Metalurgia

INDICE

INTRODUCCION 3

CALCINACIÓN 4

Equipo: 6

Material 6

PROCEDIMIENTO: 7

1. Obtención de la materia prima 7

2. Reducción del tamaño de la materia prima 7

3. Análisis de mallas 8

4. Pesar material 9

5. Calcinar 9

6. Enfriar 9

RESULTADOS 10

OBSERVACIONES 13

CONCLUSIÓN 13

INTRODUCCION

Sólo unos pocos metales se encuentran en la Naturaleza en estado libre o nativo (Au, Ag, Hg, Pt y el Cu, aunque no es el estado más usual). La mayor parte se encuentra en estado combinado, en forma de óxidos, sulfuros, carbonatos, silicatos, etc., de composición química y sistema de cristalización definido, constituyendo los minerales.

La pirometalurgia es la rama de la metalurgia que se encarga de la obtención y purificación de los metales, a través de la utilización del calor. Es la técnica más tradicional de extracción de metales, a partir de los minerales, eliminando la ganga, que se trata de silicatos u otros minerales sin interés, que se desechan para obtener el metal a partir del mineral. Algunos metales alcalino-térreos, el calcio, el estroncio y el bario, se obtienen a partir de los carbonatos insolubles en los que están insertos.

En todo proceso metalúrgico, generalmente interesa que el mineral se encuentre en forma de óxido. Si la mena ya es un óxido, entonces, una vez concentrada, puede pasar directamente al proceso de reducción, en caso contrario, habrá que transformar el mineral en el óxido metálico correspondiente, esto se consigue mediante los procesos de tostación o calcinación.

En esta práctica desarrollaremos el proceso de calcinación de un carbonato para así obtener el metal alcalino-térreo calcio en forma de oxido de calcio puesto que esto es lo que se busca en todo proceso metalúrgico.

CALCINACIÓN

La calcinación es un proceso que consiste en calentar un mineral (Carbonato o hidróxido), para conseguir su descomposición en el óxido correspondiente. Los carbonatos metálicos se tratan mediante calcinación, calentándolos hasta una temperatura por debajo del punto de fusión del metal, en el proceso se desprende dióxido de carbono, y queda un óxido metálico.

En una mena común de hierro carbonatada, los carbonatos que suele contener se descomponen de la siguiente manera en presencia de oxígeno:

4 FeCO3 + O2 2 Fe2O3 + 4 CO2

Para menas carbonatadas de manganeso y de calcio se tienen las reacciones de descomposición siguientes:

3 MnCO3 Mn3O4 + 2 CO2 + CO

CaCO3 CaO + CO2

La calcinación al igual que el secado son procesos endotérmicos, por lo cual debe suministrarse calor a una temperatura relativamente elevada, dependiendo de la mena que se esté procesando.

Después de efectuada la calcinación se obtienen generalmente óxidos metálicos y la mena se encuentra lista para su posterior reducción.

Diagrama de Ellingham para la descomposición de carbonatos

Equipo:

 Quebradora de quijada

 Quebradora de conos

 Cuarteador

 Pulverizador de anillos

 Sistema de mallas

 Balanza

 Horno eléctrico

 Desecador

Material

 Espátula

 Vasos de crisol

 Carburo de calcio a diferentes tamaños ( min 10 gr por tamaño)

 Mallas de diferentes tamaños

 RO-TAP

PROCEDIMIENTO:

1. Obtención de la materia prima

El carbonato de calcio es el compuesto de calcio más abundante en la naturaleza. Se lo encuentra formando varios minerales: calcita, dragonita y espato de Islandia. El mármol es una roca que contiene como componente principal carbonato de calcio y lo mismo sucede con la piedra caliza. Esta última es la materia prima con la cual se prepara la cal viva. Para obtener ésta, se calcina la piedra caliza, con lo cual el CaCO3 que contiene, se transforma en CaO, desprendiendo CO2.

Se forma óxido de calcio cuando el carbonato de calcio se quema en el aire. En gran escala se produce calentando caliza en grandes hornos de cal llamados también caleras:

CaCO3 CaO + CO2

La reacción es reversible, como indica la ecuación anterior. Se alcanza el equilibrio cuando en contacto con la caliza y la cal existe una determinada concentración o presión parcial de CO2. La presión de equilibrio se llama presión de descomposición del carbonato de calcio. Si a cualquier temperatura la presión parcial del CO2 es inferior a la del equilibrio, se descompondrá la caliza para incrementar dicha presión al valor de equilibrio. En cambio, si la presión parcial es superior a la del equilibrio, la cal se combinará con el dióxido de carbono para formar el carbonato, y la presión descenderá la valor del equilibrio. Los valores de equilibrio para la presión del dióxido de carbono (en mm. de Hg) a diversas temperaturas son:

2. Reducción del tamaño de la materia prima

En este paso se procesara el mineral en una o varias quebradoras dependiendo que tan fino queramos que quede, hay diferentes tipos de quebradoras como son:

 Quebradora de quijada

 Quebrador de cono:

 Cuarteador

 Pulverizador de anillo

3. Análisis de mallas

La concentración de minerales depende en alto grado del tamaño o distribución de tamaños de las partículas que intervienen en estas operaciones. Los procesos piro e hidrometalúrgicos también dependen de la distribución de tamaños de las partículas. Operaciones y procesos de beneficio de minerales necesitan rangos de tamaños de partículas para ser más eficientes. Por supuesto las operaciones son condicionadas directamente por estos rangos.

Feret: “el tamaño de partícula corresponde a la distancia entre dos tangentes paralelas a la partícula y trazadas en la dirección de la medición”. La forma común de determinar el tamaño de un conjunto de partículas es el análisis granulométrico por medio de tamices. El análisis granulométrico consiste en hacer pasar el mineral por una serie de tamices desde el de menor número de mallas hasta el de mayor. El tamaño de partícula se asocia al número de aberturas que tiene el tamiz por pulgada lineal.

Se colocan los tamices de acuerdo a la serie sobre la Ro – tap para sacudirlos. Se sacude por un periodo de 15 – 20 minutos. Se detiene y se pesan los finos producidos. Se procede a sacudir la serie de tamices por otro periodo de 15 minutos y se pesan los finos. El procedimiento finaliza cuando se registra un peso constante en los finos. Se pesan y registran los pesos retenidos sobre cada uno de los tamices y sobre el plato de fino.

La siguiente tabla nos indicara los tamaños de mallas que usaremos en esta práctica:

4. Pesar material

Ya que tengamos el carbonato de calcio triturado y separado por tamaños procederemos a pesar el mineral por tamaño. Ahora que tenemos las cantidades de gramos de carbonato de calcio por tamaños, continuaremos tomando dos muestras de cada tamaño de 2gr,

5. Calcinar

Ya que tenemos las 8 muestras, estas serán calcinadas en el horno a 700°C por 30 minutos, después se pasaran a un desecador en el cual serán enfriadas durante 30 min para después ser pesadas, estos pasos se repetirán pero ahora las muestras serán calcinadas a 800°C,

Por último se repetirá todo el procedimiento pero, ahora el tiempo de calcinación será por una hora, de igual manera a 700°C y 800°C

6. Enfriar

Después de sacar las muestras del horno, se pasaran a el desecador y se dejaran enfriando por 30 minutos para después pesar y comparar resultados.

RESULTADOS

En esta tabla se muestra el resultado que obtuvimos en el análisis de mallas.

Tabla de resultados obtenidos en la calcinación de carbonato de calcio a 700°C.

En esta grafica se observa que a menor tamaño de la particula el % en peso de CaCO3 es mayor.

En la siguiente grafica se muestra la variación del % en peso del CaCO3 respecto a el tamaño de la particula.

OBSERVACIONES

 Primero que nada nos sentimos unos ignorantes al darnos cuenta donde se encontraba el Carbonato de Calcio ( afuera del área de quebrado)

 En el análisis de mallas tuvimos un problema al querer desarmar los tamices y tuvimos una pequeña pérdida de carbonato de calcio pero la despreciamos debido a que muy poco

 Hicimos el proceso a 700°C dos veces debido a que la báscula no estaba calibrada, y no nos dimos cuenta hasta el final ya que los pesos fueron muy diferentes.

CONCLUSIÓN

A comparación del proceso de secado en este proceso hubo más pérdida debido a que hubo una descomposición química y no solo liberación de humedad. Se realizó el proceso de calcinación a la caliza a diferentes tiempos para así poder verificar los productos encontrados. Se comprobó que a mayor tiempo en el horno, podemos encontrar una mayor cantidad de productos. En la calcinación de la caliza se tiene presente muchos parámetros, como son: la granulometría del mineral, el tiempo de calcinación y la temperatura.

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