Tesis Dr.Cs. Rafael Quintana Puchol-2013.pdf - Universidad Central ...

132
óxido fundente y dos refractarios, Tabla 2.17, Epígrafe 2.3.5) del concentrado cromífero en el
diagrama de fases ternario SiO2-Al2O3-MgO ajusta las concentraciones al punto A de la zona de
altas temperaturas (> 2000 o C) (Véase Anexo 1, Figura 1(a), punto A). Esta barrera térmica
impide desde el punto de vista tecnológico y de rentabilidad la realización del proceso de
extracción del cromo y del hierro de ese mineral cromífero.
Las temperaturas recomendadas por la literatura para la extracción del cromo y el hierro de las
cromitas por reducción carbotérmica, se ubican generalmente en un diapasón entre 1 600 y 1
750 o C [237] [236], en el que se enmarca un paralelogramo de concentración dibujado con
líneas de punto en la Figura 1(a) del Anexo 1. Las concentraciones restringidas en ese
paralelogramo son para la sílice (SiO2) de 31 hasta 43 %, para la alúmina (Al2O3) de 36 hasta
43 % y para la periclasa (MgO) de 21 hasta 26 %.
Trasladar la composición normalizada de esos tres
óxidos de la cromita, representada por el punto A,
adentro del paralelogramo de concentración sólo puede
realizarse guiándose por la línea punteada que une el
vértice SiO2 con el punto 63,11 % de Al2O3 del lado
MgO-Al2O3 del diagrama de fase (Figura 1(a), Anexo 1)
y atraviesa dicho paralelogramo. Con la posible adición
entre un 16 % hasta 25 % de sílice al concentrado cromífero pueden lograrse una serie de
concentraciones indicadas por el segmento de línea dentro del paralelogramo, de las cuales
tres, como ejemplo, son expuestas en la Tabla 3.14. Otro aspecto a considerar para el diseño
de la carga metalúrgica está vinculado con realizar un balance material de todos los
componentes involucrados en el proceso de reducción carbotérmica del concentrado cromífero:
∑(masa de los componentes de la reacción) = ∑(masa de productos de la reacción)
El cálculo de los componentes de la carga que interactúa con el carbono y de los productos del
proceso se rigen fundamentalmente por las relaciones estequiométricas de las reacciones
siguientes:
Tabla 3.14. Concentraciones de
ajuste dentro del paralelogramo
Adición de sílice
Óxidos 16 % 20 % 25 %
de SiO2 de SiO2 de SiO2
Al2O3 40,88 38,46 35,82
SiO2 34,18 38,07 42,32
MgO 24,94 23,47 21,86
Total 100,00 100,00 100,00
Cr2O3 3C 2Cr 3CO (3.34) ∆G= –793616,31 + 467,37T, J; Teq = 1698 K
FeO C Fe CO (3.35) ∆G= –153251 + 152,08T, J; Teq = 1007 K
Fe2O3 + C 2Fe 3CO (3.36) ∆G= –162052,33 + 174,07T, J; Teq = 931 K
SiO2 2C Si 2CO (3.37) ∆G= – 630188,76 + 324T, J; Teq = 1945 K
C ½O2 CO (3.38) ∆G= – 630188,76 + 324T, J; Teq = 1239 K
Teq:Temperatura
de equilibrio