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PROBLEMAS DE SINTERIZACIÓN DE MINERALES DE HIERRO
Problema 1
Se sinteriza un mineral de hierro con la composición media siguiente: 83,2% Siderita,
4,0% Pirita, 3,8% Magnetita, 7,0% Calcita y 2.0% Humedad. El mineral se mezcla con
coque en la proporción de 80 Kg de coque por tonelada de mineral bruto. La
composición del coque es: 80.0% Carbono, 8% Cal, 6,5% Alúmina y 5,5% Sílice, y
quema de forma incompleta, dando un volumen de dióxido de carbono doble del de
monóxido de carbono. Las reacciones que se producen son las siguientes:
2 FeCO3 + 1/2 O2=> Fe2O3(s) + 2 CO2(g) (1)
2 FeS2 + 11/2 O2 => Fe2O3(s) + 4 SO2(g) (2)
2 Fe3O4 + 1/2 O2 => 3 Fe2O3(s) (3)
CaCO3 => CaO(s) + CO2(g) (4)
C + CO2 => 2 CO(g) (5)
La operación se realiza empleando un volumen de aire con un exceso del 60% sobre el
teóricamente necesario.
Determínese, por Tm de mineral bruto tratado:
a. Peso del mineral sinterizado y su Ley en hierro.
b. Volumen de aire empleado.
c. Volumen total de los gases húmedos que se desprenden durante el proceso (en
condiciones normales).
P. at. Fe: 56; C: 12.
P. mol. FeS 2 : 120; FeCO 3 : 116; Fe 2 O 3 : 160; Fe3O 4 : 232; CaCO 3 : 100; SiO 2 : 60;
CaO: 56; H 2 O: 18; Al 2 O 3 : 102.
Nota: Grupo A determinará la ley del Fe del producto del sinter
Grupo B determinará la ley del Fe del mineral.
Solución
a. 694 Kg sólido. 64,5% Fe
b. 1302 m
3 Aire empleado.
c. 1473 m
3 G. H.
Base del cálculo consideramos una Tm., de mineral
Materias :
Siderita (Fe CO3) = 83,2% 1,000 x 83.2/100 = 832.00 kg.
Pirita (FeS2) = 4,0% = 40.
Magnetita (Fe3O4) = 3,8% = 38,
Calcita (CaCO3) = 7,0% = 70,
Humedad (H2O) = 2,0% = 20,
total de mineral tratado en Kg. 1000,
Reacciones principales
2 FeCO3 + 1/2 O2=> Fe2O3(s) + 2 CO2(g) (1)
2 FeS2 + 11/2 O2 => Fe2O3(s) + 4 SO2(g) (2)
Para determinar la ley se encuentra el contenido del Fe2O3 de las reacciones (1),(2),(3)
W(Fe2O3) Total = W(Fe2O3)(1) + W(Fe2O3)(2) +W(Fe2O3)(3) = 613.56 Kg.Fe2O
Fe2O3 = 2 Fe + 3/2O
613.56 = x
Fe(total) = 429,49 kg
Peso total del sinter = W(Fe2O3) total + WCaO(4) = 652.76 Kg.
%Fe = 429,49 x 100 = 65.80%
652.76 = 613.56 +WCaO
Respuesta
% Fe = 65,80% en el producto sinterizado
Volumen de aire empleado
V(O2)total = VO2(1) + VO2(2) + VO2(3) = Y moles O
Determinación del aires:
moles de aire = Ymols O2. 100moles aire = X moles de aire
21moles de O
Exceso de aire 60% = = 0.60. (Xmoles de aires) = 0.60 (X Moles de aire)
Moles totales de aires Z moles aire
Volumen del aires = Z moles. 22,4 L = litros de aire
mol de aire
H2O(l) + Calor = H2O (vap). (5)
Volumen de los gases = VCO2(1) + V SO2(2) + VCO2(4) + VH2O(5 ) +
VCO2(carbón) + VO2(exceso)
Consumo del coque 80KG./TM(mineral)
Composición del coque
80.0% Carbono, C = 60Kg(coque). 80% C = 64.00 kg.C
100%(coque)
8% Cal, CaO =
6,5% Alúmina y Al2O3 =
5,5% Sílice, Si =
Nota: Los peso de CaO + Al2O3 + Si contenido en el carbono se sumaran al
producto de sinterizado para encontrar la ley de Fe en el sinter.
Determínese, por Tm de mineral bruto tratado:
a.- Peso del mineral sinterizado y su Ley en hierro.
b.- Volumen de aire empleado.
c.- Volumen total de los gases húmedos que se desprenden durante el proceso (en
condiciones normales).
P. at. Fe: 56; C: 12.
P. mol. FeS 2
: 120; FeCO 3
: 116; Fe 2
O
: 160; F
e
O
: 232; CaCO 3
: 100; SiO 2
CaO: 56; H 2
O: 18; Al 2
O
Solución
a.- 694 Kg sólido. 64,5% Fe
b.- 1302 m
Aire empleado.
c.- 1473 m
G. H.
