Cinética de la reacción de tostación de pellets de zinc
Fecha
2019-12-03Registro en:
Santoyo Salazar, Juan Daniel., Prieto Lozada, Sharon Carmen y San Martín Hernández, Alan Adriel. (2019). Cinética de la reacción de tostación de pellets de zinc. (Ingeniería en Metalurgia y Materiales) Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior en Ingeniería Química e Industrias Extractivas, México.
Autor
Santoyo Salazar, Juan Daniel
Prieto Lozada, Sharon Carmen
San Martín Hernández, Alan Adriel
Institución
Resumen
RESUMEN: En el presente trabajo se plasma una investigación experimental a escala laboratorio para el estudio de la reacción de tostación de pellets de zinc. Esto con el fin de determina la constante cinética y la energía de la activación del mineral, así como la influencia de azufre en la reacción.
Para fabricar los pellets del mineral de zinc se molió el mineral a -100 mallas (15µ), posteriormente se homogeneizó. El mineral se pesó en dos partes de igual peso, la primera para la adición de coque alto azufre y la segunda para la adición de coque bajo azufra. A cada parte se le adicionó bentonita sódica, coque y agua para su posterior homogeneización.
Se pesó 7 gramos de cada una de las mezclas por separado, manualmente se realizó una pelletización en frío. Se fabricaron 27 pellets de alto azufre y 18 pellets de bajo azufre. Todos los pellets fueron puestos en una estufa, a temperatura de 150°C para eliminar la humedad y aumentar la aglomeración del pellet.
En general, la tostación de los pellets se llevó a cabo en un horno tipo mufla modelo a temperaturas de 1000, 1050 y 1100°C en tiempos de 10, 15 y 20 minutos para cada temperatura respectivamente.
Por otra parte, el análisis de los resultados, permitió identificar la presencia de Óxido de Zinc. Ferrita de Zinc, Zinc en forma de vapor y Sulfuro de Zinc que no reaccionó, debido a la baja eficiencia del sistema. El óxido de zinc se identificó en la superficie del pellet en forma de una capa de productos. De acuerdo a la microscopia electrónica de barrido, el óxido de zinc presenta una forma de agujas alargadas blancas y a simple vista amarillentas.
El proceso de tostación que se llevó a cabo es de orden 1. La tostación se representa por dos modelos cinéticos, el modelo de conversión progresiva y modelo de la esfera que se contrae, en la cual se formó una capa de productos en la periferia del pellet que conforme al paso de tiempo se fue consumiendo.
La energía de activación necesaria para que se lleve a cabo la reacción en el material es de -24,058.59 cal/(mol k) para los pellets con contenido de alto azufre y -34,196.27 cal/(mol k) para pellets de bajo contenido de azufre.
La eficiencia más alta del proceso es de 48.03%, la cual es baja tomando en cuenta los aspectos operacionales del experimento.