INFORME N° 2 Título de la práctica: Calcinación de un mineral

“LABORATORIO DE PROCESOS METALÚRGICOS”

INFORME N° 2

Título de la práctica:
Calcinación de un mineral 

Grupo N° 5

Alumna:

Profesor:
Ing. Corcuera Urbina, Juan Agustín

Objetivo:
* Conocer el proceso de calcinación de un mineral.
* Realizar la calcinación de la caliza (carbonato de calcio) a cal viva (CaO).
* Determinar la cinética de reacción en función de los parámetros medidos 

Fecha de realización: 
20 de agosto de 2012

Lima, 03 de agosto de 2012
ÍNDICE

ÍNDICE 2
1. INTRODUCCION 3
2. METODOLOGÍA SEGUIDA 5
3. PRESENTACION DE RESULTADOS 7
4. DISCUSION DE RESULTADOS 7
5. RESOLUCION DE CUESTIONARIO 8
6. CONCLUSIONES 11
BIBLIOGRAFIA 11

INTRODUCCION

Calcinación:
Calcinación   se le denomina   al proceso de calentar   una cierta   sustancia a una   temperatura elevada, por debajo de su punto de fusión, para provocar la descomposición térmica o un cambio de estado en su composición física o química. Dicho proceso se lleva a cabo generalmente en hornos. 

Para que dicho proceso de descomposición ocurra se deben   cumplir   ciertos parámetros, entre los cuales los importantes son tiempo y   temperatura, ya que la eficiencia de este proceso dependerá principalmente de que se respeten los tiempos necesarios para que ocurra tal descomposición y a su vez   mantener la temperatura adecuada para que proceda la reacción. 

La reacción química que gobierna la calcinación de carbonato de calcio es la siguiente 
CaCO3 + calor → CaO + CO2
Donde la energía libre a una atm es ΔG = 177100 – 158·T J/mol. Esto dice que la descomposición empieza recién a los 848°C (varía según la base de datos). 

La disociación de carbonato de calcio se puede resumir en 5 procesos, como se ilustra en la siguiente figura. 

a) Calor es transferido desde los gases del reactor a la superficie de la partícula. 
b) Calor es conducido desde la superficie de la partícula a través de la cal viva. 
c) Calor que llega hacia la superficie del carbonato de calcio causa la disociación de carbonato de calcio a CaO y CO2.
d) El CO producido migra desde la interfaz de reacción, a través de la cal viva hacia la superficie de la partícula. 
e) CO2 migra desde la superficie a los gases del reactor. 

Las principales variables que afectan a la velocidad de reacción son 
a) Características de la piedra caliza 
b) Distribución de tamaños de partícula 
c) La geometría de las partículas 
d) El perfil de temperatura en la zona de calcinación 
e) El flujo de calor entre los gases del reactor y las partículas 

METODOLOGÍA SEGUIDA

Materiales y equipos
* Minera caliza
* Crisol
* Horno a combustible diesel del laboratorio.
* Balanza
* Pinza
* Delantal 
* Mascarilla
* Guantes térmicos
* Lentes de seguridad
* Pinza grande
* Zapatos cerrados

Procedimiento
* Cada grupo peso diferentes cantidades de mineral caliza en un crisol, para colocar al horno.

Tabla N°1: Condiciones de trabajo
Grupo | Tiempo (min.) | Peso de caliza (gr.) |
1 | 20 | 200 |
2 | 30 | 200.4 |
3| 40 | 200.5 |
4 | 50 | 199.5 |
5 | 60 | 200.5 |
| 60 | 200 |

Fig. N°1: Mineral caliza Fig.N°2: Peso del mineral
* Luego el crisol con la caliza se introdujeron al horno de fusión, previamente calentado a unos 900°C, por unos 20 minutos. Al realizar lo anteriormente mencionado se tiene que contar con la ropa de protección adecuada (mandil, careta, guantes).



Fig. N°3: Horno de fusión del laboratorio Fig. N°4: Colocación de la caliza

* Concluido los 60 minutos (grupo 6) se procede a retirar el mineral calcinado, del mismo modo en que se introdujo, para luego pesarlo y determinar la cantidad de mineral calcinado.

Fig. N°5: Peso del mineral calcinado Fig. N°6: Mineral calcinado 

Fig. N°7: Mineral calcinado –Mejor vista

* Cada grupo siguió el mismo procedimiento para poder determinar la formación de CaO(s) y CO2(g). 

DISCUSION DE RESULTADOS

* Se debe tener en cuenta la temperatura de calcinación (800°C) y esta no debe sobrepasar dicho valor ya que se podría fundir el mineral.

* Comparando los resultados del quinto y sexto crisol, se aprecia que existe una mayor composición de CaO en el sexto, debido a que se trabajo con una menor granolumetria en la sexta muestra.

* Al trabajar con una granulometría mayor y menor del mineral se espera obtener una diferencia significativa de la velocidad de reacción. 

RESOLUCION DE CUESTIONARIO

1. Describir el proceso práctico deCalcinación realizado en el laboratorio. Calcular el porcentaje de conversión y peso de productos en cada tiempo, considerando que el mineral tiene 2% de humedad.

Proceso de calcinación en el laboratorio:
* El mineral caliza, compuesto en su mayoría por carbonato de calcio, se pesa y este se ingresa al Horno a combustible diesel del laboratorio.
* El horno debe de estar a una temperatura de 900°C para poder lograr la calcinación de la caliza, después de un tiempo previsto (en minutos) se retira el mineral que se calcinó.
* Luego se pesa para así poder determinar el peso de los reactantes (CaO y CO2).

Calcular:
CaCO3 + calor ⌠ CaO + CO2

Grupo | Tiempo (min.) | Peso de caliza inicial (gr.) | Peso de caliza seco (gr) | Peso de CaCO3 descompuesto (gr) |
1 | 20 | 200 | 196 | 194 |
2 | 30 | 200.4 | 196.392 | 191.2 |
3 | 40 | 200.5 | 196.49 | 189 |
4 | 50 | 199.5 | 195.51 | 184.5 |
5 | 60 | 200.5 | 196.49 | 185 |
| 60 (fino) | 200 | 196 | 184.2 |

DETERMINANDO LA CANTIDAD DE CO2 QUE SE FORMO

Esta determinación solo es la diferencia entre un antes y un después de la calcinación, por ello tendremos 
Grupo | Tiempo (min.) | Peso de caliza seco (gr) | Peso de CaCO3 descompuesto (gr) | Cantidad CO2 que se formo | Cantidad CO2 que no se formó |
1 | 20 | 196 | 194 | 2 | 84.24 |
2 | 30 | 196.39 | 191.2 | 5.19 | 81.22 |
3 | 40 | 196.49 | 189 | 7.49 | 78.97 |
4 | 50 | 195.51 | 184.5 | 11.01 | 75.01 |
5 | 60 | 196.49 | 185 | 11.49 | 74.97 |
| 60 (fino) | 196 | 184.2 | 11.8 | 74.44 |

De la reacciónCaCO3 CaO + CO2
100 56 44

Con esas relaciones estequiometrias, podemos determinar la cantidad de CaO que se formo y la cantidad de CaCO3 que fue descompuesto

Grupo | Cantidad CO2 que se formo | Cantidad de CaO que se formó |
1 | 2 | 2.55 |
2 | 5.192 | 6.608 |
3 | 7.49 | 9.53 |
4 | 11.01 | 14.01 |
5 | 11.49 | 14.62 |
6 | 11.8 | 15.02 |

Con estos pesos, y los pesos después de calcinación, obtendremos la cantidad de CaCO3 que nos queda al final
Grupo | Peso de CaCO3 descompuesto (gr) | Cantidad de CaO que se formó | Cantidad de CaCO3 que falta reaccionar |
1 | 194 | 2.55 | 191.45 |
2 | 191.2 | 6.61 | 184.59 |
3 | 189 | 9.53 | 179.47 |
4 | 184.5 | 14.01 | 170.49 |
5 | 185 | 14.62 | 170.38 |
6 | 184.2 | 15.02 | 169.18 |

B. Graficar:

a. % CaO formado VS. Tiempo 

b. % CO2 formado VS. Tiempo 

c. % CO2 no eliminado VS. Tiempo 

CONCLUSIONES
* 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.

BIBLIOGRAFIA
1. Libro de procesos metalúrgicos I
http://www.tecsup.edu.pe/file/campus/temporal/A82A2AF6BA866D65869F09984CC82FE0/13020/texto4.pdf

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