UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

INFORME

FUNDAMENTOS METALÚRGICOS I

Integrantes:

RONALD PALOMINO PALOMINO

LIMA – PERÚ

2012-II

Construccion del diagrama de kellog Pb-S-O

Los datos para la ∆G°(298) y ∆S°(298) para los diferentes elementos lo obtenemos de las tablas :

Columna1 ∆G°(298)kcal/mol°k ∆S(298)cal /mol°kPb 0 15.5PbO -52.4 16.2Pb3O4 -175.6 50.5PbS -22.5 21.8PbSO4 -219.5 35.2O2 0 49.02SO2 -70.95 59.25

Las fases estequiométricas sólidas que podemos generar son: PbS, PbO, PbSO4, Pb3O4

Entonces para una temperatura de T=800C°

Para la reacción: Pb+1/2O2 = PbO

Calculamos: ∆G(298°) = [∆G(PbO)]-[ ∆G(Pb)+1/2 ∆G(O2)]

∆S(298)= [∆S(PbO)]-[ ∆S(Pb)+1/2 ∆S(O2)]

ΔG0r (1073)=[ΔGr(1,298)0 −(T−298 )ΔSr(1 ,298)

0 ] ……………..(a)

Luego sabemos que : ∆G°= -R.T. 2,303logK

El valor obtenido de (a) igualamos con ∆G°= -R.T. 2,303logK

También sabemos que K= ᵅ(PbO)/ ᵅ(Pb)* .ᵅ(O2)1/2=1/ᵅ(O2)1/2 …………….(b)

Tomamos Log a (b) y nos da Logk = -1/2.LogPo2 ....(c)

Reemplazando datos tenemos: ∆G(298°) = -52.4kcal/mol

∆S(298)= -23.81cal/mol°k

Reemplazando en (a): ΔG0r (1073)= -33947.25 cal/mol°k=-142032.76 J/mol°k

Entonces: -142032.76 J/mol°k=-R.T. 2,303logK

Para R=8.314 J/mol°K T=1073°K por lo tanto Logk=6.92 reemplazamos en (c)

Entonces : logPO2=-13.84

Las reacciones que formamos son:

Pb+1/2O2 = PbO

Pb + SO2 = PbS+O2

PbS + 2O2 = PbSO4

PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4

PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4

Pb3O4 + 3SO2 + O2 = 3PbSO4

Operando de la misma forma para estas reacciones obtenemos lo siguiente:

Reaccion Ecuacion Obtenida

Pb+1/2O2 = PbO LogPO2= -13.84

Pb + SO2 = PbS+O2 LogPO2 –LogPSO2 = -10.49

PbS + 2O2 = PbSO4 LogPO2 = -13.38

PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4 0.5LogPO2 +LogPSO2 = -9.35

PbO + SO2 + 0.5O2 = PbSO4 LogPO2 = -0.36Pb3O4 + 3SO2 + O2 = 3PbSO4 LogPO2 + 3LogPSO2 = -27.9

A partir de estas ecuaciones formamos la grafica del diagrama Pb-S-O en Pso2 vs Po2:

151050-5-10-15

4

2

0

-2

-4

-6

-8

-10

Pb-O -S Phase Stability Diagram at 800.000 C

File: C:\HSC6\Lpp\PbOS800.ips log pO2(g)

log pSO2(g)

Pb PbO

Pb3O4

PbS

PbSO4

De la grafica obtenida de kellog observamos que en ningún punto existe una frontera común entre PbS y PbO esto nos quiere decir que el PbO no puede producirse por tostación de PbS en oxigeno sin la formación previa de sulfatos.

Asimismo también vemos que que si gradualmente disminuimos Pso2 manteniendo constante Po2 vemos que el PbSO4 reaccionara para formar sulfatos basicosy finalmente se transformara en PbO puro al alcanzar valores de Pso2 muy bajos.

De al grafica también observamos la reacción de tostación –reduccion:

PbS + O2 = Pb + SO2

Observamos que el PbS podría convertirse a Pb metalico mediante un cuidadoso control de las presiones de SO2 y O2. Pero a esta T=1073°k los valores de PSO2 y PO2 necesarios para producir Pbliq son demasiados bajos para las condiciones que generalmente existen en el horno de tostación.

Si analizamos una particula tostada consistirá de PbO en las capas exteriores luego vendrán las capas de sulfatos básicos de plomo e incluso posiblemente el PbSO4 cerca a la zona interior del sulfuro no tostado. Obvio La difusión se volverá lenta a traves de las capas de sulfatos y nos será difícil obtener una tostación completa. Inclusive con un exceso de O es obvio la dificultad para llegar a una tostación a muerte a PbO.

Vemos que una tostación sulfatante para producir PbSO4 lograriamos con bastante facilidad restringiendo la cantidad de O presente , pero el PbSO4 es insoluble en agua y para propósitos de lixiviación no serviría.