Balance de MateriBALANCE DEL ALTO HORNOa

CAPITULO 9

BALANCE DE MATERIA EN PROCESOS DE METALURGIA Y ALTO HORNO

PRODUCCION DE COQUE. Si el carbn es calentado sin entrar en contacto con el aire, no puede oxidarse o quemarse. Sin embargo se descompone desprendiendo su materia voltil en forma de gases. La materia voltil est compuesta por varios hidrocarburos gaseosos (tales como CH4, C2H4, C6H6), hidrgeno, alquitrn, aceites ligeros y humedad. El resduo slido estar formado por carbono fijo, ceniza y ocasionalmente algo de materia voltil que no alcanza a desprenderse. La cantidad de materia voltil depende de la composicin del carbn y la temperatura a la cual es calentado. En general en estos procesos los gases desprendidos se condensan y se separan sus constituyentes para recuperarlos como sub-productos. El coque obtenido se utiliza en metalurgia como agente reductor del Alto Horno.

REDUCCION EN EL ALTO HORNO. En la obtencin de los metales a partir del mineral se utiliza la reduccin en hornos especiales. El ms representativo de

BALANCE DE MATERIA : NESTOR GOODING GARAVITO 334

todos ellos es el utilizado para la reduccin del mineral de hierro llamado "alto horno". Los materiales que entran a este horno son: Mineral de hierro Agente reductor (coque) Fundente (caliza) Aire Los materiales que salen del horno son: Arrabio Escoria Gases de alto horno

Para el clculo del balance de masa, las siguientes reacciones se suceden en el horno:

Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2

Fe2O3 + CO = 2 FeO + CO2

SiO2 + 2 C = Si + 2 CO

MnO + C = Mn + CO

P2O5 + 5 C = 2 P + 5 CO

CAPITULO 9 : BALANCE DE MATERIA EN PROCESOS DE METALURGIA Y ALTO HORNO 335

Las anteriores reacciones estn generalmente acompaadas dentro del horno de las correspondientes reacciones de calcinacin de la caliza y oxidacin del coque metalrgico.

CaCO3 = CaO + CO2

MgCO3 = MgO + CO2

C + (1/2) O2 = CO

PROBLEMAS RESUELTOS 9.1 - El siguiente carbn se utiliza para fabricar coque: C 80 % H 6 % O 8 % N 1 % Ceniza 5 % El coque obtenido contiene 92% de C y 8% de ceniza. El anlisis de los gases de coquizacin es:

C2H4 4 %

CH4 35 % CO 8 % CO2 4 % H2 44 % N2 5 % Todos los anlisis estn en base seca. El alquitrn puede despreciarse. Calcular los kilogramos de coque y el volumen en m3 (CNPT) de gas seco producidos a partir de 1 tonelada de carbn. B.C. : 1 000 kg de carbn Se toma como sustancia de enlace la ceniza del carbn.

Coque producido = 50 x (100/8) = 625 kg

Carbono en el coque = 0.92 x 625 = 575 kg

Carbono en gases = 800 - 575 = 225 kg = 18.75 kg-at Por cada 100 kg-mol de gases hay:


(4 x 2 + 35 + 8 + 4) = 55 kg-at C

Gases producidos = 18.75 x (100/55) = 34.09 kg-mol

Volumen = 34.09 x 22.414 = 764.09 m3 (CNPT)

9.2 - Un carbn con el siguiente anlisis se alimenta a un horno de coquizacin: C 78.0 % H 5.0 % O 9.0 % N 1.5 % Ceniza 6.5 %

El coque tiene el siguiente anlisis: C 89.5 % H 1.0 % Ceniza 9.5 %

El anlisis del gas de coquizacin es:

C6H6 0.8 % CO2 3.3 % C2H4 3.0 % H2 44.3 % CH4 34.0 % N2 7.2 % CO 6.0 % NH3 1.4 %

La cantidad de alquitrn producido equivale al 3.4 % del peso del carbn y contiene 90% de C. Calcular los kg de carbn necesarios para producir 1 tonelada de coque y el volumen en m3 (CNPT) de gas producido.

B.C. : 1 000 kg de coque

Carbn = 95 x (100/6.5) = 1 461.5 kg de carbn

Alquitrn producido = 0.034 x 1 461.5 = 49.69 kg

C en alquitrn = 0.9 x 49.69 = 44.72 kg

C en gases = 0.78 x 1 461.5 - 895 - 44.72 = 200.25 kg = 16.68 kg-at C


Por cada 100 kg-mol de gases hay:

(0.8 x 6 + 3 x 2 + 34 + 6 + 3.3) = 54.1 kg-at C

Gases producidos = 16.68 x (100/54.1) = 30.83 kg-mol

V = 30.83 x 22.414 = 691 m3 (CNPT) 9.3 - Un alto horno reduce Fe2O3 puro hasta Fe. El Fe2O3 proviene de un mineral

que contiene una cantidad no determinada de impurezas. La reduccin es realizada por CO. Por cada 960 kg de Fe producido se cargan 300 kg de CaCO3 y 800 kg de carbono puro se queman en el horno. La escoria contiene 45% en peso de CaO. Realizar el balance de materia completo del horno.

C + 0.5 O2 = CO (1)

CaCO3 = CaO + CO2 (2)

Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2 (3)

Escoria formada = 300 x (56/100) x (100/45) = 373.3 kg

Impurezas = 373.3 x 0.55 = 205.3 kg Estas impurezas provienen del mineral.

Fe2O3 alimentado = (960/55.85) x (1/2) x 159.7 = 1 372.5 kg

Mineral alimentado = 1 372.5 + 205.3 = 1 577.8 kg

O2 (S) = (800/12) x 0.5 = 33.33 kg-mol

N2 (S) = 33.33 x (79/21) = 125.38 kg-mol = 3 510.64 kg

Aire = 125.38 x (100/79) = 158.7 kg-mol = 4 576.91 kg

CO producido = (800/12) = 66.66 kg-mol

CO que reacciona= (960/55.85) x (3/2) = 25.78 kg-mol

CO en gases = 66.66 - 25.78 = 40.88 kg-mo l = 1 144.64 kg

CO2 en gases = CO2 en (2) + CO2 en (3)

CO2 en gases = 25.78 + 3 = 28.78 kg-mol = 1 266.32 kg


Resmen del balance:

ENTRADAS

Mineral 1 577.8 kg Caliza 300 kg Coque 800 kg Aire 4 576.9 kg 7 254.7 kg

SALIDAS CO 1 144.64 kg CO2 1 266.32 kg N2 3 510.64 kg Escoria 373.30 kg Hierro 960.00 kg 7 254.90 kg 9.4 - Un mineral de hierro se reduce en un horno de acuerdo a la siguiente

reaccin:

Fe2O3 + 9 CO = 2 Fe + 3 CO2 + 6 CO

La cantidad de CO necesario se obtiene por la combustin del coque en la parte baja del horno. El coque contiene 90% de C, del cual el 4% es absorbido por la reduccin del hierro y el 96% es quemado hasta CO. Sobre la base de 1 tonelada de Fe producido, calcular:

a) El volumen de CO requerido en la reaccin a condiciones normales. b) El peso de coque terico. c) El volumen de aire a 20 oC y 1 atm. d) El volumen de los gases formados a 350 oC y 1 atm. e) La composicin de los gases formados. f) Comprobar el balance de materia del horno.

B.C.: 1 000 kg de Fe producido a) CO = (1 000/55.85) x (9/2) = 80.57 kg-mol

V = 80.57 x 22.414 = 1 805.9 m3 (CNPT)


b) Coque = 80.57 x 12 x (100/96) x (100/90) = 1 119 kg coque

Fe2O3 = (1 000/55.85) x (1/2) x 159.7 = 1 429.7 kg c) O2 (R) = 80.57 x (1/2) = 40.285 kg-mol

Aire = 40.285 x (100/21) = 191.83 kg-mol = 5 532.4 kg nRT 191.83 x 293 1 x 22.414

V = = x = 4 614.6 m3 P 1 273 d) CO formado = (1 000/55.85)x (6/2) = 53.71 kg-mol

CO2 formado = (1 000/55.85) x (3/2) = 26.85 kg-mol

N2 (S) = 191.83 x 0.79 = 151.54 kg-mol Gases formados: CO 53.71 kg-mol x 28 = 1 503.88 kg CO2 26.85 kg-mol x 44 = 1 181.40 kg N2 151.54 kg-mol x 28 = 4 243.12 kg 232.10 kg-mol 6 928.40 kg nRT 232.1 x 623 1 x 22.414

V = = x = 11 871.9 m3 P 1 273 e) Composicin molar de los gases:

CO 23.14 %

CO2 11.56 % N2 65.29 % Balance de masa del horno:


ENTRADAS Fe2O3 1 429.7 kg Coque 1 119.0 kg Aire 5 532.3 kg 8 081.0 kg

SALIDAS Gases 6 928.4 kg Fe 1 000.0 kg C 40.3 kg Inerte 111.9 kg 8 080.6 kg 9.5 - El mineral utilizado en un alto horno tiene la siguiente composicin: Fe2O3 82 % SiO2 14 % Al2O3 2 % H2O 2 %

Por cada libra de mineral se cargan 0.22 libras de CaCO3. El coque contiene 90% de C y 10% de ceniza, y se carga en proporcin de 1 lb/lb de arrabio. El horno produce 600 toneladas de arrabio, el cual contiene:

Fe 94 % C 4 % Si 2 %

El anlisis en base seca del gas de alto horno muestra una proporcin de CO/CO2 de 1.5. La presin es 1 atm., calcular: a) El peso de mineral cargado. b) El volumen de gas producido en m3 a 400 oC por tonelada de arrabio. c) El peso de los gases producidos por tonelada de arrabio. d) Comprobar el balance de masa del alto horno.

B.C. : 600 toneladas de arrabio


Fe 564 tn C 24 tn Si 12 tn a) Mineral = (564/55.85) x (1/2) x 159.7 x (100/82) = 983.37 tn

Fe2O3 806.36 tn SiO2 137.67 tn Al2O3 19.67 tn H2O 19.67 tn 983.37 tn b)

CaCO3 = 983.37 x 0.22 = 216.34 tn = 2.1634 tn-mol

CaO que se produce = 2.1634 x 56 = 121 tn

Coque cargado = 600 tn (540 tn C y 60 tn ceniza) Balance de carbono:

C(coque)

+ C(caliza)

= C(arrabio)

+ C(gases)

C

(gases) = 540 + 2.16 x 12 - 24 = 541.92 tn = 45.16 tn-at C

CO formado = 45.16 x (1.5/2.5) = 27.096 tn-mol

CO2 formado = 45.16 x (1/2.5) = 18.064 tn-mol Balance de silicio:

Si (mineral)

= Si (arrabio) + Si (escoria)

Si (escoria)

= 137.67 x (28.1/60.1) - 12 = 52.36 tn

SiO2 en escoria = 52.36 x (60.1/28.1) = 112 tn Se supone que en el gas de alto horno no hay oxgeno libre y se procede a realizar un balance total de oxgeno utilizando solo los compuestos que sufren modificacin. El oxgeno que entra ser:


Fe2O3 : (806.36/159.7) x 1.5 = 7.573 tn-mol O2 SiO2 : (137.67/60.1) = 2.29 tn-mol O2 CaCO3 : 2.16 x 1.5 = 3.24 tn-mol O2 Aire : = X tn-mol O2 13.103 + X tn-mol O2 El oxgeno que sale ser:

Gases : (27.096/2) + 18.064 = 31.612 tn-mol O2 Escoria : (112/60.1) + (2.16/2) = 2.943 tn-mol O2 34.555 tn-mol O2

X = 34.555 - 13.103 = 21.452 tn-mol O2

N2 (S) = 21.452 x (79/21) = 80.7 tn-mol

Aire = 80.7 x (100/79) = 102.15 tn-mol = 2 946 tn Gases formados:

CO 27.096 tn-mol x 28 = 758.658 tn CO2 18.064 tn-mol x 44 = 794.816 tn N2 80.7 tn-mol x 28 = 2 259.6 tn H2O 1.093 tn-mol x 18 = 19.674 tn 126.953 tn-mol 3 832.748 tn 126.953 tn-mol kg-mol gases

= 0.2115 = 211.5 600 tn arrabio tn arrabio nRT 211.5 x 673 1 x 22.414

V = = x = 11 686 m3 P 1 273 c)


3 832.748 tn gases = 6.38

600 tn arrabio

d) El balance de masa del alto horno ser:

ENTRADAS

Mineral 983.37 tn Coque 600 tn Caliza 216.34 tn Aire 2 946 tn 4 745.7 tn

SALIDAS

Gases 3 832.75 tn Arrabio 600 tn Escoria: CaO 121 tn Al2O3 19.67 tn SiO2 112 tn Ceniza 60 tn 4 745.42 tn 9.6 - Un mineral de hierro con la siguiente composicin se alimenta a un alto horno:

Fe2O3 82 % SiO2 10 % Al2O3 5 % H2O 3 %

El fundente utilizado es CaCO3 puro y el coque contiene 88% C y 12% SiO2. Por tonelada de mineral se utilizan 600 kg de coque, 120 kg de fundente y 2 220 m3 (CNPT) de aire. Se produce arrabio que contiene: 95% Fe, 3.5% C, 1.5% Si. Calcular: a) La composicin y peso de la escoria por tonelada de mineral. b) La composicin y el volumen (CNPT) de los gases formados por tonelada

de arrabio.


c) Comprobar el balance de masa del horno. B.C. : 1 000 kg de mineral a) Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2

CaCO3 = CaO + CO2

C + 0.5 O2 = CO

Mineral: Fe2O3 820 kg SiO

2 100 kg

Al2O3 50 kg H2O 30 kg

Coque = 600 kg (528 kg C y 72 kg SiO2)

Caliza = CaCO3 = 120 kg

Arrabio = (820/159.7) x 2 x 55.85 x (100/95) = 603.72 kg

Fe 573.53 kg C 21.13 kg Si 9.06 kg 603.72 kg

CaO producido = (120/100) x 56 = 67.2 kg

Silicio a la entrada del horno:

100 x (28.1/60.1) + 72 x (28.1/60.1) = 80.42 kg Si

Si en escoria = 80.42 - 9.06 = 71.36 kg

SiO2 en escoria = 71.36 x (60.1/28.1) = 152.62 kg La escoria estar formada por:

CaO 67.2 kg 24.90 % Al2O3 50.0 kg 18.53 % SiO2 152.62 kg 56.56 % 269.82 kg b)


Aire = (2220/22.414) = 99.04 kg-mol = 2 856 kg

N2 (S) = 99.04 x 0.79 = 78.24 kg-mol

O2 (S) = 99.04 x 0.21 = 20.80 kg-mol CO formado a partir del coque:

[(528 - 21.13)/12] = 42.24 kg-at C = 42.24 kg-mol CO

CO en la reduccin = (820/159.7) x 3 = 15.4 kg-mol CO

CO en gases = 42.24 - 15.4 = 26.84 kg-mol

CO2 formado = 15.4 + 1.2 = 16.6 kg-mol

Gases de alto horno: CO 26.84 kg-mol x 28 = 751.52 kg 21.76 % v CO2 16.60 kg-mol x 44 = 730.40 kg 13.45 % N2 78.24 kg-mol x 28 = 2 190.7 kg 63.43 % H2O 1.66 kg-mol x 18 = 29.88 kg 1.34 % 123.34 kg-mol 3 702.5 kg 123.34 x 22.414 m3 gases

= 4 579 m3/tn arrabio 0. 60372 tn arrabio c) Balance de masa en el alto horno:

ENTRADAS

Mineral 1 000 kg Coque 600 kg Caliza 120 kg Aire 2 856 kg 4 576 kg


SALIDAS Gases 3 702.5 kg Escoria 269.8 kg Arrabio 603.7 kg 4 576.0 kg Calcule la relacin entre la masa de amoniaco producido y la masa de hidrgeno que reacciona. Cunto amoniaco se produce por tonelada de

PROBLEMAS PROPUESTOS

9.7 - Un alto horno utiliza un coque con la siguiente composicin: C 84 % H 2 % O 1 % H2O 3 % Ceniza 10 %

El horno produce 1 tonelada de arrabio por cada tonelada de coque utilizado y alimenta tambien 400 kg de CaCO3 por tonelada de arrabio. El arrabio contiene 4% de C. El anlisis del gas de alto horno es:

CO 28 % CO2 16 % CH4 1 % H2 1 % N2 54 %

Suponiendo condiciones normales de presin y temperatura (CNPT), sobre la base de 1 tonelada de arrabio, calcular el balance de masa completo del horno.


9.8 - Un alto horno utiliza 1 000 toneladas de mineral por da con la siguiente composicin:

Fe2O3 80 %

SiO2 12 % MnO2 5 % Al2O3 2 % H2O 1 %

Todo el Fe, la mitad del MnO2 y una cuarta parte del SiO2 se reducen en el horno. El arrabio contiene 4% de C. Se utilizan 0.2 lb de CaCO3/lb de mineral y 0.5 lb coque/lb de mineral. El coque contiene 90% C y 10% de SiO2. Suponer que el SiO2 del coque sale todo con la escoria. Los gases del horno contienen 24% CO y 9% de CO2. El manganeso en la escoria est como MnO. Comprobar el balance de materia del horno.

9.9 - Un alto horno produce arrabio con la siguiente composicin:

Fe 93.6 % Si 2.1 % C 3.6 % Mn 0.7 %

El mineral utilizado contiene: Fe2O3 78 % SiO2 9 % Al2O3 5 % MnO 1 % H2O 7 %

Puede suponerse que todo el Fe2O3 se reduce a Fe. Se utiliza 1 tonelada de coque por tonelada de arrabio y su composicin es: C 90% y SiO2 10%. El fundente es CaCO3 puro y la escoria contiene 45% de CaO. Calcular: a) Los kg de mineral utilizado por tonelada de arrabio. b) El porcentaje del SiO2 total y el MnO reducido en el horno. c) El peso y composicin de la escoria formada por tonelada de arrabio.

9.10 - Un mineral de hierro tiene la siguiente composicin: Fe2O3 76 % SiO2 14 % MnO 1 % Al2O3 9 %


Este mineral se alimenta a un alto horno para producir un arrabio con el siguiente anlisis:

Fe 94.2 % C 3.5 % Si 1.5 % Mn 0.8 %

Por tonelada de arrabio se utilizan 1 100 kg de coque, el cual contiene: 88 % de C y 12 % de SiO2. El anlisis de los gases es: CO 26%, CO2 13% y N2 61%. Suponiendo que no hay prdidas de hierro en la escoria, calcular para 1 tonelada de arrabio producido: a) El peso de mineral. b) El peso de caliza (CaCO3 puro), si la escoria contiene 36% de CaO. c) El volumen en m3 (CNPT) de los gases de alto horno. d) El volumen en m3 (CNPT) de aire utilizado.

9.11 - El siguiente mineral de hierro se alimenta a un alto horno: Fe2O3 80 % MnO 3 % SiO2 10 % Al2O3 3 % H2 O 4 %

Se cargan 3 400 lb de mineral por cada 2 000 lb de arrabio producido. El fundente es CaCO3 puro y el coque contiene 87% de C, 11% SiO2 y 2% de Al2O3. El consumo de coque es 1 700 lb por tonelada de arrabio y la escoria sale con un 34.6% de CaO. Se utilizan 91 000 pies3 (CNPT) de aire por tonelada de arrabio. El arrabio contiene 93% de Fe, 2% Mn, 1.4% Si y 3.6% de C. Calcular: a) Las libras de fundente por tonelada de mineral. b) La composicin de la escoria. c) La composicin de los gases formados y su volumen en pies3 (CNPT)

por tonelada de arrabio.

9.12 - Un alto horno produce arrabio con la siguiente composicin: C 4.0 % Si 1.2 % Mn 0.9 % Fe 93.9 %

El mineral suministrado contiene:


Fe2O3 80 % H2O 4 %

Al2O3 3 % SiO2 12 % MnO 1 %

Por tonelada de arrabio producido se utilizan 1 750 kg de mineral. Parte del hierro se pierde en la escoria como FeO. El volumen del gas producido es 4 200 m3 (CNPT) por tonelada de arrabio y su composicin es:

CO 26 % CO2 12 % H2O 4 % N2 58 %

El coque contiene: 90% C y 10% SiO2. El fundente (0.48 ton/ton arrabio) es CaCO3 puro. Calcular: a) Los kg de coque por tonelada de arrabio. b) La composicin de la escoria. c) El volumen de aire en m3 (CNPT) por tonelada de arrabio.

9.13 - Un alto horno produce arrabio con la siguiente composicin: Fe 93.6 % Si 2.1 % C 3.6 % Mn 0.7 %

Por tonelada de arrabio se cargan 1 740 kg de mineral con la siguiente composicin:

Fe2O3 78 % SiO2 9 % Al2O3 5 % MnO 1 % H2O 7 %

Parte del hierro no reducido entra a la escoria como FeO. Se utiliza 1 tonelada de coque por tonelada de arrabio y este contiene: 90% de C y 10% de SiO2. El fundente es CaCO3 puro y se cargan 360 kg por tonelada de arrabio. El 62.5% del carbono que es oxidado en el horno forma CO y el resto CO2. Calcular por tonelada de arrabio: a) Los kg de escoria formada. b) Los m3 (CNPT) de aire utilizados. c) La composicin de los gases formados.


9.14 - El mineral utilizado en un alto horno tiene la siguiente composicin: Fe2O3 85 % SiO2 11 % Al2O3 4 %

Por cada 1.7 kg de mineral se carga 1 kg de coque (90% C y 10% ceniza) y 0.25 kg de caliza (CaCO3 puro). El horno produce 500 toneladas diarias de arrabio, el cual contiene: 94% Fe, 4% C y 2% Si. El volumen de aire es 3 150 m3 (CNPT) por tonelada de arrabio, calcular: a) El peso de mineral cargado por da. b) La relacin CO/CO2 en el gas de alto horno.

9.15 - Un alto horno utiliza un mineral con la siguiente composicin: Fe2O3 90 % SiO2 10 %

El coque contiene 90% de C y 10% de SiO2. La caliza contiene 95% de CaCO3, 3% MgCO3 y 2% de SiO2. Se utiliza 1 tonelada de coque por tonelada de arrabio producido. El arrabio contiene 4 % C y 1% de Si. Los gases producidos contienen:

CO2 12 % CO 24 % H2 2 % CH4 2 % N2 60 %

La escoria contiene 45% de (MgO + CaO). No hay FeO en la escoria. Por cada 1000 kg de arrabio calcular: a) El peso de caliza necesario. b) El peso y volumen en m3 (CNPT) de gas producido. c) El volumen de aire en m3 (CNPT).

9.16 - Un alto horno produce arrabio que contiene:

C 3.6 % Si 1.4 % Fe 95.0 %

El mineral contiene 80% Fe2O3, 12% SiO2 y 8% Al2O3. El coque (1 kg/kg arrabio) contiene 10% SiO2 y 90% C.


El fundente (1 kg/kg arrabio) es CaCO3 puro. Los gases formados contienen: CO 28% y CO2 12%. Por tonelada de arrabio, calcular: a) El peso de mineral utilizado. b) El peso de escoria formada. c) El peso de gas de alto horno.

9.17 - Un alto horno utiliza un mineral y produce un arrabio con las siguientes

composiciones:

Mineral: Fe2O3 84%, SiO2 9%, Al2O3 3% y H2O 4%. Arrabio: Fe 94%, Si 2.2% y C 3.8%.

El fundente (50 lb/100 lb arrabio) contiene: CaCO3 95%, SiO2 5%. El coque (90 lb/100 lb arrabio) contiene: C 84%, SiO2 10%, Al2O3 3% y H2O 3%. El anlisis en base seca de los gases es:

CO 27 % CO2 14 % N2 59 %

Suponer que no hay prdidas de hierro en la escoria. Por tonelada de arrabio, calcular: a) El peso y composicin de la escoria formada. b) El volumen en m3 (CNPT) de gas de alto horno.

9.18 - El mineral alimentado a un alto horno contiene lo siguiente: Fe2O3 75.4 % MnO 2.6 %

SiO2 11.0 % Al2O3 4.0 % P2O5 1.1 % H2O 5.9 %

La composicin del coque es: C 88%, FeS 2%, H2O 2%. El fundente contiene: CaCO3 96%, SiO2 4%. La cantidad de coque utilizado es 910 kg/ton arrabio y el fundente 330 kg/ton arrabio. El anlisis del arrabio producido es:

C 3.8 % Si 1.2 % Mn 0.9 % P 0.7 %


S 0.2 % Fe 93.2 %

El 99% del hierro en el mineral es reducido y el resto sale con la escoria. El azufre que no est en el arrabio sale con la escoria como CaS. Los gases contienen 1.75 partes de CO por cada parte de CO2 en volumen. Por cada 1 000 kg de arrabio, calcular: a) El peso de mineral requerido. b) El peso de la escoria formada. c) El volumen de aire en m3 (CNPT). d) Comprobar el balance de materia del horno.

TABLA 1 FACTORES DE CONVERSION DE UNIDADES LONGITUD:

1 cm = 0.3937 pulg 1 pulg = 2.54 cm 1 pie = 30.48 cm

MASA :

1 lb = 453.59 g 1 slug = 32.174 lb

FUERZA :

1 N = 105 dinas PRESION :

1 psi = 2.036 pulg Hg = 6894.76 Pa 1 pulg Hg = 33864 dinas/cm2 = 0.0334 atm = 0.491 psi 1 atm = 14.696 psi = 760 mm Hg = 29.92 pul Hg = 101325 Pa 1 bar = 105 dinas/cm2 = 0.9869 atm

VOLUMEN :

1 litro = 0.0353 pies3 = 0.2642 gal = 61.025 pulg3 1 gal = 231 pulg3 = 3.785 litros 1 pie3 = 28.316 litros = 7.4805 gal 1 pulg3 = 16.387 cm3

ENERGIA :

1 BTU = 778.16 pie-lbf = 252.16 cal = 1055.6 J 1 pie-lbf = 1.3558 J 1 ergio = 1 dina-cm 1 J = 1 N-m = 107 ergios 1 cal = 4.1855 J

POTENCIA : 1 vatio = 1 J/s = 860.42 cal/hr = 3.413 BTU/hr 1 HP = 745.7 vatios = 550 pie-lbf /s 1 kw = 1.341 HP

TABLA 2 - SIMBOLOS Y MASAS ATOMICAS

ALUMINIO Al 26.98 MAGNESIO Mg 24.32 ANTIMONIO Sb 121.76 MANGANESO Mn 54.93 ARGON A 39.944 MERCURIO Hg 200.61 ARSENICO As 74.91 MOLIBDENO Mo 95.95 AZUFRE S 32.066 NEODIMIO Nd 144.27 BARIO Ba 137.36 NEON Ne 20.183 BERILIO Be 9.013 NIOBIO Nb 92.91 BISMUTO Bi 209.00 NIQUEL Ni 58.69 BORO B 10.82 NITROGENO N 14.008 BROMO Br 79.916 ORO Au 197.2 CADMIO Cd 112.41 OSMIO Os 190.2 CALCIO Ca 40.08 OXIGENO O 16 CARBONO C 12.010 PALADIO Pd 106.7 CERIO Ce 140.13 PLATA Ag 107.88 CESIO Cs 132.91 PLATINO Pt 195.23 CLORO Cl 35.457 PLOMO Pb 207.21 COBALTO Co 58.94 POTASIO K 39.100 COBRE Cu 63.54 PRASEODIMIO Pr 140.92 CROMO Cr 52.01 RENIO Re 186.31 DISPROSIO Dy 162.46 RODIO Rh 102.91 ERBIO Er 167.2 RUBIDIO Rb 85.48 ESCANDIO Sc 44.96 RUTENIO Ru 101.7 ESTAO Sn 118.70 SAMARIO Sm 150.43 ESTRONCIO Sr 87.63 SELENIO Se 78.96 EUROPIO Eu 152.0 SILICIO Si 28.09 FLUOR F 19.00 SODIO Na 22.997 FOSFORO P 30.975 TALIO Tl 204.39 GADOLINIO Gd 156.9 TANTALO Ta 180.88 GALIO Ga 69.72 TELURO Te 127.61 GERMANIO Ge 72.60 TERBIO Tb 159.2 HAFNIO Hf 178.6 TITANIO Ti 47.90 HELIO He 4.003 TORIO Th 232.12 HIDROGENO H 1.008 TULIO Tm 169.4 HIERRO Fe 55.85 TUNGSTENO W 183.92 HOLMIO Ho 164.94 URANIO U 238.07 INDIO In 114.76 VANADIO V 50.95 IODO I 126.91 XENON Xe 131.3 IRIDIO Ir 193.1 YTERBIO Yb 173.04 KRIPTON Kr 83.80 YTRIO Y 88.92 LANTANO La 138.92 ZINC Zn 65.38 LITIO Li 6.94 ZIRCONIO Zr 91.22 LUTECIO Lu 174.99

TABLA 3 PRESION DE VAPOR DEL AGUA

(pulgadas de mercurio)

t oF 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0

0 0.0540 0.0593 0.0648 10 0.0709 0.0776 0.0846 0.0923 0.1007 20 0.1097 0.1193 0.1299 0.1411 0.1532 30 0.1664 0.1803 0.1955 0.2118 0.2292 40 0.2478 0.2677 0.2891 0.3120 0.3364 50 0.3626 0.3906 0.4203 0.4520 0.4858 60 0.5218 0.5601 0.6009 0.6442 0.6903 70 0.7392 0.7912 0.8462 0.9046 0.9666 80 1.0321 1.1016 1.1750 1.2527 1.3347 90 1.4215 1.5131 1.6097 1.7117 1.8192 100 1.9325 2.0519 2.1775 2.3099 2.4491 110 2.5955 2.7494 2.9111 3.0806 3.2589 120 3.4458 3.6420 3.8475 4.0629 4.2887 130 4.5251 4.7725 5.0314 5.3022 5.5852 140 5.8812 6.1903 6.5132 6.8500 7.2020 150 7.5690 7.9520 8.3510 8.7670 9.2000 160 9.6520 10.1220 10.6110 11.1200 11.6490 170 12.1990 12.7720 13.3660 13.9830 14.6250 180 15.2910 15.9820 16.6990 17.4430 18.2140 190 19.0140 19.8430 20.7030 21.5930 22.5150 200 23.4670 24.4550 25.4750 26.5310 27.6250 210 28.7550 29.9220

(lbf / pulg2 o psia)

t oF 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0

210 14.1230 14.6960 15.2890 15.9010 16.5330 220 17.1860 17.8610 18.5570 19.2750 20.0160 230 20.7800 21.5670 22.3790 23.2170 24.0800 240 24.9690 25.8840 26.8270 27.7980 28.7970 250 29.8250 30.8840 31.9730 33.0930 34.2450 260 35.4290 36.6460 37.8970 39.1820 40.5020 270 41.8580 43.2520 44.6820 46.1500 47.6570 280 49.2030 50.7900 52.4180 54.0880 55.8000 290 57.5560 59.3560 61.2010 63.0910 65.0280 300 67.0130 69.0460 71.1270 73.2590 75.4420 310 77.68 79.96 82.30 84.70 87.15 320 89.66 92.22 94.84 97.52 100.26

TABLA 3 PRESION DE VAPOR DEL AGUA

( lbf / pulg2 o psia )

t oF 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0

330 103.06 105.92 108.85 111.84 114.89 340 118.01 121.20 124.45 127.77 131.17 350 134.63 138.16 141.77 145.45 149.21 360 153.04 156.95 160.93 165.00 169.15 370 173.37 177.68 182.07 186.55 191.12 380 195.77 200.50 205.33 210.25 215.26 390 220.37 225.56 230.85 236.24 241.73 400 247.31 252.9 258.8 264.7 270.6 410 276.75 282.9 289.2 295.7 302.2 420 308.83 315.5 322.3 329.4 336.6 430 343.72 351.1 358.5 366.1 374.0 440 381.59 389.7 397.7 405.8 414.2 450 422.6 431.2 439.8 448.7 457.7 460 466.9 476.2 485.6 495.2 504.8 470 514.7 524.6 534.7 544.9 555.4 480 566.1 576.9 587.8 589.9 610.1 490 621.4 632.9 644.6 656.6 668.7 500 680.8 693.2 705.8 718.6 731.4 510 744.3 757.6 770.9 784.5 798.1 520 812.4 826.6 840.8 855.2 870.0 530 885.0 900.1 915.3 930.9 946.6 540 962.5 978.7 995.0 1011.5 1028.2 550 1045.2 1062.3 1079.6 1097.2 1115.1 560 1133.1 1151.3 1169.7 1188.5 1207.4 570 1226.5 1245.8 1265.3 1285.1 1305.3 580 1325.8 1346.4 1367.2 1388.1 1409.5 590 1431.2 1453.0 1475.0 1497.4 1520.0 600 1542.9 1566.2 1589.4 1613.2 1637.1 610 1661.2 1686.0 1710.7 1735.6 1761.0 620 1786.6 1812.3 1838.6 1865.2 1892.1 630 1919.3 1947.0 1974.5 2002.7 2031.1 640 2059.7 2088.8 2118.0 2147.7 2178.0 650 2208.2 2239.2 2270.1 2301.4 2333.3 660 2365.4 2398.1 2431.0 2464.2 2498.1 670 2531.8 2566.0 2601.0 2636.4 2672.1 680 2708.1 2745.0 2782.0 2819.1 2857.0 690 2895.1 2934.0 2973.5 3013.2 3053.2 700 3093.7 3134.9 3176.7 3206.2*

TABLA 4

CONSTANTES PARA LA ECUACION DE ANTOINE

B Ecuacin de Antoine: ln P = A -

C + T

P = presin de vapor, mm Hg T = temperatura, oK A, B, C = constantes

Nombre

Frmula

Rango

(oK)

A

B

C

Acetato de etilo C4H8O2 260 - 385 16.1516 2790.50 - 57.15 Acetona C3H6O 241 - 350 16.6513 2940.46 - 35.93 Acido actico C2H4O2 290 - 430 16.8080 3405.57 - 56.34 Agua H2O 284 - 441 18.3036 3816.44 - 46.13 Alcohol etlico C2H6O 270 - 369 16.9119 3803.98 - 41.68 Alcohol metlico CH4O 257 - 364 18.5875 3626.55 - 34.29 Amoniaco NH3 179 - 261 16.9481 2132.50 - 32.98 Benceno C6H6 280 - 377 15.9008 2788.51 - 52.36 Bromuro de etilo C2H5Br 226 - 333 15.9338 2511.68 - 41.44 Ciclohexano C6H12 280 - 380 15.7527 2716.63 - 50.50 Cloroformo CHCl3 260 - 370 15.9732 2696.79 - 46.16 Disulfuro de carbono

CS2 288 - 342 15.9844 2690.85 - 31.62

Dixido de azufre

SO2 195 - 280 16.7680 2302.35 - 35.97

n-Heptano C7H16 270 - 400 15.8737 2911.32 - 56.51 n-Hexano C6H14 245 - 370 15.8366 2697.55 - 48.78 n-Pentano C5H12 220 - 330 15.8333 2477.07 - 39.94 Tetracloruro de carbono

CCl4 253 - 374 15.8742 2808.19 - 45.99

Tolueno C6H5CH3 280 - 410 16.0137 3096.52 - 53.67

BIBLIOGRAFIA

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