8/13/2019 Ingineria proceselor de obinere a metalelor neferoase Lucrarea 2

1/4

DISCIPLINA : Ingineria proceselor de obinere a metalelor neferoaseLucrarea de laborator Nr.2

Stabilirea condiiilor optime de prjire a concentratelor sulfuroase pe bazadiagramelor de echilibru fazic de tip Kellog

1.Noiuni generaleOperaiile de prjire oxidant, prjire oxidant parial, prjire sulfatizant sau prjire

aglo erant, a !on!entratelor sulfuroase, inter"in fre!"ent !a faze te#nologi!e $n pro!edeele piro etalurgi!e sau #idro etalurgi!e de o%inere a unor etale neferoase grele !u sunt: Cu,P%, &n, Ni, Co,S%, 'i, (g, et!)

Prjirea este o operaie de oxidare a !on!entratelor sulfuroase *i se realizeaz diferit $nfun!ie de pro!edeul prin !are se prelu!reaz ulterior aterialul prjit) Astfel, pute a"ea o

prjire total prin !are etalul de %az tre!e $n totalitate din sulfur $n oxid + etalurgiazin!ului, plu %ului, %is utului, er!urului, et!) , o prjire parial prin !are se ur re*te ooxidare sele!ti" a anu itor sulfuri + etalurgia !uprului *i ni!#elului sau o prjire

sulfatizant prin !are se ur re*te tre!erea $ntr-o sur !.t ai are a etalului de %az dinsulfur $n sulfat + etalurgia zin!ului, !uprului, ni!#elului, et!) )Prjirea oxidant total sausulfatizant pre!ede operaiilor de solu%ilizare a !on!entratelor iar prjirea parial pre!edeoperaiile de topire pentru at)

Prjirea aglomerant este o operaie de prjire oxidant total sau parial!on!o itent !u sinterizarea asei de aterial $n "ederea transfor rii a!estuia dintr-o stare pul"erulent $ntr-o stare gro% +%ulgri )Prjirea aglo erant pre!ede, $n spe!ial, operaiile detopire redu!toare sau de distilare)

Din pun!t de "edere fizi!o-!#i i!, pro!esul de prjire sau prjire aglo erant, este un pro!es #eterogen !e de!urge $n siste ul solid-gaz) Prin!ipalele transfor ri fizi!o-!#i i!esunt rea!iile de oxidare a unor sulfuri !u for area de sulfuri inferioare, oxizi sau sulfai)Produsele finale de rea!ie depind de o serie de fa!tori !u sunt: natura sulfurii, te peratura

pro!esului, !o poziia !#i i! a fazei gazoase $n !are se realizeaz pro!esul,et!)Influenanaturii sulfurilor asupra produselor finale de rea!ie poate fi apre!iat pe %aza ri ilorter odina i!e !e !ara!terizeaz sta%ilitatea !#i i! a unui !o pus +tensiune de diso!iere,

potenial de sulf, entalpie li%er nor ala de for are )Din a!est pun!t de "edere, $n at osferoxidant, sta%ilitatea !#i i! a sulfurilor prezente $n !on!entratele sulfuroase !re*te $nordinea Cu/eS 0, Cu 1/eS 2, CuS, /eS 0, /e 3S4, P%S, /eS, CoS, Ni 5S0, Cu 0S, CdS, &nS)Diferenele existente $ntre sta%ilitile !#i i!e ale prin!ipalilor !o pu*i fa! posi%il oxidareasele!ti" a sulfurilor prezente $n !on!entratele sulfuroase )Ca ur are , este posi%il !a $nanu ite !ondiii de te peratur *i !o poziie a fazei gazoase, produsele finale de rea!ie sfie anu ite sulfuri inferioare,oxizi sau sulfai dup s!opul te#nologi! ur rit)De exe plu, $n!azul prelu!rrii ulterioare a aterialului prjit prin pro!edee piro etalurgi!e, se ur re*te !a!ea ai are parte a etalului de %az s se afle su% for de sulfur inferioar iar fierul su%for de sulfur inferioar +/eS *i de sulfai) La prelu!rarea #idro etalurgi! a aterialului

prjit se ur re*te tre!erea total a atalului de %az $n oxid ,sulfat %azi! +n6eO) 6eSO 2sau sulfat +6eSO 2 *i a fierului su% for de oxizi +/e 0O5,/e 5O2 )

7

8/13/2019 Ingineria proceselor de obinere a metalelor neferoase Lucrarea 2

2/4

2. etodica cercetriiS!opul prezentei lu!rri este de a deter ina !o pu*ii !u pro%a%ilitatea ter odina i!a

de for are !ea ai are $n diferite !ondiii de te peratur *i !o poziie a fazei gazoase)Pentru sta%ilirea pe !ale teoreti! a !o pu*ilor !e se pot for a $n pro!esul de prjire sau

prjire aglo erant a !on!entratelor sulfuroase , $n diferite !ondiii de te peratur *i

!o poziie a fazei gazoase, se pot folosi diferite etode ter odina i!e :a) Cal!ulul ter odina i! a "ariaiei entalpiei li%ere de rea!ie *i !o pararea fa de zero a

"alorii o%inute 8 %) Deter inarea !o poziiei de e!#ili%ru a fazei gazoase *i !o pararea "alorilor o%inute !u

"alorile !urente existente $n ediul dat 8!) 9tilizarea diagra elor de e!#ili%ru fazi!)

In prezenta lu!rare se "a utiliza etoda diagra elor de e!#ili%ru fazi! de tip ellog) Ina!est sens se "or trasa diagra ele de e!#ili%ru fazi! pentru diferite siste e si se "ordeter ina do eniile de sta%ilitate ter odina i!a ale !o pu*ilor !e se pot for a $nsiste ul respe!ti" la diferite te peraturi *i !o poziii ale fazei gazoase)

2.1. Diagrame de echilibru fazic.Diagra ele de e!#ili%ru fazi! redau do eniile de sta%ilitate ter odina i!a pentru diferii

!o pu*i *i diferite ele ente $n fun!ie de te peratura si !o poziia a fazei gazoase)Coordonatele e!estor diagra e pot fi : te peratura sau in"ersul te peraturii , !on!entraiileunor !o poneni ai fazei gazose , presiunile pariale +sau lagarit ul presiunilor pariale ,raportul presiunilor pariale ,et!)

O utilizare ai are o au a*a zisele diagra e de tip ellog !are , in !ondiii izoter e ,redau pentru siste ele ternare do eniile de sta%ilitate ale !o pu*ilor !e se pot for a $nfun!ie de !o poziia fazei gazoase )Coordonatele diagra elor de tip ellog sunt logarit i!e : lg+p A ;f+lg+p ' $n !are :

pA si p ' sunt presiunile pariale ale unor ele ente sau !o pu*i din siste ul ternar analizat)Cele ai utilizate diagra e de e!#ili%ru fazi! sunt !ele din siste ele : 6e-O-C ,6e-O-S ,6e-6e log+p O0 ?)

Pentru exe plifi!are $n fig)7 este redat diagra a ellog pentru siste ul Cu-S-O late peratura de 11@ @C)Dup !u se !onstat din figura prezentat, $n siste ul Cu-S-O, la te peratura dat, se potfor a ur torii !o pu*i !#i i!i :CuS, Cu 0S, Cu 0O, CuO, CuO)CuSO 2, CuSO 2) /ie!are

poligon !orespunde do eniului de sta%ilitate al !o pusului indi!at $n fun!ie de te peratur*i de !o poziia fazei gazoase redat prin logarit ii ze!i ali ai presiunilor pariale ale O 0 *i

SO 0) Deli itarea a dou do enii se fa!e prin linii drepte iar deli itarea a trei do enii sefa!e prin pun!tele de interse!ie a dou drepte, nu ite pun!te triple)

!uaiile dreptelor !e deli iteaz dou do enii se o%in din datele ter odina i!e alerea!iilor !#i i!e, $n !are un !o pus este rea!tant iar !ellalt produs de rea!ie, !e pot a"ealo! $n prezena O 0 *i SO 0)

0

8/13/2019 Ingineria proceselor de obinere a metalelor neferoase Lucrarea 2

3/4

!2!"!#!$!1%!12!1"!1#

1%

$

#

"

2

%

!2

!"

!#

&hase Stabilit' (iagram at ))% *log pS+2,g-

log p+2,g-ile/ */0 S*0* +S))%.I&S

*u *u+

*u2+*u+3*uS+"

*uS

*u2S

*uS+"

*u2S+"

/ig)7) Diagra a de e!#ili%ru fazi! a siste ului Cu-S-O la 11@ @ C)

De exe plu, e!uaia dreptei !e separ do eniul de sta%ilitate al unei sulfuri 6eS dedo eniul de sta%ilitate al unui oxid 6eO se o%ine astfel:

- se s!rie rea!ia de interdependen dintre !ei doi !o pu*i $n ediu de O 0 *i SO 0 8 pentru exe plul ales a"e :

6eS B 5 0O 0 ; 6eO B SO 0 +7- se s!rie !onstanta de e!#ili%ru a rea!iei : p;p SO0 +pO0 5 0 +0- se logarit eaz e!uaia +0 *i se expri !onstanta de e!#ili%ru a rea!iei $n fun!ie

de "ariaia entalpiei li%ere nor al a rea!iei +7 : log p ; log p SO0 5 0 log p O0 +5 E @+7 ; - FG log p +2- din relaiile +5 *i +2 se o%ine e!uaia :

log p SO0 ; 5 0 log p O0 - E@

+7 FG +1- pe %aza entalpiilor li%ere nor ale de for are a !o pu*ilor !#i i!i se !al!uleaz

"ariaia entalpiei li%ere nor ale a rea!iei +7 : E @+7 ; E @+SO0 B E @+6eO - E @+6eS +H

alorile ri ilor E @+SO0 , E @+6eO , E @+6eS se gses! redate $n literatur $n fun!iede te peratur *i, $n a!est od, se poate o%ine for a nu eri! a e!uaiei +1 ) Se o%ser" !a!east e!uaie, $n !oordonate log+p SO0 ;f>log+p O0 ? , reprezint o linie dreapt de pant 5 0indiferent de natura !#i i! a !o pu*ilor deli itai de dreapta respe!ti")

In od si ilar se pot o%ine e!uaiile !elorlalte drepte !e deli iteaz dou do eniifazi!e) Interse!iile a!estor drepte deter in pun!tele triple ale diagra ei de e!#ili%ru fazi!)

Diagra ele de e!#ili%ru fazi!, !u este !ea din fig)7, se pot o%ine !u ajutorul progra ului (SC OutoJu pu) A!est progra traseaz dire!t diagra a de e!#ili%ru fazi! *itotodat sta%ile*te !o pu*i !#i i!i !e se pot for a $ntr-un siste ternar pre!izat *i entalpiile

5

8/13/2019 Ingineria proceselor de obinere a metalelor neferoase Lucrarea 2

4/4

li%ere nor ale de for are a a!estora, intera!iunile !#i i!e din siste ul respe!ti" *i "ariaiileentalpiilor li%ere de rea!ie, !oordonatele pun!telor fixe +interse!ia dreptelor !e deli iteazdo eniile de sta%ilitate !u axele diagra ei *i !oordonatele pun!telor triple)

4. 5plicaii practice/ie!are student "a trasa *i interpreta diagra a de e!#ili%ru fazi! , de tip ellog, a unui

siste ternar 6e-S-O indi!at) In a!est s!op se "a utiliza progra ul (SC OutoJu pu) Se "or pre!iza do eniile de e!#ili%ru fazi! !orespunztoare !o pu*ilor din siste , !oordonatele pun!telor triple *i intera!iunile !e deter in e!#ili%relor siste elor pseudo%inare)Dease enea, se "or pre!iza !o pu*ii sta%ili !oresunztor fazelor gazoase de !o poziie dat late peratura indi!at)

". 6ibliografie7) Progra ul (SC OutoJu pu80 ) I) Constantin) 6etalurgia !uprului, "ol)7, 9P', 7K4K)

5) I) Constantin, 6etale grele pro!ese *i te#nologii, Printe!#, 'u!ure*ti , 0@@K)

Nr Siste ul Ge peratura, @C Co poziia fazei gazoase, O 0 SO 0 O 0 SO 0

7 Cu S - O 1@@ 7@ 7 7 7@

0 Cu S - O 11@ 7@ 7 7 7@5 Cu S - O H@@ 7@ 7 7 7@2 Cu S - O H1@ 7@ 7 7 7@1 Cu S - O 3@@ 7@ 7 7 7@H Cu S - O 31@ 7@ 7 7 7@3 Cu S - O 4@@ 7@ 7 7 7@4 Cu S - O 41@ 7@ 7 7 7@K P% S - O 1@@ 7@ 7 7 7@

7@ P% S - O 11@ 7@ 7 7 7@77 P% S - O H@@ 7@ 7 7 7@

70 P% S - O H1@ 7@ 7 7 7@75 P% S - O 3@@ 7@ 7 7 7@72 P% S - O 31@ 7@ 7 7 7@71 P% S - O 4@@ 7@ 7 7 7@7H P% S - O 41@ 7@ 7 7 7@73 &n S - O 1@@ 7@ 7 7 7@74 &n S - O 11@ 7@ 7 7 7@7K &n S - O H@@ 7@ 7 7 7@0@ &n S - O H1@ 7@ 7 7 7@07 &n S - O 3@@ 7@ 7 7 7@00 &n S - O 31@ 7@ 7 7 7@05 &n S O 4@@ 7@ 7 7 7@02 &n S - O 41@ 7@ 7 7 7@01 &n S - O K@@ 7@ 7 7 7@0H &n S - O K1@ 7@ 7 7 7@03 /e S - O 11@ 7@ 7 7 7@04 /e S - O 31@ 7@ 7 7 7@

2