Diagramas de Kellogg (Diagramas de predominancia)
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  • las lineas donde coexisten 2 fases son univariantes, las areas donde solo existe una fase son bivariantes y los puntos donde coexisten tres fases son invariantes
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  • muy claro y resumido
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Diagramas de Kellogg (Diagramas de predominancia) Diagramas de Kellogg (Diagramas de predominancia) Presentation Transcript

  • • INTRODUCCIÓN• TOSTACIÓN DE SULFUROS• TERMODINÁMICA DE LA TOSTACIÓN• DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD• TIPOS DE DIAGRAMA DE ESTABILIDAD• DIAGRAMAS DE KELLOGG• ¿CÓMO SE CONSTRUYE EL DIAGRAMA DE KELLOGG?• ASPECTOS GENERALES DEL DIAGRAMA DE KELLOGG• SISTEMA Fe – S – O• ALGUNAS DIFERENCIAS EN LOS DIAGRAMAS DE KELLOG• CONCLUSIONES
  • El comportamiento físico-químico de los sistemas(M-O-S)Metal – Oxígeno – Azufre, es de muchaimportancia para la comprensión de los procesosde: Tostación • Oxidación de sulfuros Fusión • Reducción del óxido de hierro FeO parcialmente en estado reductora líquido • Formación de mezclas fundidas Matificación de sulfuros de metales con algunos óxidos.
  • • TOSTACIÓNEs la oxidación de los sulfuros metálicos paraproducir óxidos metálicos y bióxido de azufre. MS + 3/2 O2 MO + SO2
  • Sulfatos metálicos Otras reaccionesÓxidoscomplejo Formació s n deZnFe2O SO3 4
  • •COBRE •ZINCSULFUROS •PLOMO
  • Las condiciones necesarias para la formación dedistintos productos de tostación pueden ilustrarsemediante las relaciones de equilibrio que existen en unsistema que contiene los siguientes tres componentes: METAL OXIGENO AZUFRE M O SSe tienen 3 componentes y, de acuerdo con la regla delas fases, se puede obtener un Máximo de 5 fases:4 fases condensadas y 1 fase gaseosa
  • P + F=C+2P =C+2–FP =3+2–F F = 0 mínimo valor3 componentes metal, oxigeno, azufre Donde:P = número de fases presentes en el equilibrioC = número de componentes del sistemaF = número de grados de libertad del sistema (variables: presión, temperatura, composición)• El número 2 en la regla corresponde a las variables de temperatura T y presión P.
  • • La fase gaseosa contiene normalmente SO2 y O2, aunque SO3 y aún S2 pueden encontrarse presentes.• Entre estos componentes gaseosos existen los siguientes equilibrios: • S2 + 2O2 = 2SO2 • 2SO2 + O2 = 2SO3
  • Para una temperatura dada, la composición de lamezcla gaseosa está definida por la presiónparcial de cualquiera de los dos componentesgaseosos.Para composición constante de gas, lacomposición de las fases condensadas está fija.Así las relaciones de fase en el sistema ternario atemperatura constante pueden describirse pormedio de un diagrama bidimensional en donde lascoordenadas son las presiones parciales de losdos componentes gaseosos. Estos sondenominados diagramas de Kellogg.
  • Los diagramas de estabilidad se usan para: PREDECIR REACCIONES POSIBLES EN SISTEMAS METALÚRGICOS CONOCER LOS • Ejemplo: FACTORES QUE • Temperatura RIGEN LAS • Presiones REACCIONES parciales
  • Hay innumerables diagramas de estabilidad.Ejemplos: Temperatura Vs. % Peso Log PSO2 Vs. Log PO2 CO2 / CO Vs. Temperatura Log Pi Vs. 1/Temperatura
  • Los diagramas de estabilidad de los sistemas M –O – S, llamados también diagramas depredominancia de áreas, muestra zonas o áreasdefinidas, dentro de las cuales es predominante,es decir estable, cierta especie, en función depresiones parciales y temperatura. Estosdiagramas tienen particular importancia enmetalurgia extractiva, porque conociéndoles, sepuede llegar a establecer el proceso a seguirse encierto tipo de concentrado.
  • Las áreas predominantes, en función de presionesy temperatura, darán pautas para determinar si elproceso conveniente será una tostación:sulfatante, oxidante, tostación – reducción, etc., ouna reducción directa, o reducción previaoxidación de sulfuros, o tostación seguida delixiviación, etc.Las líneas muestran los equilibrios bivariantes ylos puntos muestran equilibrios univariantes(equilibrios entre tres fases).
  • 1)Se identifica cada una de las reacciones 2MeS + 3O2 → 2MeO + 2SO2 2MeS + 2SO2 + O2 → 2MeSO42)Se obtienen las constantes de equilibriocon la siguiente ecuación: ΔGT ° = -RT LN (k)
  • • 3) teniendo la constante K, las reemplazamos en la ecuación de constante de equilibrio:• 4) luego aplicamos logaritmos a ambos lados de la igualdad y despejamos log Pso . 2 Log Pso = 1/2Log K + 3/2Log Po 2 2 Log Pso = -1/2Log K - 1/2Log Po 2 2
  • 5) Después graficamos log (Pso2) vs. log(Po ) 2 “Con este procedimiento vamos a obtener las líneas de estabilidad termodinámica, según la reacción seleccionada.”
  • •Para una estequiometria de reacción dada, laforma de la expresión de equilibrio es la mismapara todos los metales, solo los valores de lasconstantes de equilibrio K, son distintos demetal a metal.•Las líneas que se obtienen representan ellimite de estabilidad termodinámico.•El área que queda entre las líneas se va allamar área de predominancia o de estabilidadde fase en particular.
  • • Cuando la tostación se efectúa en aire, la suma de las presiones parciales de SO 2 y O es 2 alrededor de 0.2 atm.• La temperatura de formación de sulfato difiere considerablemente de metal a metal. la mayor temperatura de tostación se alcanza en el caso del plomo y el zinc y menores temperaturas en caso del cobre y níquel.• Durante la tostación de menas de sulfuros complejas pueden ocurrir otras reacciones.• Los óxidos producidos pueden reaccionar entre si dando óxidos complejos.
  • Los dos puntos analizados anteriormenteconstituyen los extremos de la Línea de equilibrioFe – FeS.
  • La tostación puede efectuarse en varios tipos de hornos ,durante los últimos años el mas usado es el horno de lechofluidizado.
  • Sistema Fe-O-S Sistema Pb-O-ST: 700 K T: 1000 K
  • Difícil obtener una tostación completa,debido a la difusión a través de las capasde sulfatos.
  • • El diagrama de Kellogg es una herramienta de gran ayuda para controlar las reacciones que ocurren durante la tostación, indicándonos la estabilidad termodinámica que hay en ellas, y pudiendo a su vez predecir el producto que se va a obtener con las condiciones de presión existentes durante el proceso.• Existe un diagrama representativo para cada temperatura.
  • • La línea de equilibrio de un diagrama de Kellogg será vertical cuando en la reacción solo exista oxígeno. Dicha línea será horizontal cuando en la reacción solo exista dióxido de azufre. La línea presentará pendiente en el caso donde existan ambos gases.• La determinación de la zona que ocupa uno de los componentes del equilibrio se hace conociendo el equilibrio de uno de los componentes en otras reacciones y su distribución en el sistema.
  • • MALDONADO CERÓN, Luis Alfonso. Fundamentos de los procesos pirometalúrgicos. Bucaramanga: UIS, 1985.• ROSENQVIST, Terkel. Fundamentos de metalurgia extractiva. México: Limusa, 1987. 564p.• JOFFRÉ, Juan. Termodinámica metalúrgica. Universidad Autónoma de San Luis Potosí, 1993.• GASKELL, David. Introduction to metallurgical thermodynamics. Washington: Scripta publishing, 1973. 520p.• COUDURIER, Lucien. WILKEMIRSKY, Igor. Fundamentos de los procesos metalúrgicos. Chile: Universidad de concepción, 1971. 536p.