DISEÑO DE REACTORES METALÚRGICOS

EXAMEN FINAL

Nombre: Huaman Ccoicca C. Alberto

1.- Estime la capacidad de calcinación de caliza (CaCO3) de un horno kiln de 80 pies de largo y 8 pies de diámetro, trabajando con precalentamiento de la carga inicial, y que dispone de un alimento de caliza de 2”, como tamaño promedio. ¿Qué ocurriría si el tamaño promedio de la caliza se reduce a 1”? ¿Cuánto más se incrementará la capacidad productiva? O ¿La capacidad disminuye? Por favor, presente, con suficiente detalle, los cálculos efectuados a fin de sustentar adecuadamente su respuesta. (04 ptos.)

A 2” de tamaño promedio ocurre que las partículas cuentan con buena porosidad por lo cual la transferencia de calor se da de manera adecuada, una reducción de tamaño produce aglomeramiento de las partículas en el interior del horno con la consecuente pérdida de porosidad que influye directamente sobre la transferencia de calor lo que por ende se traduce en un mayor tiempo de residencia o menor eficiencia de calcinación, evidentemente esto reduce la productividad.

2.- Calcule los coeficientes KLa para procesos de biolixiviación de concentrados arsenopiríticos que contienen oro, llevados a cabo tanto en tanques con agitación mecánica a presión normal como en autoclaves a alta presión y temperatura. Para tal efecto, considere tiempos y volúmenes de reacción reales registrados en plantas industriales. Cualquier dato que Ud. estime no le ha sido proporcionado, por favor, asuma un valor y justifíquelo. (04 ptos.)

KLa: coeficiente de transferencia de masa, en sistemas con área interfacial desconocida tales como pulverizadores de gotas o burbujas.

La figura anterior corresponde al cálculo de kLa a partir de datos cinéticos para la fase líquida.

3.- Dentro del sistema de reacción mezclador-sedimentador, utilizado para intercambio iónico líquido-líquido de soluciones de cobre de baja ley, describa, con suficiente detalle, las variables que influyen en determinar el espesor de la banda de dispersión a fin de dimensionar el sedimentador. Ilustre, con un ejemplo, el cálculo del dimensionamiento de un sedimentador para los flujos volumétricos de orgánico y acuoso que Ud. tenga a bien escoger. Cualquier dato que estime no le ha sido proporcionado, asuma un valor y justifíquelo. (04 ptos.)

Las variables que influyen en el espesor de la banda de dispersión son: el flujo de solución que proviene del mezclador, la relación Orgánico/Acuoso, por lo general se busca que dicha banda se mantenga en 100 - 200 mm, con un área de sedimentación de 2 – 6 m3/h/m2, dato obtenido por la experiencia industrial.

4.- Una de las formas de incrementar la productividad de una celda electrolítica convencional es incrementado la densidad de corriente, lo que resulta en una mayor producción para el mismo reactor. Para el caso de electrorefinación de cobre, qué variables o parámetros deben tomarse en cuenta a fin de aumentar la densidad de corriente, de niveles del orden de 250 A/m2, a valores de 400 A/m2, manteniendo inalteradas la calidad física y química del cobre refinado. Precise estas variables o

parámetros en orden de prioridad, de la más importante a la menos trascendente. ¿Serán estos parámetros los mismos que influyen en una celda para electrodeposición de cobre? De otro lado, en el caso de la electrodeposición de zinc, qué factores son los más críticos a fin de mejorar la productividad de estas celdas y cómo se han venido manejando en la industria? Sea claro y preciso en sus respuestas. (04 ptos.)

Los parámetros a considerar: la separación entre electrodos, así como la calidad, concentración y flujo del electrolito, también el material y la forma (dimensiones) del cátodo y en menor medida la temperatura de operación. Ya que con estos parámetros ajustados apropiadamente se pueden obtener superficies regulares en el cátodo y buena conductividad del electrolito, aprovechando al máximo el incremento de energía y consecuentemente de la producción.

Con respecto a EW por lo general las mejoras son las mismas que en ER, con el adicional de que el material del cátodo es un parámetro que adquiere mayor importancia.

En EW de Zn los parámetros críticos identificados vendrían a ser la pureza de la solución (la purificación previa) y el material del ánodo. En cuanto a la purificación de la solución una mejora importante viene a ser la utilización de agua atomizada con polvo de zinc asi se obtiene gran área superficial en el polvo de Zn lo que lleva a grandes espacios catódicos para el proceso de cementación. En lo referente al material de los ánodos se han hecho esfuerzos por reemplazar al Pb con aleaciones a base Pb/Ti que han resultado infructuosas debido al alto costo del Ti y a la corta duración de tales electrodos.

5.- Explique en qué consiste el fenómeno de fluidización de sólidos particulados en un fluido gaseoso? Cuáles son las variables más importantes de este sistema fluodinámico?

Qué aplicaciones se conocen de esta tecnología en la industria? En el caso específico de la industria metalúrgica, precise la diferencia entre reactores de “cama turbulenta” y “cama fluidizada”, para referirse a tostadores de concentrados sulfurados de zinc dentro de un proceso de tostación a muerte. Cuál es el parámetro que sirve para dimensionar este tipo de reactores? (04 ptos.)

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EL PROFESOR ( Julio Bonelli A.) Escuela de Metalurgia

FIGMM-UNI Julio 15, 2015