problemas de balance de masa

7/24/2019 Problemas de Balance de Masa

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PROBLEMAS DE BALANCE DE MASA

1. Un mineral cuya composicin es 55% CuFeS2, 30%FeS2y 15% de ganga,

se trata por tostacin a muerte (comustin completa del S!, como

indican las reacciones siguientes"

2 CuFeS 2 # 13$2 2 & Fe23# 2 Cu # 'S2 2 FeS2 # 11$2 2 & Fe23# ' S2ara ello se emplea un e)ceso de aire (21% de 2y *+% 2!, sore el

tericamente necesario, del 200%. Calcular, por tonelada de mineral

tratado"a! -olumen de S2producido! -olumen de aire empleadoc! Composicin centesimal olum/trica de los gases ue se

desprenden.d! Composicin de material tostado.

eso atmico" Cu&3.5 &1 S&32 Fe&5

eso molecular" FeS2&120 FeCuS2&13.5 Fe23&10

Cu&*+.5

Compuesto

% mol 2 Cu Fe23 S2

CuFeS2 55 3 +.*5 3 1.5 FeS2 30 2.5 . 1.25 54anga 15

67 1.3 3 2.*5 11


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SOLUCIN:

a! -olumen de S2producido"

11 mol (S2!822.' m3$mol & 246.4 m3de SO2

! -olumen de aire empleado"

1.3 mol(2!822.' m3$mol & 3*2.5 m3de 2

3*2.5 m3de 28 100 aire$21 28 3 & 5321 m3de aire

c! Composicin centesimal olum/trica de los gases ue se

desprenden"

5321 m3(aire! 9 3*2.5 m3 (2gastado! # 2'.' m3S2& '+'.5 #

2'.' & 51+'.+ m3

de gases.

m3de 2ue salen por c:imenea " 3*2.5 8 2 & *'5

m3de 2ue salen por c:imenea " '+'.5 9 *'5 & '203.5

m3de S2ue salen por c:imenea " 2'.'

luego la composicin ser;" 4.8 SO2! 14.3 O2" 8#.$ N2

d! Composicin de material tostado.2.*5 mol de Fe23 8 10 g$mol & ''0 g Fe23


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3 mol de Cu 8 *+.5 g$mol & 23.5 g Cu

150 g de ganga

eso total de slidos a la salida" 2.5 g

53.1 %e2O3! 28.8 C&O " 18.1 'a('a

2. Un mineral de core esta compuesto por calcosina (Cu2S! 23.%, pirita

(FeS2! 3%, caronato de calcio (CaC3! 10%, silice (Si2! 2.% y

:umedad 3.%. Se tuesta este mineral a muerte (comustin completa

del S!, como indican las reacciones siguientes.


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! -olumen de los gases :umedos producidos(2'00 m3(aire! @ 252 m3(2gastado!! # *.5 mol (S2! 8 22.'

m3$mol # 2mol (?2! 8 22.' m3$mol # 1 mol(C2! 8 22.'

m3$mol& 2'00 m3(aire! 9252 m3(2gastado! # 1 m3(S2! #

''. m3(?2! # 22.' m3(C2! & 2383 m3de 'a)e) *+med,).

c! Composicin del material tostado y su ley en core"

3 mol Cu 8 *+.5 g$mol Cu # 1.5 mol Fe 238 10 g$mol

Fe23# 1mol Ca 8 5 g$mol Ca # 2 g Si 2& 23.5 g

Cu # 2'0 g Fe23# 5 g Ca # 2 g Si2& 00 g7uego la composicin ser;"2$.8 C&O! 3# %e2O3! - CaO " 33.2 SiO2.

A su ley en core"2+.% Cu 8 3.5 gCu$*+.5g Cu & 23.8 C&.

3. Un :orno tuesta directamente, sin ayuda de comustile alguno, '5m$dia de un concentrado de Core de la siguiente composicin"

Calcosina (Cu2S! 2'%, irita (FeS2! '%, Silice (Si2! 1%, )ido Calcico

(Ca! 2.% y :umedad *.2%.


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SOLUCIN:

a! -olumen de aire empleado10.125 mol (2! 8 22.' m3$mol & 22. m3 2

22. m3 28 100 aire$21 2 & 100 m3aire

100 m3aire 8 2 & 216# m3aire

! -olumen de los gases :medos producidos.(210 m3(aire! @ 22. m3 (2 gastado!! # *.35 mol (S2! 8

22.' m3$mol # 'mol (?2! 8 22.' m3$mol & 1+33.2 m3(aire! #

1'. m3(S2! # +. m3(?2! & 218- m3de 'a)e) *+med,).

c! eso del material tostado por dia

((1.5190.15! mol 8 15+ g$mol Cu2S # 0.' mol 8 120 g$mol

FeS2# 0.15mol 8 1'3 g$mol Cu2! # (1090.5! g Si2# 2g Ca & 21.2 g Cu2S # ' g FeS2# 21.' g Cu2 # 2 g

Fe23 # 1*+.5 g Si2 # 2g Ca& *1 g por m.*1 g$m 8 '5 m & 35145 '.

d! Contenido en S (% en peso! del producto tostado.


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eso atmico" Ca&'0 &1 Fe&5 C&12 Cu&3.5

eso molecular" CaC3&100 C2&'' Fe3'& 232

Cu2S&15+ FeS2&120

S2&' Cu&*+.5 Fe23&10

Si2&0

Compuesto

mol

Jeac.

2 Cu2S

Cu Fe23 S2 Si2 ?2

Cu2S 1.5

0.'+

0.+ 1.3

0.+

0.'+

FeS2 2.0 5.5 1.0 '.0Fe3' 1.0 0.25 1.5Si2 3.0 3.0?2 3.0 3.0

67 .*3 1.3

0.+

2.5 '.'

+

3.0 3.0

SOLUCIN:

a! eso del producto tostado y sus leyes en core y en :ierro.Si llamamos K a los moles de Cu2S ue permanecen sin

transormar, la masa de material tostado ser;"3 mol de Si28 0 g$mol & 10 g de Si22.5 mol de Fe238 10 g$mol & '00 g de Fe23K mol de Cu2S 8 15+ g$mol & 15+8K g de Cu2S28(1.59K!mol de Cu8*+.5 g$mol& 2+' @ 15+8K g de Cu

10 g de Si2# '00 g de Fe23# 15+8K # 2+' @ 15+8K & *'g de material tostado.uesto ue el contenido en aBure en el material tostado es el 5%"*' g de material tostado80.05 & '3.* g de S.'3.* g de S 8 15+ g Cu2S$32 g S & 21* g de Cu2S21* g de Cu2S$15+ g$mol & 1.3 mol de Cu2S7uego si en el material tostado encontramos 1.3 mol de Cu2S,

interienen en la reaccin"1.5 @ 1.3 & 0.'+ mol de Cu2S

7ey de Cu"

0.+ mol8 *+.5 g$mol Cu & * g de Cu* g de Cu 8 3.5 g S$ *+.5 g Cu & 2 g Cu21* g de Cu2S 8 2 8 3.5 g S$ 15+ g Cu2S & 1*3 g Cu2 g Cu # 1*3 g Cu & 235 g Cu 2- de C&

7ey de Fe"'00 g de Fe23 8 2 8 5 g Fe$ 10 g Fe23& 20 g Fe 32de %e

!


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151 m3 28 100 m3aire$21 m32 & *1+ m3 aire esteuiometrico.

Como se utiliBa un e)ceso del 150%" *1+ m3aire 8 2.5 & 1-$8 m3

aire.

c! eso del undente. 6l ormar la escoria un susilicato, el indice es

H, por lo ue tenemos"3 Si2 2.5Fe23 LcaH & 3 8 2 $ (2.5 83 # L81!& $(*.5#L!L&'.5 mol de Ca CaC3 & Ca # C2'.5 mol de CaC38 100 g CaC3$mol CaC & 45# ' CaCO3

d! eso de la escoriaG3 mol de Si2 8 0 g$mol & 10 g de Si22.5 mol de Fe238 10 g$mol & '00 g de Fe233.25 mol de Ca 8 5 g$mol & 21'.2 g de Ca

eso total de la escoria"10 g de Si2# '00 g de Fe23 # 21'.2 g de Ca & 832 '

e! -olumen de los gases desprendidos.1*+ m3aire @ 151 m32ue se consume # '.'+ mol S28 22.'

m3$mol # 3mol ?2 8 22.' m3$mol & 1*+ m3aire @ 151 m3

2 # 100. m3 S2 # *.2m3 ?2 & 1815 m3 de 'a)e)*+med,).

5. Se sinteriBa una meBcla de distintos minerales de :ierro, cuya

composicin media es la siguiente" +.% FeC3, % FeS2, 5.%Fe3',

15% CaC3y 3.% ?2. Se meBcla con coue en la proporcin" 50 g de

/ste por tonelada de mineral ruto, y la composicin de auel es" *%C,

%Si2, 2%6l23y 5%Ca, el cual se uema incompletamente, dando un

olumen de C2cu;druple del de C.7a operacin se realiBa segn las reacciones siguientes" 2 FeC3 # H 2 & Fe23 # 2C2 2 FeS2 # 11$2 2 & Fe23# ' S2 2 Fe3' # H 2 & 3 Fe23 5 C # +$2 2 & C # ' C2 2 CaC3 & Ca # C2nese, por m de mineral tratado"a! eso del mineral sinteriBado, y su ley en :ierro.! -olumen de aire empleadoc! -olumen total de los gases :medos desprendidos en el curso del

proceso

eso atmico" Ca&'0 &1 S&32 Fe&5 C&12

Si&2 6l&2*

eso molecular" CaC3&100 C2&'' Fe3'&232 FeS2&120

Fe23&10 Si2&0


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FeC3&11 Ca&5 6l23&102 C&2

Compuesto

mol

2 Fe23 Ca C2 S2 C ?2 6l23

Si2

FeC3 1.5 3

FeS2 0.5 1.3*5 0.25 1.0

Fe3' 0.25 0.03 0.3*5CaC3 1.5 1.5 1.5

?2 2 2

C 3.25

3.23 2.+ 0.*25

6l23 0.01 0.01

Ca 0.0'5

0.0'5

Si2 0.05

0.05

67 .2 3.25 1.5'5

10.' 1.0 0.*25

2 0.01 0.05

SOLUCIN:

a! eso del mineral sinteriBado, y su ley en :ierro.3.25 mol Fe238 10 g$mol & 50 g Fe231.5'5 mol Ca 8 5 g$mol & .5 g Ca0.01 mol 6l238 102 g$mol & 1.0 g 6l230.05 mol Si2 8 0 g$mol & 3.0 g Si2 *0 g slido

50 g Fe23 8 2 8 5$10 & '0 g Fe'0 g Fe 8 100$ *0 g otal & 6#.6%e

! -olumen de aire empleado.2 mol 28 22.' m3$mol 2& 13+ m3213+ m328 100aire$30 2& '3 m3aire esteuiometrico'3 m3aire esteuiometrico 8 1.5 & 6$5 m3aire rea/.

c! -olumen total de los gases :medos desprendidos en el curso del

proceso+5 m3aire real 9 13+ m32& 55 m3

10.' mol C28 22.' m3$mol C2& 233 m3C2

1 mol S2 8 22.' m3$mol S2 & 22.' m3S20.*25 mol C 8 22.' m3$mol C & 1.2 m3C2 mol ?2 8 22.' m3$mol ?2 & ''. m3?2 8-2 m3de 'a)e)*+med,)

problemas de balance de masa

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