además de los dos factores mencionados, la presión parcial del CO2 en la fase gaseosa y la presión total de los gases en el espacio de reacción.

REDUCIBILIDAD:

La propiedad que tiene un óxido de perder su oxígeno, o de reducirse frente a un agente reductor se conoce como reducibilidad, y está influida por el tamaño de partícula, la forma, la distribución de fases, la densidad, la porosidad y la microestructura cristalina. La reducibilidad de un mineral usualmente se obtiene mediante experimentos que consisten en hacer pasar un gas reductor de prueba a través de un lecho de mineral, y se grafica la pérdida en peso contra el tiempo. Como se conoce cual es la masa de oxígeno removible se pueden presentar los resultados en términos de grado de reducción. Los resultados se presentan en forma de gráficas en la que se muestra el grado de reducción contra el tiempo para una atmósfera dada, la cual corresponde a un proceso llevado hasta hierro metálico, pero lo mismo se puede hacer para cada una de las tres etapas de reducción utilizando diferentes condiciones de reducción.

REDUCCIÓN DIRECTA:


Se le ha llamado reducción directa al proceso que no requiere fusión para llevarse a cabo, se utiliza un agente reductor tal como monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) o mezclas de ellos que se hacen pasar a través de un lecho de mineral para llevar a cabo la reducción. Considerando que el alto horno tiene más de un siglo de edad, la reducción directa, actualmente existen procesos de reducción que han sido desarrollados con éxito al grado de la comercialización, como es el caso del HYL, HYL III y Midrex.

MODELO PARA LA CINÉTICA DE REDUCCIÓN DE MINERAL DE HIERRO:

Con la finalidad de simular de modo efectivo un proceso de reducción de mineral de hierro se hace una revisión general de los mecanismos y modelos propuestos para explicar la cinética de reducción de mineral de hierro, dentro de ésta se hace un análisis de los fundamentos teóricos básicos que describen al fenómeno.

Con este análisis se encuentra que la mayoría de los modelos no consideran que la reducción de mineral de hierro se lleva a cabo en tres etapas, y que de acuerdo al potencial de reducción del gas, la reducción puede ser de una, dos o las tres etapas simultáneamente, es decir, que cuando se inicia una etapa de reducción es porque la inmediata anterior ha sido concluida.

Los modelos para la cinética de reducción de mineral de hierro, en general, consideran a la reducción desde un punto de vista global, y toman una sola forma de reducción, se determinan constantes que reproduzcan los datos experimentales, pero éstas no son extrapolables a condiciones generales de reducción, porque los modelos aceptan hipótesis que no se tienen en un reactor.

Las hipótesis que la mayoría de los modelos aceptan (al menos una) son:

• Reducción en una sola etapa (desde óxido hasta hierro metálico)• Proceso isotérmico• Composición del gas constante

Lo más importante que debe ser considerado en un modelo de reducción es; que las constantes que se encuentren estén relacionadas directamente con parámetros físicos del mineral, de manera que las pruebas que se realicen en el laboratorio de reducibilidad proporcionen información para simular el proceso en planta. Prácticamente cualquier modelo de reducción puede ser integrado a un modelo térmico, pero debido a que la cinética es función del grado de desequilibrio, y si se considera a la reacción desde un punto de vista global se desconoce cual es esa condición de equilibrio, entonces la simulación


podría sea útil únicamente para condiciones similares a las de la experimentación.

Se considera una esfera de hematita de radio r0 dentro de una atmósfera reductora en la cual la concentración del reductor es C10 y la concentración de reductor oxidado es C20, es decir que si el reductor es hidrógeno, el reductor oxidado será agua. Se supone que el agente reductor reduce de afuera hacia el centro, reduciendo la hematita a magnetita, ésta a wustita y finalmente a hierro metálico. Para lograr su objetivo el agente debe pasar a través de las especies ya reducidas empezando por el hierro en el exterior.Figura 1. Esquema de los diferentes frentes de reducción de un pellet esférico (r0 es el radio del pellet, r1, r2 y r3 son respectivamente los frentes de reducción de wustita a hierro, magnetita a wustita y hematita a magnetita, C10 y C20 son las concentraciones del agente reductor y su compuesto con oxígeno.

MODELOS DE REDUCCIÓN:

El conocimiento general del fenómeno de reducción como reacción química y como proceso permite aceptar que todos los modelos están basados en los mismos principios, solo que dependiendo de las hipótesis que se acepten es el tipo de modelo que resulta.Una primera aproximación consiste en suponer que la reducción desde hematita hasta hierro metálico ocurre en una sola etapa asignando una expresión para la reacción global. En muchos casos solamente se determinan los coeficientes de regresión de relaciones empíricas en las que se ha supuesto que la reacción siga una expresión dada. Esta aproximación es aceptable siempre que se pretenda caracterizar el comportamiento de un mineral frente a cierta atmósfera sin la intención de explicar el fenómeno.

Considerando una cinética global, uno de los modelos más aceptados es el de B. B. L. y H. U. Ross, que suponen que la cinética de reducción está controlada por el área de interfase óxido/metal y por los mecanismos de difusión gaseosa, se acepta que la atmósfera no se agota, lo cual es indispensable para obtener parámetros cinéticos, y se acepta también que la adsorción no tiene un papel importante.

Aunque una de las hipótesis originales se refiere al control por área óxido/metal, en realidad, de modo general se considera que la cinética de reducción puede ser controlada por reacción química, difusión o por ambas; asignando constantes de balance para cada uno de los regímenes.Aún cuando este modelo se basa en geometría esférica, en algunos trabajos se ha utilizado para seguir la cinética de reducción de briquetas de mineral que no tienen forma de esfera suponiendo que el frente de reacción tiende a ser esférico.


En otros modelos como el de A.K. Lahari y V. Seshadri se considera también un frente de reducción concéntrico o de coraza, pero se modela para una esfera en la cual la difusión de las especies es a través de poros.La base de este modelo es suponer que tanto el mineral, como el mineral reducido son porosos, y que el área de los poros es aproximadamente constante durante la reducción.Además, como se muestra en la figura 2 la zona 1 está completamente reducida y está rodeada por una película de gas, la zona 2 corresponde a la zona de reacción.La expresión que se propone para esta situación es:

En donde W0 es el peso inicial del pellet, R es el radio del pellet, A0 es el área exterior del pellet, P0 es la presión parcial del gas reductor, Pe es la presión de equilibrio, f es la fracción reducida del pellet, y es el espesor de la capa de gas, kd es el coeficiente de difusión del gas y t es el tiempo de reducción.


FIGURA 2.MODELO DE REACCIÓN PARA UN PELLET POROSO (A.K. LAHIRI, V SESHADRI)

Por otra parte W. M. McKewan presenta una ecuación que se basa en la hipótesis de que la interfase óxido/metal controla la reducción. La expresión es:

En donde r0 es el radio inicial del pellet, d0 es la densidad del pellet, R es el grado de reducción, t es el tiempo de reducción y K es una constante de proporcionalidad para la rapidez de reacción.La figura 3 muestra que aparentemente las ecuaciones satisfacen los experimentos realizados.

Figura 3.

Utilizando el modelo de A. K. Lahiri, Kawasaki reporta una serie de experimentos, en los cuales la rapidez de reducción de una esfera de óxido de hierro en hidrógeno y monóxido de carbono fue observada entre los 700°C y los 1200°C. La expresión cinética utilizada fue propuesta por N. D. Smith y también fue verificada por Kawasaki:

En donde r0 el radio del pellet, C0 es la concentración del reductor, R es el grado de reducción, K es la constante de rapidez de reacción y t es el tiempo de reducción.

AGENTES REDUCTORES:


El término reducción significa la remoción del óxido de hierro, donde el reductor es el agente que elimina el oxígeno. Los agentes reductores normalmente usados son el carbono (C), el monóxido de carbono (CO) y el hidrógeno (H).

El gas reductor se obtiene por la conversión del principal componente del gas natural: el metano. El gas que se obtiene se conoce como SYNGAS; éste se forma mediante un proceso de reformación con vapor de agua, oxígeno o bióxido de carbono, de acuerdo a las siguientes reacciones:

CH4 + H2O = CO + 3H2

CH4 + O = CO + 2H2

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2

El CO y H son el SYNGAS que reduce al mineral de hierro de acuerdo a las siguientes reacciones:

FemOn + N2 = mFe + nH2OFemOn + nCO = mFe + nCO2

El empleo del gas natural como combustible es el más generalizado. Se emplea en las centrales térmicas generadoras de electricidad, en hornos de la industria del cemento, vidrios, cerámica, papel, textil, metalurgia y otros. Además, se utiliza como gas doméstico y de vehículos (GLP) y como insumo en la petroquímica y la siderurgia. En la siderurgia, el gas natural (metano) es el insumo para obtener el gas reductor. Los métodos de reducción directa con reductor gaseoso son los más confiables y amigables con el medio ambiente, además existe un gran abanico, tanto para la reducción de trozos, pellets y finos de mineral de hierro.

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS

Trituradora/molino. Disco peletizador. Briqueteadora. Mufla. Horno rotatorio. Microscopio. Mineral laterítico de hierro y níquel. Carbón pulverizado. Muestras de mineral triturado: Piedra caliza -10 mallas. Pinzas. Equipo de seguridad. Balanza. Bolsas. Bandejas.


PROCEDIMIENTO:

1. Elaboración De Pelets Y Briquetas De Mineral Laterítico Y Preparación De Piedra Caliza

Se preparó 300 g de piedra caliza previamente tamizada a -10 mallas.

Se preparó 200 g de carbón pulverizado a -100 mallas y 4 kg de mineral laterítico a -65 mallas.

Se hicieron dos mezclas de la siguiente manera:

Mezcla 1: 2 kg de mezcla mineral (10% cemento y 5% carbón).Mezcla 2: 2 kg de mezcla mineral (10% cemento – sin carbón).

Con la mezcla 1 se hizo 1 kg de pellets y 1 kg de briquetas (para la elaboración de las briquetas se agregó a la mezcla un 12% de agua).

Con la mezcla 2 se hizo 1 kg de pellets y 1 kg de briquetas (para la elaboración de las briquetas se agregó a la mezcla un 10% de agua).

Se dejaron los pellets y briquetas por separado en una bandeja para su secado a temperatura ambiente.

DATOS DE LABORATORIO:

DATOS DE LA CALIZA:

TEMPERATURA

(ºc)

TIEMPO

(MIN)

PESO INICIAL

(g)

PESO FINAL (g)

PESO PERDIDO

(g)

CONVERSION

0 13.44 13.44 0 0890 2 6.19 5.72 0.47 0.021890 5 8.19 7.33 0.86 0.038


890 10 8.11 7.10 1.01 0.045896 15 11.30 9.51 1.79 0.08934 30 12.36 9.34 3.02 0.134940 45 12.81 8.42 4.39 0.196965 60 13.33 8.39 4.94 0.22

DATOS DE LOS PELETS Y LAS BRIQUETAS

Datos con peso del criso

PELLETS SIN CARBÓN:

TIEMPO (Minutos)

DESCRIPCIÓN IMAGEN

0 Color café oscuro en la superficie.

2 En esta etapa de calcinación de la piedra no sufre cambio significativo, debido al poco tiempo de residencia en la mufla. Color gris claro en el centro y borde blanco

3 Borde blanco en la superficie, centro presenta zonas grises y verdes claras

10 Las zonas grises se tornan mas claras, arriba las zonas de color blanco aumentan.

15 Se observan zonas donde se produjeron cambios significativos; a esta temperatura y tiempo, hubo una disociación del Carbonato de Calcio. En los extremos se observa el Oxido de Calcio, en el interior hay un núcleo sin a reaccionar.Zona blanca es casi completa en toda la piedra; algunas regiones rojizas debido a las impurezas

30 La disociación del Carbonato de Calcio continua, produciendo una disminución del núcleo que se resiste a reaccionar, esto se logra por el tiempo de residencia en la mufla.La zona blanca se mantiene mientras que las rojizas aumentan su proporción

briquetascon carbón

sin carbón pellets

con carbón

sin carbón

tiempo[minutos]

Peso [gramos]

peso [ gramos] tiempo[minutos]

Peso[gramos]

peso[ gramos

]0 16,8 15,61 0 5.77 8,082 13,86 14,85 2 6,63 7,255 15,22 16,39 5 7,23 8,91

10 14,4 14 10 7,47 8,1315 13,62 15,95 15 5,75 6,3330 14,2 15,67 30 8,29 9,0945 15,11 14,48 45 6,51 7,1760 14,55 15,52 60 5,16 5,7

después de calcinar

después de calcinar

briquetascon carbón

sin carbón pellets

con carbón

sin carbón

tiempo[minutos]peso [gramos]

Peso [gramos] tiempo[minutos]

peso [ gramos]

Peso [gramos]

0 16,8 15,61 0 5.77 8.082 11,61 13,1 2 4,6 6,635 12,72 14,38 5 4,98 7,23

10 11,96 12,26 10 6,18 7,4715 11,32 13,98 15 5,2 5,7530 11,82 13,74 30 4,68 8,2945 12,54 12,65 45 5,29 6,5160 12,1 13,6 60 4,47 5,61


60 En esta etapa se alcanza una conversión total, el tiempo y la temperatura fueron los necesarios para que ocurriese la disociación del Carbonato de Calcio.Piedra blanca, con regiones rojizas.

PELLETS CON CARBÓN:

TIEMPO (Minutos)

DESCRIPCIÓN IMAGEN

0 Uniforme en todo su cuerpo de color marrón claro, pocos puntos blancos y negros

2 Sin núcleo, marrón oscuro homogéneo y puntos blancos dispersos

3 Núcleo pequeño, de tonalidad marrón oscuro, puntos blancos mas definidos capas alrededor

del núcleo.

15 Núcleo definido de capa gruesa marrón oscura e identificación de puntos blancos.

30 Núcleo grande más oscuro que la superficie y se encontró la mayoría de puntos blancos alrededor de este

60 El núcleo es de mayor proporción, de color marrón oscuro y en la superficie hay mayor concentración de puntos blancos

BRIQUETAS CON CARBÓN:

TIEMPO (Minutos) DESCRIPCIÓN IMAGEN


0 De color marrón claro uniforme en todo su cuerpo

2 Muestra mejor núcleo que la de 4 min, con la misma coloración roja.

3 Tono rojo con trozos negros y núcleo pequeño

15 Sin núcleo negro formación de puntos blancos se nota una

decoloración en la parte interior

30 Con núcleo negro y formación de puntos blancos.

60 Formación de puntos blancos y negros y de color homogéneo rojo

oscuro.

BRIQUETAS SIN CARBÓN:

TIEMPO (Minutos) DESCRIPCIÓN IMAGEN 0 Color amarillento quemado,

textura lisa arenosa sin núcleo

2 Color café textura poros ásperos se observan puntos blancos.

3 Color café hay puntos blancos mas grandes se observa

aglomeración.


15 Color en el centro más claro que en los bordes, se observa más

mineral aglomerado.

30 Hay mayor concentración de mineral, claro en el centro.

60 Va aumentando esta concentración de mineral café

más claro.

COMPARACION ENTRE PELETS, BRIQUTAS Y PIEDRA CALIZA

Tiempo de 0 minutos:

PELETS BRIQUETAS PIEDRA CALIZAColor café homogéneo. y puntos pequeños grisáceos.

Color café homogéneo.

De color gris con una delgada capa de color blanco superficial.


PELETS BRIQUETAS PIEDRA CALIZAMediante un corte transversal se observo una gran superficie de color marrón oscura y otra capa café homogéneo.

Luego del corte transversal la observación arroja características similares a la de los pellets.

Al realizar el corte se observa una capa gris clara en el centro y un borde blanco.


PELETS BRIQUETASLa sección de color marrón se transforma en el núcleo y la superficie es café homogéneo.

El núcleo es gris, rodeado por un anillo color marrón y la superficie externa es café homogéneo.



PELETS BRIQUETAS PIEDRA CALIZAla sección de color café homogéneo se expande.

Superficie de color café homogéneo y en el interior un color mas oscuro.

Más notable la zona blanca, la calcinación es casi completa, se observaron algunas regiones grices.


PELETS BRIQUETAS PIEDRA CALIZATransformación completa del núcleo y mayor área de color café homogéneo.

Transformación completa del núcleo y mayor área de color café homogéneo.

Toda la superficie de color blanco. Transformación completa.


PELETS BRIQUETAS PIEDRA CALIZALas regiones se ven mas definidas que en la de 30 min.

Las regiones se ven mas definidas que en la de 30 min.

Completamente blanca

Los cambios de coloración en los pellets sin carbón son difícil de diferenciar debido a la ausencia del mismo, por lo tanto se observo como una especie de capa menos resistentes que en el interior del aglomerado.

Para las observaciones de la piedra caliza a 600°C, observo poco los cambios en la coloración que son claves en el proceso para distinguir si ocurrieron.

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

La calcinación es un proceso en el cual el mineral se deshidrata, y en el cual se tiene una transformación de los carbonatos que están presentes entregando un oxido y dióxido de carbono.

Del mineral laterítico aglomerado en forma de pellets y briquetas se puede observar que en teoría el pellet es mas poroso que la briqueta, ya que en su proceso de fabricación no incluye ninguna fuerza para que se compacte, a diferencia en las briquetas que son compactadas por presión en la maquina briqueteadora y por esta característica se espera observar cambios


significativos primero en ellos, pero en la práctica realizada no fue así, al mismo tiempo (t=5s)Se pudo observar cambios significativos en los pellets y las briquetas , y es debido a que en las briquetas que fabricamos tenían una abertura en la zona por donde las dos partes se unen, no quedaron bien compactadas, y esto permitió la difusión rápida hacia el interior, y se produjo que en un mismo tiempo los dos tipos de aglomerados empezaran a transformarse, durante la observación se noto que el núcleo de los pellets estaba centrado, en cambio en las briquetas la posición del núcleo estaba totalmente hacia un costado y esto se debe a la posición en la que se ubico la briqueta para la calcinación, pues la reacción avanza desde la superficie hacia el centro por acción del gas que está difundiendo por el mineral desde la capa gaseosa que rodea la partícula, la posición de la briqueta no permitió que el gas empezara a difundir en todos los sitios al mismo tiempo, ese ladito de la briqueta no tuvo la oportunidad de estar rodeado completamente por el gas si no que le toco esperar a que el llegara por difusión a través del mineral.

Al final se observa que el pellet termina en menos tiempo la reacción que la briqueta lo cual era de esperarse por su mayor porosidad pues aunque lo dos empezaron a transformarse al mismo tiempo la difusión fue más rápida atraves del pellet que de la briqueta lo cual permitió que la reacción avanzara más rápidamente.

En los pellets y las briquetas sin carbón se tuvo dificultad para observar la diferencia entre las dos capas que indicaban el avance de la reacción y su finalización, a diferencia de las que contenían carbón pues además del cambio que iba presentándose en el material debido a la deshidratación y transformación que sufrió, se notaba la presencia de carbón que era como un rastro o huella de hasta donde el mineral en forma de pellet o briqueta había sufrido esta transformación, pues en las zona clara que se iba avanzando desde la superficie no era posible ver carbón, solo se notaba en las zonas del interior, en las cuales aun no había ocurrido reacción.

Al terminar el proceso en los pellets y briquetas se pudo observar un cambio significativo en la dureza de los aglomerados, su resistencia no era la misma con la que fueron ingresados al proceso, salieron débiles y esto se debe a la deshidratación y transformación que sufrieron, diferente a como salieron del secado, duraron el mismo tiempo en los dos procesos pero el resultado final es muy diferente, del secado ellos salieron resistentes , de la calcinación salieron débiles y con una alta friabilidad, y esto se debe a que durante el secado el mineral no cambia su naturaleza química a diferencia de la calcinación en la cual si hay transformaciones en la naturaleza química del material.

En la caliza la calcinación fue diferente pues en poco tiempo (t=2) ya había una pequeña capa de CaO sobre el mineral, y en trece minutos mas ya casi un 70% del carbonato había reaccionado, y los cuarenta y cinco minutos ya todo


había reaccionado. Pero hay algo curioso en este proceso y es que en (t=16min) ya la reacción había avanzado un 70% se esperaría que durara solo unos cuantos minutos más para que se transforme completamente el carbonato, pero no ocurre así en (t=32min) ya todo estaba transformado lo cual indica que se demoro en 30 minutos más en transformar el 30% que quedaba, al igual que en los aglomerados la reacción ocurre de la superficie hacia el centro, pero en este caso la calcinación está controlada por el suministro de calor por conducción a través de la capa de caliza calcinada, y en los aglomerados la etapa controlante es la difusión atraves del mineral

1. ASPECTOS IMPORTANTES DE AGLOMERACIÓN Y CALCINACIÓN: TERMODINÁMICA, CINÉTICA, NORMAS Y APLICACIONES.

A. Describir la termodinámica y la cinética de la calcinación del mineral aglomerado en forma de pellets y de briquetas: Cuales son las variables que controlan el proceso de calcinación; estabilidad termodinámica de las fases de hierro y níquel presentes en el mineral; efecto del calentamiento sobre el mineral.

Inicialmente hay que hacer algunas diferencias entre pellets y briquetas.Aunque la composición de la mezcla con la que se elaboraron estos dos aglomerados era igual, debido al proceso de conformado de las briquetas el cual ejerce una presión considerable sobre la mezcla, estas quedan mucho mas compactas que los pellets; por lo tanto tendrán mayor porosidad los pellets, esto va a influenciar considerablemente la velocidad de reacción, pues el calor podrá fluir mas rápido hacia el centro del núcleo sin reaccionar en el pellet que en la briqueta.

Las variables que controlan este proceso son:

Temperatura: el proceso de calcinación esta controlado principalmente por el suministro de calor transferido por conducción a través de la capa de mineral que ha reaccionado; si el flujo de calor aumenta traerá consigo un aumento en la temperatura y gracias al carácter endotérmico de la reacción de calcinación esta se verá favorecida con un aumento en la temperatura, es decir aumentara la velocidad de calcinación del mineral.

Superficie reaccionante (interfase) :esta es muy importante ya que es la que permite de forma rápida o lenta el flujo de calor a partir del gas caliente del horno; de forma que habría de esperarse que los pellets presentaran una evolución(velocidad de reacción) mas rápida que las briquetas pues estas presentan menor porosidad. El Tamaño, estructura cristalina, porosidad, forma y densidad, así un aglomerado muy denso y con baja porosidad presentara una velocidad de reacción lenta. Por otra parte, el tamaño de los aglomerados es proporcional con el tiempo de reducción.


La presencia de impurezas podría de cierta forma afectar la velocidad de reacción pues el calor necesario para alcanzar la temperatura de descomposición del carbonato podría disiparse en la descomposición de algunas impurezas (siempre y cuando la reacción de las impurezas sea endotérmica).

El tiempo: El tiempo juega un papel importante durante este proceso, ya que permite describir la transformación del mineral.

Estabilidad Termodinámica de las fases de hierro y níquel y efecto del calentamiento sobre el mineral:

El mineral usado en esta práctica fue laterita, están formadas principalmente por hidróxidos y óxidos de hierro y níquel, a menudo acompañado de sílice o cuarzo, y de hidróxidos de aluminio y manganeso.Las reacciones que se suceden en el mineral laterítico durante el calentamiento son las siguientes:

NiO + CO Ni + CO2

3Fe2O3 + C 2Fe3O4 +CO2

Fe3O4 + CO FeO + CO2

FeO + CO Fe +CO2

En estas reacciones se observa que el efecto del calentamiento del mineral en atmosferas reductoras (CO) contribuye a la reducción de los óxidos de hierro y níquel.

B. Describir y sustentar un posible modelo cinético para la calcinación del mineral laterítico.

El modelo cinético realizado para los pellets y las briquetas es uno solo, debido a que el comportamiento referente a su transformación es el mismo, sin considerar la porosidad ni la forma que tiene el mineral laterítico; por lo tanto se asume que la briqueta tiene forma esférica. El modelo cinético tanto para


los pellets como para las briquetas, es el modelo de núcleo sin reaccionar. En la teoría de presente informe podemos encontrar ciertos modelos que se ajustan a la calcinación de estos aglomerados, pero teniendo en cuenta variables como la porosidad y tamaño de las muestras, entre otros.

Las reacciones que se encuentran presentes inicialmente son:

2NiO(s) 2Ni (s) + O2 (g) ΔG= 290 Kj (1)2FeO(S) 2Fe(s) + O2 (G) ΔG= 93 Kj (2) 2C + O2 (G) 2CO (g) ΔG= -410 Kj (3)

Lo que se reduce:

NiO + CO Ni + CO2Fe3O4 + CO 3FeO + C O2

FeO + CO Fe + C O2

El modelo cinético del hierro y del níquel esta dada por :La velocidad de reacción:

Evaluando la ecuación de de velocidad e integrando se obtiene: densidad ΡB= 5,6 g/cm3

ΡB (R-r) = ks CAS t

t = ΡB (R-r)/ b ks CAS , donde t es el tiempo en que reacciona.ks es la constante cinética y es igual a la presión del gas CO2 : ks=Pco2

Para r= 0, el tiempo para que ocurra reacción completa es: ζ = (ΡB R)/ Pco2 CAS


Donde: XB = 1 – (r/R)3, (t/ ζ) = 1- (r/R) = 1- (1- XB)1/3

Un modelo cinético que podría describir este proceso sería el modelo del núcleo sin reaccionar debido a que la reacción ocurre primero en la superficie de la partícula y desplazándose hacia el interior de la misma, dejando capas de sólido inertes.

Al cortar y examinar la sección transversal de las partículas que han reaccionado parcialmente, en general encontramos material sólido que no ha reaccionado, rodeado de una capa de cenizas. El contorno de este núcleo que no ha reaccionado puede no estar siempre tan perfectamente definido como se representa en el modelo; sin embargo la observación de un elevado número de casos, indica que la mayor parte de las veces, el modelo de núcleo sin reaccionar se ajusta mejor al comportamiento real que el modelo de conversión progresiva. Las experiencias sobre combustión de carbón, madera. Briquetas y periódicos prensados, confirman también la bondad del modelo de núcleo sin reaccionar.1

Limitaciones del modelo de núcleo sin reaccionar. Las hipótesis en que está basado este modelo pueden no ajustarse a la realidad; por ejemplo, la reacción puede efectuarse a lo largo de un frente difuso en lugar de hacerlo en una superficie nítida entre el sólido sin reaccionar y las cenizas. Por consiguiente, corresponde a un comportamiento intermedio entre los modelos de núcleo sin reaccionar y de conversión progresiv

A pesar de estas complicaciones, Wen (1968) e Ishida et al (1971), basándose en el estudio de numerosos sistemas llegaron a la conclusión de que el modelo

1 Tomado de Ingeniería de las Reacciones químicas Octave Levenspiel tercera edición pag 397


e núcleo sin reaccionar constituye la mejor representación sencilla para la mayor parte de los sistemas reaccionantes gas-sólido.


C. Discutir el efecto de la presencia del carbón y el efecto de la porosidad del aglomerado sobre la cinética del proceso.

El principal propósito de la aglomeración es mejorar la permeabilidad, permitiendo un mejor contacto gas-sólido, aumentando con esto la reductividad del mineral, o aglomerado, por tanto habrá de ser mayor la velocidad de reacción en las pellets que en las briquetas puesto que los pellets poseen mayor porosidad que las briquetas. Luego estos poros facilitan la penetración de los gases en el interior, aumentando así la velocidad de reacción; mientras que en el caso de las briquetas los gases encuentran mayor obstáculo a su paso retardando así la reacción.

Por otra parte, la presencia de carbón en los aglomerados produce un aumento en la velocidad de la reacción debido que forma una atmosfera reductora puesto que facilita la formación de monóxido de carbono (CO), que con el Carbono libre favorecen la reducción de los óxidos presentes en el material laterítico.

D. Calcular la temperatura de disociación del carbonato de calcio a partir de los datos de laboratorio y compararlo con el valor teórico.

Reacción de la disociación del carbonato de calcio:

CO3Ca + ∆ CO2 + CaO

La disociación o descomposición del carbonato necesita de una gran cantidad de calor (reacción fuertemente endotérmica, el cual varía de acuerdo a la naturaleza del carbonato).

CARBONATO FORMULA QUÍMICA

ΔH (Kcal) TEMPERATURA DE

DISOCIACIÓN (ºC)

Carbonato de Calcio

CaCO3 42520 900-910

Dolomita CaCO3.MgCO3 72480 730-910Carbonato

de Manganeso

MnCO3 28210 450-530

Carbonato de Magnesio

MgCO3 26150 570-650

Carbonato de Hierro

FeCO3 24810 360-490


La reacción de descomposición de los carbonatos se determina por su presión de disociación y por la temperatura. Cada uno de los carbonatos tiene su propia presión de disociación, correspondiente a su naturaleza química.

La presión de disociación caracteriza la estabilidad de los carbonatos. Si la presión de disociación a una temperatura dada es baja, el carbonato que la tenga, será el más estable de todos. Con el aumento de la temperatura, se eleva la presión de disociación y por consiguiente se disminuye su estabilidad.

La presión de disociación para diferentes temperaturas puede calcularse por la fórmula:

Log PCO2 = - (8427/T) + 7.169 (1)

Esta ecuación fue determinada por datos experimentales de los científicos Baker y Hills.

La presión parcial del CO2 en la interface es menos que una 1atm, por lo tanto tiende a cero. Reemplazando en la ecuación (1):0 = - (8427/T) + 7.169

T=1175.48 K = 902.3°C.

El valor experimental de la temperatura esta entre 900 y 910ºC; este valor corresponde a la temperatura de la mufla en el laboratorio y se asemeja al teórico que es de 902.3ºC.

E. Proponer y sustentar posible modelo cinético para la calcinación del carbonato de calcio.

La reacción de calcinación es una reacción de descomposición considerada como una reacción homogénea de la forma.

A Productos

CO3Ca + ∆ CO2 + CaO

Nombre Fórmula Masa molecular (g)

Carbonato de CaCO3 100.087


calcio

Dióxido de carbono CO2 44.0095

Como no se conoce el mecanismo de la reacción, se intentaron ajustar los datos con una ecuación cinética de orden n de la forma:

nAA A

dCr KC

dt− = − =

Después de separar variables e integrar, se obtiene:

0

1 1 ( 1)n nA AC C n Kt− −− = −

n≠1

El orden n no puede calcularse directamente a partir de la ecuación anterior sino que su cálculo se efectuará por tanteo. Para un valor supuesto de n se calcula k para todos y cada uno de los puntos; el valor de n que dé mínima variación en k es el valor buscado. Un hecho curioso de esta expresión cinética es que las reacciones con orden n >1 no pueden nunca completarse en un tiempo finito. Por otra parte, para ordenes n < 1 esta expresión cinética predice que la concentración de reactante se hará cero en un tiempo finito.2

Utilizamos valores de n <1, para realizar el tanteo y hallar los resultados:

Como una 1 mol de CaCO3 pesa 100.087gr entonces la concentración inicial es:

00 .0 0 9 9 9AC = mol/gr

1 10 .00999 ( 1)n nAC n kt− −− = − en función de las fracciones molares se tiene:

1 1 10 .0 0 9 9 9 (1 ) 0 .0 0 9 9 9 ( 1)n n nAx n k t− − −− − = −

Para ello se efectuó una serie de iteraciones con los datos obtenidos en el laboratorio, y se obtuvo: linealizando la expresión cinética: Log (-dca/dt)= Log K+ nLog CaCO3; dando valores para el orden de reacción y constante cinética siguientes:

n = 0.51k = 0.0056 mol/min

2 Tomado de Ingeniería de las Reacciones químicas Octave Levenspiel tercera edición


El tiempo necesario para que se lleve a cabo la reacción completa o el tiempo finito se puede hallar despejando el valor de la anterior ecuación:

( )0 0

1 0.8

38.16 min1 0.00448

nA AC C

tn k

−

= = =− ⋅

F. Presentar junto con el informe de la práctica una investigación bibliográfica sobre los ensayos normalizados que se utilizan para establecer la calidad de los aglomerados.

NORMA A.S.T.M E382-07

Método de prueba estándar para Determinación de la fuerza aplastante de pellets de mineral de hierro.Este método de ensayo describe un método para determinar la fuerza de aplastamiento de "pellets" de mineral de hierro.Es responsabilidad del usuario de esta norma para establecer prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.En esta norma se describe un método para la determinación de la resistencia a la trituración en fuego de pellets de mineral de Fe, mediante la aplicación de una carga con una velocidad especificada hasta que el pellet se rompe, las medidas se toman en SI y el ensayo reporta valores de tamaño de probetas, esfuerzo al cual fallo y se puede hacer una desviación estándar de resultados.

NORMA A.S.T.M E279-97(reaprobada en el 2005). Método de prueba estándar para Determinación de la resistencia a la abrasión de pellets de mineral de hierro y sinterización de los ensayos Tumbler.Aquí se describe un método para la determinación de una medida relativa de la resistencia de los pellets a la degradación por impacto y abrasión. Esta prueba se realiza utilizando la perdida de masa de 11.2g de pellets en el disco giratorio a 24 rev/min, alrededor de 200 vueltas en un tiempo en 8.3 minutos aprox. Al final se pesa de nuevo las probetas y se compraran resultados.

G. Presentar un ejemplo de una industria donde se utilice el proceso de aglomeración.

LIMPIEZA DE SUELOS CONTAMINADOS UTILIZANDO TÉCNICAS MINERALÚRGICAS DE AGLOMERACIÓN Y SEPARACIÓN

Descripción de la tecnología

Se ha desarrollado un equipo piloto que permite aglomerar residuos industriales y terrenos contaminados, para posteriormente inertizarlos por tratamiento térmico.


Mediante el tratamiento térmico, aplicado a los nódulos peletizados, se separan por volatilización los constituyentes perjudiciales en forma de humos. Esta fracción volátil se recoge por técnicas de condensación, arrastre y/o filtración. Entre los productos que se eliminan se encuentran sustancias orgánicas contaminantes, como aceites usados, y metales no férreos, Zn, Pb, Cu, etc., que se volatilizan en forma de cloruros.

El nódulo calcinado, limpio e inertizado, se tritura, pudiéndose utilizar como material de construcción o como componente de un suelo que soporte una actividad agrícola tradicional. Previamente a la nodulización se puede introducir una etapa de limpieza. El residuo secundario, al tener escaso volumen, puede ser utilizado o reciclado según el contenido en metales no férreos.

Ventajas- Soluciona un problema medio ambiental.- Deja disponible para otros usos, un espacio importante ocupado por los vertederos.- Regenera suelos contaminados.- Ofrece la posibilidad de dar una aplicación futura a un suelo baldío. El 90% del suelo contaminado puede integrarse en un suelo agrícola productivo. El suelo agrícola puede mejorarse.- Recuperación y/o reciclado de metales no férreos.- Los costes para recuperar terrenos urbanos urbanizables (10 a 20 Pta/kg) son sumibles.- Tratamiento de residuos mineralúrgicos.

Materiales de derribo antes del tratamiento de separación - aglomeración


Pellets fabricados con residuos de demolición

LIMPIEZA DE SUELOS CONTAMINADOS UTILIZANDO TÉCNICAS MINERALÚRGICAS DE AGLOMERACIÓN Y SEPARACIÓN

Grupo de Nuevas Tecnologías para la Fabricación y Reciclado de Materiales para un Desarrollo Sostenible

Las principales líneas de investigación y desarrollo del Grupo son:1. Desarrollar técnicas de separación y aglomeración, aplicadas al reciclado de residuos y a la obtención de materiales.2. Desarrollo de procesos de separación y aglomeración, para la inertización de residuos.3. Reingeniería de procesos metalúrgicos, para reducir costes y producir materiales de alta calidad.4. Optimizar la producción de materiales metálicos y, la minimización del impacto ambiental de la industria metalúrgica y sus residuos, desarrollando tecnologías limpias.5. Contribuir al progreso del conocimiento y a la formación en las áreas indicadas y, fomentar la cooperación científico técnica entre instituciones y empresas para la realización de actividades de I+D.6. Realizar trabajos de asistencia y apoyo tecnológico a las industrias, para realizar diagnósticos de estado para resolver problemas puntuales o previos a programas de investigación7. Desarrollar programas y proyectos de investigación científico-tecnológicos, a escala nacional y de la UE.


Horno para la aglomeración y eltratamiento de suelos contaminados y de residuos metalúrgicos

¿Cómo funciona?

(Tecnología para la LIMPIEZA DE SUELOS CONTAMINADOS UTILIZANDO TÉCNICAS MINERALÚRGICAS DE AGLOMERACIÓN Y SEPARACIÓN)

Existe un prototipo que permite tratar 500 kg por ensayo en 30 minutos de duración.La paletización/aglomeración está ampliamente difundida en siderurgia. También se puede utilizar para obtener material limpio susceptible de integrarse en un suelo agrícola. Las técnicas de trituración y molienda dan lugar a mezclas más homogéneas. Estas mezclas superfinas forman, por paletización, nódulos que facilitan su transporte y manipulación.La consolidación de los nódulos se efectúa con tratamientos térmicos.El tratamiento de la fase gaseosa de la plantas de paletización siderúrgica se ha desarrollado (proceso Kowaseiko) para eliminar los metales pesados presentes en forma de fracción volátil. Está previsto el tratamiento de los residuos secundarios.


ANÁLISIS DE ORO Y LA PLATA POR FUNDICIÓN

Fundición de oro y plata

http://estaticos.20minutos.es/img/2008/03/28/787059.jpg

INTRODUCCIÓN

El método de ensayo a fuego consiste en producir una fusión de la muestra usando reactivos fundentes adecuados para obtener dos fases líquidas: una escoria constituida principalmente por silicatos complejos y una fase metálica constituida por plomo, el cual colecta los metales nobles de interés (Au y Ag). Los dos líquidos se separan en dos fases debido a su respectiva inmiscibilidad y gran diferencia de densidad, éstos solidifican al enfriar. El plomo sólido (con los metales nobles colectados) es separado de la escoria como un régulo. Este régulo de plomo obtenido es oxidado en caliente en copela de magnesita y absorbido por ella, quedando en su superficie el botón de oro y plata, elementos que se determinan posteriormente por método gravimétrico (por peso) o mediante espectroscopia de absorción atómica.

El trabajo se enfocó en describir tanto el proceso metalúrgico general y el proceso en Refinería, Algunos aspectos teóricos en la fundición de precipitados de Oro y Plata, desarrollados en el laboratorio, Resultados, Conclusiones y Referencias Bibliográficas.

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS

Mineral laterítico con oro y plata. Crisoles de arcilla. Copelas. Lingotera. Balanza. Mufla (1000°C).

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http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesita

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Plomo

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicato

http://es.wikipedia.org/wiki/Escoria

http://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtml


Microscopio. Cámara extractora de gases. Material de vidrio (elenmeyers, vasos precipitados). Litargilio (223.2). Bórax granulado (201.2). Carbonato de sodio (106). Nitrato de potasio (101.1). Sílice (60). Harina. Acido nítrico. Acido clorhídrico. Hidróxido de amonio.

1. PROCEDIMIENTO

Se Pesó 30.04 gr del mineral finamente pulverizado y lo transferimos a un crisol.

Mineral

Se le hiso tostación debido al alto contenido de sulfuros en la muestra esto durante un tiempo en la mufla 750ºC.

Mineral tostado

Mezclamos homogéneamente con el flux.

Mezcla flux

Se introdujeron los crisoles dentro de la mufla, la cual estaba a una temperatura de 900 -1000 °C.

Crisol en la mufla

Luego se llevo a una temperatura aproximada de 1100° C durante 30 minutos.

http://4.bp.blogspot.com/_JGGdnV20PDA/SiGfhr3ytOI/AAAAAAAAALY/t33Anq1B9xA/s1600-h/DSC00064.JPG

http://bp2.blogger.com/_3w3sm7M8gxE/Ri_1aDXBAFI/AAAAAAAAABk/eleqaPlF1ak/s1600-h/Pirita+sin+Tostar.jpg


Se realizo la colada en una lingotera previamente calentada.

lingotera

Se dejo enfriar y así facilitamos el desprendimiento de la escoria del regulo, el cual se limpio y se le dio una forma cuadrada.

Se precalentaron las copelas a 900°C durante 20 minutos y luego se llevo a cabo la percolación en el interior del horno.

Luego de introducir los régulos en el horno, se dejo durante 5 minutos y luego se abrió para permitir la entrada de aire para inducir la oxidación del plomo.

Regulo de plomo copela Luego de finalizada la copelación se retiraron del horno y se dejaron enfriar,

posteriormente se limpio el botón obtenido de oro - plata y se peso en una micro balanza.

Se introdujo el botón (Dore) previamente laminado en un crisol de porcelana y se le adiciono 10 ml. De solución de HNO3 1:7, 1:3, y puro

Se efectuó la disgregación en la plancha de ataque químico por 30 minutos. Se lavo el ácido con agua destilada caliente tres veces. Se seco y se calcino a 700°C y posteriormente se dejo enfriar y se peso en la

balanza analítica.

2. LEY DE ORO Y LEY DE PLATA

El ensayo al fuego es el método mas antiguo y preciso para la determinación del oro y plata en minerales y productos metalúrgicos. Este método consiste en la separación mediante las etapas piro-químicas.

La muestra a ensayar finamente molida es mezclada con el fundente para asegurar la reducción, separación y colección de los metales preciosos de la ganga.

El fundente o flux esta constituido por:Bórax 7.51 gr.Litargirio 42.42 gr.


Harina de trigo 5.00 gr.Bicarbonato de sodio 41.49 gr.Sílice 0.62 gr.

Una vez mezclado todos los componentes, por encima de la muestra antes de ingresar al horno (1000°C) se espolvoreo 3.00 gr de bórax para que este actué como soporte; pasada hora y treinta minutos la colada se deposito en la lingotera, dejándola enfriar para poder retirar el botón o regulo de la escoria. Este botón o regulo pasa nuevamente al horno para disolver el plomo y obtener finalmente el dore; el cual es atacado con acido nítrico (1:7), (1:3) y acido nítrico puro, después de cada ataque se lavo con agua destilada caliente, se dejo secar y por ultimo se peso para poder realizar nuestros cálculos.

Peso de la muestra: 30 gr.P1= Peso de la muestra de dore: 0.00181 miligramosP2= Peso de la muestra después de atacar: 0.0005 miligramos

Au: [P2 (mg) / peso muestra (gr)] * 1000 (gr/tn)

Ag: [(P1 – P2) / peso muestra (gr)] * 1000 (gr/tn)

Resultados: Au: 0.0166 (gr/tn)Ag: 0.0503 (gr/tn)

Podemos analizar que el mineral es de baja ley pues nos dio como resultado 0.0166 (gr/ton) de 30 gr. De muestra este debido a que el mineral que trabajamos (Carlos Vera) contenía bastante sulfuros y sílice.

3. DIFERENCIAS ANTES Y DESPUÉS DE LA TOSTACIÓN

Antes de la tostación se observo en el microscopio que nuestro mineral laterítico tenia un contenido considerable de sulfuros (pirita) el cual presentaba un color gris ceniza y pequeñas inclusiones doradas brillantes que correspondían a la pirita; al llevar esta muestra al horno durante una hora a una temperatura de 750°C para llevar a cabo la oxidación de sulfuros metálicos mediante el calentamiento en presencia de aire u oxigeno, se pudo observar en el microscopio después de dejar enfriar la muestra la oxidación del sulfuro a oxido metálico, presentando un color marrón oscuro.

Diagrama

4. B. cinética de la reacción

C cual tipo de tostación


El tipo de tostación aplicada fue la tostación a muerte, porque necesitábamos la eliminación completa de azufre para obtener un oxido metálico y así ser disuelto en un acido para ser reducido a metal.

5. D. CARÁCTERISTICAS DE LOS FUNDENTES:

Los fundentes usados en la Refinería, para la formación de escorias se describen brevemente a continuación:

• Bórax: El Borato de Sodio usado está en forma anhidra (Na2B4O7). El Bórax se funde a 743º C, lo cual disminuye el punto de fusión para toda la carga. Cuando se funde es muy viscoso, pero en calor rojo se convierte en un ácido fluido fuerte el cual disuelve y capta prácticamente todos los Óxidos metálicos (tanto ácidos como básicos). Las grandes cantidades de Bórax pueden ser perjudiciales causando una escoria dura y poco homogénea. Además un exceso de Bórax puede dificultar la separación de fases debido a la reducción del coeficiente de expansión de la escoria y su acción de impedir cristalización.

• El Dióxido de Silicio (SiO2) funde a 1750°C y es el fundente ácido más fuerte y disponible que se tiene. Se combina con Óxidos metálicos para formar cadenas de silicato estables. Las escorias con alto contenido de Sílice son extremadamente viscosas y retienen excesivamente metálicos en suspensión. Cuando la Sílice se mezcla con Bórax, se forman cadenas Borosilicatadas. El ratio en peso de Bórax a Sílice en presencia de cantidades considerables de Zinc, generalmente no debe ser menor de 2:1.Estas escorias Borosilicatadas no solo tendrán una alta solubilidad para Óxidos metálicos base, sino que ofrecen buena fluidez al fundido.

• El Nitrato de Sodio (Na2NO3) se añade para oxidar los metales básicos en la carga. Este es un agente oxidante muy poderoso cuyo punto de fusión es de 338ºC. A bajas temperaturas el nitro se funde sin alteraciones; pero a temperaturas entre 500ºC y 600ºC se descompone produciendo Oxígeno, el cual oxida a los sulfuros y algunos metales como el Hierro, Cobre y Zinc. Se debe controlar la adición de Nitro porque al liberar Oxígeno ocasiona una reacción vigorosa y puede ocasionar el rebose en el crisol. El Nitro reacciona con el Grafito, provocando una excesiva erosión del crisol reduciendo su vida. Carbonato de Sodio: El Carbonato de Sodio (Na2CO3), es un fundente básico poderoso que funde a 852°C. En presencia de Sílice, el Carbonato de Sodio forma Silicato de Sodio con el desprendimiento de Dióxido de Carbono. Estos silicatos reaccionan con una variedad de Óxidos básicos para formar silicatos complejos. Además, debido a la facilidad natural para formar sulfatos alcalinos, también actúa como desulfurizante y un agente oxidante. El uso de El Na2CO3 proporciona transparencia a la escoria pero en cantidades excesivas origina escorias pegajosas e higroscópicas que son difíciles de remover del Doré.

• Fluoruro de Calcio: Conocido como Fluorspar (CaF2), tiene un punto de fusión de 1380°C. Cuando se funde es muy fluido y es capaz de mantener en

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suspensión partículas sin fundir, sin afectar la fluidez de la escoria. Reduce la viscosidad porque es un eficiente rompedor de cadenas silicatadas. Aun en pocas cantidades, el Fluoruro de Calcio tiende a atacar el crisol y puede causar pérdida del Bórax por volatilización del BF3.

Litargirio

Litargirio, el cual es Monóxido de plomo (PbO) es un sólido terroso de color amarillento o rojizo, sin olor, pesado e insoluble en agua. PbO, usado principalmente en la manufactura de estabilizadores de plomo (STEAREATES), cerámica, cristal de plomo, pinturas, esmaltes y tintas. Litargirio también es llamado Monóxido de plomo, Oxido de plomo Oxido plomoso.

Litargirio granuladohttp://sp.gravitaindia.com/litharge.html

El carbonato sódico es una sal blanca y translúcida de fórmula química Na2C O 3, usada entre otras cosas en la fabricación de jabón, vidrio y tintes, sus Propiedades toxicológicas; Irritación de la piel y ojos, apariencia; polvo blanco inodoro, punto de fusión: 851 °C, peso molecular ( 106 g/mol).

Estabilidad: Es estable siempre y cuando no se lo junte con metales alcalinotérreos, aluminio, compuestos orgánicos nitrogenados, óxidos no metálicos, ácido sulfúrico concentrado, óxidos del fósforo.

Reacción de calcinación del Na2SO4 con caliza y carbón:

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C --> Na2CO3 + CaS + 2 CO2

6. COMO SE DETERMINA Y SE PRECIPITA LA CANTIDAD DE PLATA QUE TENIA EL MINERAL.

Por medio de la fundición del dore: El Doré es una aleación de Au y Ag. El objetivo del proceso de fundición o fusión de precipitados de Oro y Plata es obtener metal Doré en presencia de fundentes formadores de escoria a temperaturas que excedan el punto de fusión de todos los componentes de la carga típicamente entre 1200 y 1300ºC. El tiempo que se demora en fundir completamente la carga no solo depende de la calidad de la escoria que se forma sino también de la composición química de la aleación Oro-Plata. El punto de fusión del Oro es de 1064°C, mientras que la Plata funde a 962°C. La Figura 3 muestra el diagrama binario Ag-Au y se puede apreciar que el punto de fusión de la aleación se incrementa si aumenta el contenido de Oro.

http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml

http://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml

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http://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtml


Así se hace una calcinación precipitando la plata y quedando en la copela solo el oxido de oro, tomando los pesos antes y después de la calcinación podemos calcular cuanta plata y oro poseía el botón de dore

Figura 3. Diagrama Binario Ag-Au

Si el Cobre no es eficientemente oxidado y removido en la escoria, permanece en estado metálico y puede formar parte del Doré, alterando su punto de fusión. Se forma entonces una aleación ternaria, tal como se ve en la Figura 4.

Figura 4. Diagrama Ternario Ag-Au-Cu

http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml


4.3 FUNDICION DE LA CARGA:

La preparación de la carga es una tarea crítica en la operación de la fundición. El precipitado y el material recuperado de las escorias son pesados y mezclados con fundentes en proporciones adecuadas con el objetivo de obtener una escoria con las siguientes propiedades:

• Bajo punto de fusión

• Baja densidad

• Baja viscosidad

• Alta fluidez

• Alta solubilidad de los óxidos de los metales básicos

• Insolubilidad de los metales preciosos

• Bajo desgaste refractario (corrosión / abrasión)

• Fácil de romper para volver a ser tratado

La eficiencia en la separación entre la escoria y el metal Doré, se mide en términos de leyes de Au y Ag en la escoria o lo que es lo mismo, la recuperación de metales base (y otras impurezas) atrapadas en la escoria. La por formarse depende de la naturaleza del precipitado a ser fundido, en base a su contenido metálico y las propiedades de los fundentes a ser usados.

5. DESARROLLO DE LA OPTIMIZACION:

http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml

http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml

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http://www.monografias.com/trabajos901/praxis-critica-tesis-doctoral-marx/praxis-critica-tesis-doctoral-marx.shtml


5.1 CONTROL Y MEJORAMIENTO DE CALIDAD DEL PRECIPITADO:

Antes de poder realizar las pruebas del precipitado con los fundentes, fue necesario caracterizar el tipo de precipitado que se obtenía en los Filtros Prensa. La calidad del precipitado colectado se mide en base a su contenido metálico (de Oro y Plata) y es una importante variable de control.

Se observó que se tenía una baja calidad de precipitado, con un contenido metálico promedio de Au-Ag del 50%. La diferencia para el 100%, son por impurezas y mayormente Tierra Diatomácea (TD) o Diatomita.

Con el propósito de tener un precipitado estable sin muchas oscilaciones en sus contenidos que pueden dar tropiezos en su posterior fundición, se coordinó con el personal de Merrill Crowe para tener un mejor control en:

1. La cantidad de impurezascontenidas en el precipitado, principalmente Zinc. Actualmente este contenido se mantiene en valores entre 5-8%, lo cual es bajo en comparación a los precipitados típicos que se obtienen en otras plantas y el cual no ha afectado en las leyes de Au y Ag en el Barren.

2. La cantidad de TDen el precipitado. La TD ingresa a los Filtros Prensa cuando éstos se encuentran en operación. Este material es utilizado como ayuda filtrante en este tipo de filtros. Como se sabe, la TD es un material a base de Sílice, cuyo contenido en el precipitado debe considerarse a fin de obtener un adecuado balance en la escoria que se quiere formar. Su ingreso hacia los Filtro Prensa es inevitable, pero es perfectamente controlable. Actualmente este contenido se mantiene en valores entre 7-10%

La Figura 5 muestra la calidad del precipitado que se obtiene de la planta de Merrill-Crowe, medidos en contenidos de Oro y Plata. Se observa que esta calidad ha ido mejorando, pasándose de un contenido de Oro y Plata de 47% hasta un 85% (promedio) y que actualmente se mantiene en valores cercanos a éste. Esto permitió prolongar el ciclo de operación de cada Filtro, reduciendo la cantidad de cosechas mensuales y aumentar la disponibilidad de estos equipos.

Figura 5. Calidad del Precipitado

5.2 COMPOSICION DE LA ESCORIA:

La composición de la escoria se basa principalmente en el Sistema Ternario B2O3-Na2O-SiO2, ya que son los 3 principales componentes. Este Diagrama se muestra en la Figura 6. El Diagrama presenta regiones (fases) determinadas con estructuras cristalográficas definidas como la Cristobalita, Cuarzo y Tridimita, así como

http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO

http://www.monografias.com/trabajos11/fuper/fuper.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/romandos/romandos.shtml#PRUEBAS


compuestos conocidos como el Na2O.2B2O3 (Bórax) con su punto de fusión de 742°C.

Lo más importante que se puede obtener de este Diagrama, son las isotermas a diferentes temperaturas que tiene y que indican puntos de fusión a determinadas composiciones ternarias. El Sistema presenta puntos Eutécticos y Peritecticos, los cuales representan bajos puntos de fusión y nos dan un punto de partida para calcular la composición del fundente.

Se empezó trabajando con composiciones cercanas a los puntos Eutécticos del sistema ternario mencionado ya que son los que tienen el punto mas bajo del sistema (aproximadamente 550°C). Sin embargo, las pruebas realizadas, han mostrado que no son los más adecuados para trabajar con nuestro tipo de precipitado, principalmente por la baja cantidad de metales base presentes. Alcanzar dicho punto implica agregar gran cantidad de fundentes oxidantes innecesarios, lo cual crea una atmósfera muy oxidante y que es perjudicial tanto para la vida de los crisoles como para la calidad de las escorias.

Figura 6. Diagrama Ternario del Sistema B2O3-Na2O-SiO2


Al tener una atmósfera muy oxidante, se desprende gran cantidad de Oxigeno que provoca espumación durante la fusión de la carga. Esta espuma (que además contiene vapor de agua, gases de combustión y vapores de óxidos metálicos como ZnO) hace que el Oro y la Plata queden atrapados mecánicamente en la escoria, incrementando notablemente el contenido metálico en ella. A fin de minimizar esto, se necesitará un tiempo de retención adicional a fin de que desaparezca la espuma y dar tiempo a que el Au y Ag atrapados puedan separarse de la escoria por simple sedimentación. Obviamente esto retrasa la continuidad del proceso.

6. RESULTADOS:

6.1 COMPOSICIÓN TERNARIA ÓPTIMA:

http://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo


Se ha determinado que para procesar nuestro tipo de precipitado, es necesario trabajar con puntos cercanos al punto Peritéctico, correspondiente a la siguiente composición ternaria, y que se puede apreciar en la Figura 8:

B2O3 Na2O SiO2

45.5 %

20.5 %

34 %

De todos las composiciones evaluadas, es el que ha dado mejores resultados. En esta composición, el punto de fusión es cercano a 600°C, y se obtiene una escoria de baja viscosidad el cual hace posible se mantenga al mínimo la adición de Espato Flúor. Además la escoria obtenida es bastante dócil al tratamiento posterior para la recuperación de los pocos valores metálicos atrapados en ella. En la figura 8 se ha trazado una línea adicional desde la composición del Bórax hacia la Sílice, y en el punto Peritéctico se tiene un ratio de 2:1 Bórax a Sílice.

Actualmente se esta trabajando con la siguiente adición de Fundentes por cada 1000 Kg de Precipitado seco. La adición exacta depende de la cantidad de TD que contiene el precipitado, y el cual varía entre 7 y 10%:

* Bórax = 320 – 350 Kg

* Sílice = 90 – 110 Kg

* Carbonato de Sodio = 12 Kg

* Nitrato de Sodio = 4 Kg

* Espato Flúor = 1 Kg

Figura 8. Punto Peritéctico del Diagrama Ternario del Sistema B2O3-Na2O-SiO2


6.2 CALIDAD DE LAS BARRAS DORÉ:

El contenido de Oro y Plata que contiene el productofinal, es un parámetro importante de control, y es uno de los principales objetivos del estudio de optimización, pues permite determinar si las impurezas contenidas en el precipitado han sido eficientemente removidas en las escorias. La Figura 9 representa las variaciones en el contenido metálico de el Doré. Se puede ver, que ha mejorado la calidad de las barras pasando de un contenido promedio de Au-Ag de 98% hasta 99%

Figura 9. Contenidos de Oro y Plata en el Doré

http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml


7. CONCLUSIONES:

Después de los resultados presentados en el presente informe , se pueden extraer las siguientes conclusiones:

• Se ha logrado optimizar la fundición de precipitados de Oro y Plata al controlar eficientemente los diversos parámetros que involucra este proceso, a pesar de ser un tema no muy publicado en la literatura pirometalúrgica.

• Se ha logrado mejorar la calidad del precipitado (en base a los contenidos de Oro y Plata) que se obtiene de la Planta de Procesos. Se ha logrado mantener casi constante los valores metálicos del precipitado en 85%.

• Se determinó que para procesar adecuadamente el precipitado que produce la Planta de Merrill-Crowe, se debe trabajar con composiciones ternarias cercanas al Punto Peritéctico.

• El desarrollo de las pruebas ha logrado aumentar el contenido de Oro y Plata en las barras de Doré desde 98% hasta 99% en promedio.

• Se han logrado incrementar la recuperación de Oro desde 99.7% hasta 99.9% y de la Plata desde 99.2% hasta 99.6%.

• Se obtuvo un aumento en más del 50% en el rendimiento de los crisoles usados en la Refinería.

• Se ha reducido los costos por consumo de reactivos en un 40%, ya que se controla la adición de fundentes en las proporciones adecuadas y necesarias para las impurezas que contiene el precipitado

Los datos y resultados presentados demuestran que es un proceso controlable y no es empírico.

http://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtml


CONCLUSIONES

Fue posible conocer las ventajas de la aglomeración de los minerales, al igual que su importancia en muchos procesos metalúrgicos ya que esta aglomeración brinda la posibilidad de manipular las propiedades físicas y químicas de los minerales, según sea la aplicación para la cual se desea obtener

Debido a la destrucción de los aglomerados, se realizó paralelamente calcinación en la mufla, comparando los dos aglomerados calcinados, se observó una diferencia en la formación del núcleo reaccionante; en los pellets y briquetas calcinados los núcleos reaccionantes se desplazaron hacia la superficie que permanecía en contacto con las paredes:

La influencia del carbón en el mineral lateritico aglomerado con este material y con cemento permite observar un avance en el núcleo reaccionante; este efecto es ocasionado debido a que el carbono acelera la velocidad de la reacción.

El óptimo resultado en el proceso de peletización corresponde en gran medida en el tiempo y la localización del flujo de agua, ya que para el inicio de la nucleación el agua fue localizada en la parte inferior del disco para facilitar el crecimiento de dichos núcleos.

En base a la temperatura teórica de disociación del carbonato de calcio (CaCO3), la temperatura tomada para el procedimiento realizado fue la adecuada para su descomposición.

Para los pellets se pudo observar que la prerreducción es más rápida debido a que su estructura porosa permite la salida de los gases mas fácilmente; para las briquetas el proceso es más lento debido a que en su elaboración son compactadas y la presión que se ejerce sobre los granos de mineral evitan la salida de los gases.La aglomeración sigue siendo un proceso fundamental, como es el caso de la preservación del medio ambiente, ya que disminuye la cantidad de finos producidos en la industria, que generalmente ocasionan un problema tanto ambiental como


económico para todas estas empresas, debido a que son grandes las cantidades que se producen, y que por ende se desechan.

El grado de reducción se ve afectado por la calidad del mineral tratado, es decir dependen en gran medida de factores como la granulometría, la porosidad y la aptitud a la aglomeración; en el caso de laboratorio se tuvieron problemas con los pellets debido a que la mayoría eran muy pequeños y no se encontraban dentro del rango óptimo del proceso, desintegrándose dentro del horno.

En la calcinación de la piedra caliza se puede observar la presencia de dos etapas, al comenzar la calcinación el carbonato de calcio reacciona químicamente al aumentar la temperatura, luego el CO2(g) producto de la reacción se difunde a través del oxido de calcio.

Los aglomerantes utilizados en este caso como el cemento y la bentonita ayudan a mejorar la resistencia mecánica de los pellets y briquetas al ser sometidos a esfuerzos como la fricción y resistencia a altas temperaturas.

A pesar que el modelo cinético planteado para la reducción del mineral posee una naturaleza compleja de este proceso y la gran cantidad de variables que influyen en el, las cuales no fue posible tener en cuenta con exactitud en la práctica realizada, limitan la veracidad del modelo planteado y no puede asegurarse que sea posible utilizarlo como base para controlar un proceso de este tipo, en otras condiciones.

Usualmente, en los procesos de reducción se obtiene una metalización del 90 al 92%.

RECOMENDACIONES

Para la calcinación de la piedra caliza se recomienda que las muestras estén en un mismo valor o similar para poder ver de forma optima la perdida de gases en los diferentes tiempos.

Cada mineral tiene sus propias características mineralógicas por lo que se recomienda investigar el comportamiento metalúrgico en cada caso específico.

Existen varios aglomerantes, actualmente la cal y el cemento han demostrado buenas cualidades aglomerantes por lo que se recomienda probar ambas, la elección dependerá mucho de los resultados metalúrgicos obtenidos, costos y transporte del aglomerante al lugar de consumo.

Para obtener mejores resultados desde el punto de vista cinético y termodinámico, es recomendable ingresar los pellets y las briquetas al mismo tiempo debido a que el análisis va a presentar resultados poco óptimos en relación a los tiempos de cada uno de los aglomerados.


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Aglomeracion, Calcinacion y Fundicion de Oro y Plata

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