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8/2/2019 INVESTIGACIN DEL MECANISMO Y CINTICA DEL PROCESO DEL
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INVESTIGACIN DEL MECANISMO YCINTICA DEL PROCESO DELCONCENTRADO DE LA OXIDACIN
DE LA CALCOPIRITA
Oscar Leonardo Sanabria .. 2090615Johan Steve Estvez ... 2090613
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INTRODUCCIN
El proceso de oxidacin del concentrado decalcopirita fue generado por mediciones de DTA-TGbajo rangos de temperatura de 298-1173 [K], ascomo por anlisis de Difraccin de Rayos X (XRD)
de los productos de oxidacin a 723, 873 y 1173[K]. A partir de los resultados obtenidos, fue dado elmecanismo del proceso del concentrado de laoxidacin de la calcopirita. El estudio cintico del
proceso investigado se realizo de acuerdo a losmtodos Kissinger y Ozawa (determinar valores enla energa de activacin).
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En consecuencia, han sido investigadas numerosasbsquedas, con el fin de estudiar los parmetros detostacin del oxidante de calcopirita, su mecanismo y las
reacciones involucradas . Estas referencias frente a laoxidacin del mineral de calcopirita pura y con el procesode concentrado de oxidacin de calcopirita. Aunque hayligeras diferencias en la secuencia de los cambios de
fase se producen en un sistema Cu-Fe-S-O; siguiendolas principales reacciones procedentes durante latostacin de la calcopirita como se sugiere en:
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CALCOPIRITA
La calcopirita es la mena
de cobre ms ampliamentedistribuida.
Qumicamente es undisulfuro de hierro y cobre
CuFeS2
http://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobre8/2/2019 INVESTIGACIN DEL MECANISMO Y CINTICA DEL PROCESO DEL
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ANALISIS TRMICO DIFERENCIAL [DTA]
Se mide la diferencia detemperatura entre la muestra y
un material de referencia
(trmica, fsica y qumicamenteinerte) en funcin del tiempo ode la temperatura cuando dicha
muestra se somete a unprograma de temperatura en
una atmsfera controlada.
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ANLISIS TERMOGRAVIMTRICO [TG]
Medida de la variacin dela masa de una muestracuando es sometida a un
programa de
temperatura en unaatmsfera controlada. Lavariacin de masa puedeser una prdida de masa
o una ganancia de masa.
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ANALIZADOR TERMOGRAVIMTRICO CONTERMOANLISIS DIFERENCIAL [DTA-TG]
Permite medicionessimultneas de anlisis
trmico diferencial (DTA) ytermogravimtricas (TG),
ahorrando tiempo deanlisis y de preparacin
de muestras.
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DIFRACCIN DE RAYOS X (XRD)
Es uno de los fenmenos fsicos que seproducen al interaccionar un haz de rayos X,de una determinada longitud de onda, con unasustancia cristalina.
Qu informacin nos proporcionan laXRD?
http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_xhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_xhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_xhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_x8/2/2019 INVESTIGACIN DEL MECANISMO Y CINTICA DEL PROCESO DEL
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TOSTACIN DE SULFUROS
TOSTACIN
Es la oxidacin de los sulfuros metlicos paraproducir xidos metlicos y bixido de azufre.
MS + 3/2 O2 MO + SO2
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MENAS TPICAS QUE SE TUESTAN
SULFUROS
COBRE
ZINCPLOMO
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DIAGRAMA DE KELLOGG
Los diagramas de estabilidad de los sistemas M O S, llamados tambin diagramas de
predominancia de reas, muestra zonas o reas
definidas, dentro de las cuales es predominante,es decir estable, cierta especie, en funcin depresiones parciales y temperatura.
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EXPERIMENTAL
El concentrado de calcopirita de la mina Rudnik (Serbia)utilizado en el experimento
La participacin de los principales minerales en el concentrado
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Las mediciones del DTA y TG se llevaron a cabo utilizandoun analizador trmico NETZSCH STA 409 EP. Se utilizaronmuestras de 100 [mg] de calcopirita y se llevaron a cabo
grabaciones en atmosfera de aire, a velocidades decalentamiento a razn de 2, 5, 10, 15 y 20 [o/min], durante elintervalo de temperatura de 298 a 1173 [K].
El anlisis de rayos X se realizo para determinar lacomposicin de la fase de los productos intermediosformados durante la oxidacin de la calcopirita. Se utilizo undifractmetro de rayos X PHILIPS, modelo PW-1710,
(=1.54178 ). Los patrones de difraccin se registraron enintervalos de 0.02, de tiempo de muestreo de 0.25 [s] y enun rango de 40 700 2.
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REACCIONES OCURRIDAS EN LATOSTACION DE LA CALCOPIRITA
2CuFeS2 + 7.5O2 2CuSO4 + Fe2O3 + 2SO2 (1)2CuFeS2 Cu2S + 2FeS + S (2)
2CuFeS2 + O2 (g) Cu2S + 2FeS + SO2 (g) (3)
2CuFeS2 + O2 (g) Cu2S + 2FeS + SO2 (g) (4.1)
2FeS2 + 2O2 (g) FeS + 2SO2 (g) (4.2)
FeS + 2O2 (g) FeSO4 (g) (5.1)
Cu2S + SO2 (g) + 3O2 (g) 2CuSO4 (5.2)
2Cu2S + 5O2 (g) 2CuO.CuSO4 (5.3)
2FeSO4 Fe2O3 + SO2 (g) + SO3 (g) (6)
CuSO4 CuO + SO3 (g) (7)
CuO.CuSO4
2CuO + SO3
(g) (8)
DTA
TG
KELLOG
OZAWA
XRD
TABLAEa
KISSINGER
PICOS Tm
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CURVA DTA CALCOPIRITA
CURVA DTA DEL LA CONCENTRACION-OXIDACION DE LA CALCOPIRITA ADIFERENTES VELOCIDADES DE CALENTAMIENTO.
RXS
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CURVA TG CALCOPIRITA
CURVA TG DE LA CONCENTRACION-OXIDACION DE LA CALCOPIRITA A
DIFERENTES VELOCIDADES DE CALENTAMIENTO.
RXS
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RXS
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DIAGRAMA DE KELLOG
DIAGRAMA DE KELLOG PARA LOS SISTEMAS DE Cu-S-O (a) y Fe-S-O (b) A
LAS TEMPERATURAS TPICAS DEL PROCESO DE TOSTACIN OXIDACIN 723, 873 Y 1273 [K]
RXS
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Las reas predominantes, en funcin de presiones y
temperatura, darn pautas para determinar si elproceso conveniente ser una tostacin: sulfatante,
oxidante, tostacin reduccin, etc., o una reduccindirecta, o reduccin previa oxidacin de sulfuros, o
tostacin seguida de lixiviacin, etc.
Las lneas muestran los equilibrios bivariantes y lospuntos muestran equilibrios univariantes (equilibrios
entre tres fases).
DIAGRAMA DE KELLOG
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PICOS DE TEMPERATURA MXIMA
Dependencia de Tmsobre la velocidad de calentamiento para los procesos (5)-
(8) ocurridos durante la oxidacin del concentrado de calcopirita.
RXS
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Segn el mtodo de Kissinger , el clculo de la energa deactivacin, a diferentes velocidades de calentamiento,
puede expresarse como:
donde: R: Cte. universal de los gases, 8.314 [J/Kmol]. : Velocidad de calentamiento [0/min].
Tp: es la temperatura mxima absoluta en la curva de DTA [K] Ea: Energa de activacin del proceso [kJ/mol]. B= constante de integracin.
RXS
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Con esta expresin se puede calcular el valor de la energa deactivacin al graficar ln(/Tp2) vs. 1/Tp, donde la pendientede la recta obtenida tendr un valor de Ea/R, pudindose
despejar el valor de la energa de activacin
RXS
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METODO DE OZAWA
CORRELACIN LINEAL ENTRE Ln Y 1/TmPARA LOS PROCESOS (5)-(8) OCURRIDOSDURANTE LA OXIDACIN DEL CONCENTRADO DE CALCOPIRITA.
Ln = C2Ea / RTm
RXS
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RESULTADOS
Valores de Ea determinados por los mtodos deKissinger y Ozawa para los procesos (1)-(4)
PROCESO
Ea [kJ/mol]
METODO KISSINGER METODO OZAWA1 272 2822 243 2543 222 2354 227 241
RXS
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CONCLUSIONES La comparacin de los anlisis de DTA y TG de la oxidacin
del concentrado de calcopirita en aire se produce a travs deun nmero de reacciones acompaado por la formacin deproductos intermedios.
El XRD de la oxidacin de los productos muestra que laoxidacin del concentrado de calcopirita conduce a laobtencin de Fe2O3 y CuO como los productos finales a 1173[K].
Las curvas de DTA registradas en diferentes velocidades decalentamiento muestra los picos exotrmicos a temperaturassuperiores a 823 [K], que representan la disociacin de lossulfatos formados previamente.
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Las temperaturas mximas de los picos fueron tomadas
para el clculo de la cintica que se realizo mediante losmtodos de Kissinger y Ozawa.
Los valores relativamente altos de la energa de activacin
indican que el proceso de oxidacin del concentrado decalcopirita se produce en la zona cintica.