PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA

METALURGIA EXTRACTIVA

LABORATORIO Nº2

PROCESO DE CALCINACION

PROFESOR:

Shishido Sanchez Manuel

ALUMNO:

Navarro Chumbe Raúl Jonathan 20097320

FECHA DE REALIZACIÓN:

Martes 09 de abril del 2013

FECHA DE ENTREGA:

Martes 16 de abril del 2013

Código Nombre EPE IL DL NOTA FINAL

20090024 Jonathan

Navarro

Chumbe

I. Objetivo de la Práctica.

El laboratorio tiene por objetivo conocer el proceso relacionado a la calcinación. Para ello se estudiará el caso de la formación de Óxido de calcio a partir de Carbonato de calcio.

Conocer el equipo relacionado a la calcinación su uso y demás aplicaciones.

II. ABSTRACT

In this laboratory study of the calcination process. The calcination is the action in which high temperatures are used to generate the decomposition or request the status change.

In our experiment is working with a material that possessed CaCO3. this is first subjected to calcination with the hypothesis that everything would be volatilized to find CO2 purity. With purity was second experiment was confining CO2.

Another experiment was to calcine the CaCO3 and MgCO3 together.

At the end were observed and commented on the results.

III. Metodología de la práctica

CALCINACION DE LA PIEDRA CALIZA

a. Se procedió a pesar 2.23gr de calcita además se tomó el peso del Crisol.

b. Se procedió a introducir en el horno junto a los otros experimentos. c. El experimento se realizó sin tapad. Se retira el experimento a 40 minutos y se toma su peso

CONTROL DE CO2

a. Se procedió a pesar 2.22gr de calcita además se tomó el peso del Crisol.b. Se procedió a introducir en el horno junto a los otros experimentos. c. El experimento se realizó con tapa para evitar la salida del CO2d. Se retira el experimento a 40 minutos y se toma su peso

MgCO3 + CaCO3

a. Se procedió a pesar 0.1gr de MgCO3 y 0.1gr de CaCO3.b. Se procedió a introducir en el horno junto a los otros experimentos. c. El experimento se realizó sin tapad. Se retira el experimento a 40 minutos y se toma su peso

TODAS LAS MUESTRAS

Se hace el análisis de solubilidad y de modificación de pH

IV. Resultados

Los datos recopilados fueron ordenados en la siguiente Tabla.

Grupo

Pesos (g)

Vacío (crisol)

Con mineral antes del proceso

(crisol+mineral)

Después del

proceso

1 103.72 105.950 105.092 66.94 69.160 68.33 65.15 65.58 65.41

HIPOTESISSe Asume que la cantidad de pérdida en gramos pertenece en su totalidad al CO2

CALCINACION

Se pesó 2.23 gr de mineralDel cuadro se obtiene que existe una pérdida de 0.86 grPor lo tanto

nCO 2=0.8644

=0.019545moles

Por la ecuación

1 CaCO3 => 1 CaO + 1 CO2

P.M CaCO3 = 100 gr/mol

P.M CaO = 56 gr/mol

P.M CO2 = 44 gr/molPor la relación estequiometrica

nCO 2=nCaO

nCaO=0.019545moles

Por lo tantoPesoCaO=0.019545 x56=1.0945 gr deCaO

Para poder hallar el Peso de CaO TEORICO se asume una pureza del mineral 100% de CaCO3

Por lo que se obtendría

nCaCO 3=2.23100

=0.0223mol

nCaCO 3=nCaO

nCaO=0.0223molPesodeCaO=0.0223x 56=1.2488 gr deCaO

CALCINACION CON CONTROL DE CO2

Se pesó 2.22 gr de mineral y se efectuó la calcinación con una copela como tapa.

Del cuadro se obtiene una pérdida de 0.86 gr

Por lo tanto de la ecuación

nCO 2=0.019545moles

De la relación estequiometrica antes mencionada nCaO=0.019545moles

PesoCaO=0.019545 x56=1.0945 gr deCaO

Para poder hallar el peso de CaO TEORICO se asume, de igual manera la pureza del mineral al 100%

nCaCO 3=2.22100

=0.0222mol

nCaCO 3=nCaO

nCaO=0.0222molPesodeCaO=0.0222x 56=1.2432 gr deCaO

EXPERIMENTO CON MgCO3 + CaCO3

Se pesaron 1gr de MgCO3 y 1gr de CaCO3De los resultados se obtuvo una pérdida en peso de 0.17 gr

De la ecuación:

1MgCO3+CaCO3→1MgO∙CaO+2C O2

Se puede saber el número de moles del CO2

nCO 2=0.1744

=0.003863moles

Por la relación de estequiometria:

nCaO=nCO22

Por lo tantonCaO=0.001932

PesoCaO=0.001932 x56=0.1082gr de CaO

En el caso TEORICO se considera peso de las sutancias puras para lo cual primero se hallan el reactivo limitante y el reactivo en exceso.

PM MgCO3 = 84.3 gr/molPM CaCO3 = 100 gr/mol

nCaCO 3= 1100

=0.01mol

nMgC O3=184.3

=0.01186mol

La relación estequiométrica es de nCaCO 3

=nMgC O3=nCaO

Por lo que el reactivo limitante es el CaCO3Esto es que reacciona 0.01 moles de CaCO3 con 0.01 moles de MgCO3

Por lo que se formaran 0.01 moles de CaO

Por lo tanto

PesodeCaO=0.01x 56=0.56 gr deCaO

V. Discusión de resultados

De la tabla de resultados se tiene:

1° EXPERIMENTO

Se obtiene que el material volatilizado esta dado por PesoAntes−PesoDespues=PesodeCO2desprendido

De la ecuación

VI. Conclusiones:

- Una de las ventajas de la calcinación es la obtención de óxidos a partir de carbonatos. Esto brinda una ventaja significativa respecto a la anterior. Ya que los

óxidos por lo general llegan a ser solubles en agua haciendo más fácil la recuperación de materiales de valor.

- Se concluyó de manera experimental que la modificación del pH se acelera cuando se trata de materiales aislados. Además la variación del pH dependerá de la concentración de cal, por ejemplo, el ratio de disolución, etc.

- Se concluye que la calcinación es un proceso el cual depende del tamaño de partículas, a medida que las partículas son más pequeñas se obtendrá mayor área de acción y menor volumen por lo que la calcinación será más eficiente.

VII.Cuestionario

PREGUNTA N°1

Se toma de dato las siguientes solubilidades

Solubilidad del CaCO3 = 0.014 gr/Lt

Solubilidad del CaO = 1.31 gr/Lt

Se tiene la siguiente ecuación

1 CaCO3 => 1 CaO + 1 CO2

Se calculan los P.M

P.M CaCO3 = 100 gr/mol

P.M CaO = 56 gr/mol

Experimento:Se calcina 100 gr de Carbonato de calcio previamente secado (un mol) a 900°C por espacio de 40 minutos.

El resultado se sumerge en un litro de agua y se agita lentamente para disolverlo.

Se extrae la parte saturada y es secada en un horno a menos de 100°C para no alterar las propiedades.

Una vez extraído el material se procede a pesarlo.

Explicacion. Al hacer reaccionar una mol de CaCO3 se espera encontrar por estequiometria una mol de CaO cuyo peso en gramos es de 56 gr. Una vez en un litro de agua el CaO se procede a disolver pero solo 1.31 gr . Por lo que la parte seca deberá pesar 54.9 gr. Con esto se comprobará que el producto obtenido es Óxido de Calcio (CaO)

PREGUNTA N°2

1MgCa(CO3)2→2CO2+1CaO∙MgO

Se procede a conocer los P.M

PMMgCa (CO3 )2=184.3gr /mol

PM CO2=44 gr /mol

PM CaO∙MgO=96.3 gr /mol

PM CaO=56 gr /mol

PMMgO=40.3gr /mol

a. Si la eficiencia es del 100 %

INICIOMgO al inicio = 0Ley MgO inicial = 0%

FINALMgO al finalNumero de moles que reacciona

nMgCa (CO3)2= 100 x103gr184.3gr /mol

=542.59mol

Por lo tanto se formará 542.59 moles de MgOEn peso esto es = 542.59 x 40.3 = 21866.52 gr de MgO

Ley de MgO al final = 21866.52 / 100 x 103 = 21.87 %

b. El producto obtenido será CaO∙MgO

Se obtienen que 542.59 moles de MgCa(CO3)2 produce igual cantidad de moles

(542.59 moles) de CaO∙MgO por lo que su peso seráPeso=n∗PM

PesoCaO ∙MgO=542.59 x96.3=52.25Kg

c. Por la ecuación balanceada se obtienen 2 moles de CO2 por lo que a C.N es 44.8L

44.8<¿

3

Ecuación:

1MgCO3→1MgO+1CO2

Se procede a conocer los P.M

PMMgC O3=84.3 gr /mol

PMMgO=40.3gr /mol

PM CO 2=44.0 gr /mol

Por rendimiento se tiene que solo el 90%

a. Magnesita sin reaccionar 10% x 2.5 TM = 0.25 TM = 2965.599 moles

b. Reaccionaron

90% de 2.5 TM de MgCO3

Esto es = 2.25 TM de MgCO3Por lo tanto

nMgC O3=2.25 x106 gr

84.3=26690.39molesdeMgCO3

Estequiometricamente se formaran igual número de moles nMgCO3=nMgO

- Se formarán 26690.39 moles de MgO

- Peso=nxPM=26690.39 x 40.3=1.076TM deMgO

c. Por estequiometria se tiene que se formarán 26690.39 moles de CO2 por lo que se tendrá a CN 597864.77 Lt

597864.77<¿

Horno rotatorio con precalentador

El horno rotatorio con precalentador se utiliza preferentemente para la calcinación de caliza y dolomía cuando se dan las siguientes premisas:

 

elevadas producciones de horno, >1000 t/día

reducido tamaño de alimentación, p. ej. 15 á 45 mm

máxima flexibilidad a la hora de seleccionar el combustible

la producción de cales con bajo contenido de azufre, utilizando combustibles baratos altamente sulfurosos.

 

El rendimiento de un horno rotatorio aumenta claramente cuando se utiliza junto a un precalentador, que usa los gases de escape del horno para precalentar y desacidificar parcialmente la caliza. El precalentador de diseño modular desarrollado por Polysius y Maerz combina la eficaz transmisión del calor con una óptima accesibilidad para realizar trabajos de mantenimiento con la instalación en marcha.

Nuestra tecnología se centra en el Know-how conjunto de Polysius y Maerz: Polysius aporta su larga experiencia en la construcción de hornos rotatorios y su gran capacidad den I&D, mientras que Maerz contribuye con su profundo conocimiento sobre el proceso de fabricación de la cal, como por ejemplo sobre las corrientes de gas en amontonamientos de material, o sobre el tratamiento de las formaciones de polvo y adherencias en la fabricación de cal viva. 

Singular es el bypass de azufre desarrollado por Polysius. El mismo permite la fabricación de una cal pobre en azufre a partir de combustibles baratos y frecuentemente muy ricos en azufre, para ser utilizada por ejemplo en la industria del acero. En este innovador sistema se separan la corriente de material y la corriente de gas de escape entre el cabeza del horno y el precalentador, siendo así que el material es sometido a un tamizado en caliente y consiguiente clasificación a fin de separar la fracción fina con el alto contenido de azufre.