INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIAESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL ING. METALURGICACURSO: Mecnica de FracturaTEMA: Ejercicios de siderurgia IDOCENTE: Ing. Nicanor Manuel Vega PeredaALUMNO: POMA JAMANCA MARCO CICLO: VIII

HUACHO PERU 2015EJERCICIO 1. Se mezclan 95 gramos de azufre (S) con 100 gramos de hierro (Fe) en polvo. Se introduce la mezcla en un crisol y se calienta fuertemente. Se forma sulfuro ferroso (FeS) y el azufre sobrante se volatiliza. Este azufre arde dando anhdrido sulfuroso (SO2). Calcular el volumen de SO2 que se forma, medido a temperatura normal, y el peso de FeS obtenido.

La reaccin para obtener FeS es:

Y a partir de ah, Si 55,8 gramos de Fe dan 87,8 gramos de SFe, entonces100 gramos de Fe darn X gramos de SFe.Operando: X = 157,34 gramos de SFe.Al mismo tiempo, Si 87,8 gramos de SFe proceden de 32 gramos de S, entonces157,34 gramos de SFe procedern de X gramos de S.Operando: X = 57,57 gramos de S. Por consiguiente, nos quedan : 95 57,57 = 37,43 gramos de azufre.La reaccin para dar anhdrido sulfuroso es :

Y a partir de ah, Si 32 gramos de azufre dan 22,4 litros de SO2, entonces37,43 gramos de azufre darn X litros de SO2.

Operando: X = 26,2 litros de SO2.

EJERCICIO 2.Cuntos m3 de aire se necesitan para la combustin completa de una tonelada de carbn. Se supondr que el aire contiene un quinto de su volumen en oxgeno. RespuestaConsiderando que el carbn est, bsicamente, compuesto de carbono, podemos plantear la siguiente ecuacin estequiomtrica:

que representa la combustin completa de un mol de carbono. Puesto que nos solicitan el consumo de oxgeno expresado en metros cbicos, tendremos en cuenta la equivalencia en volumen de un mol de cualquier sustancia gaseosa,simplificando a condiciones normales de presin y temperatura. De ese modo podemos plantear:

Y aplicando una regla de tres simple:Si 12 g de Carbn(o) reaccionan con 22,4 litros de Oxgeno106 de Carbn(o) reaccionarn con X litros de Oxgeno.

De donde resulta que los metros cbicos de oxgeno necesarios sern: 1866,66. Si suponemos que el aire contiene (1/5) de su volumen de oxgeno, tendremos finalmente que: 1866,66 x 5 = 9333,33 son los m3 de aire para la combustin completa de una tonelada (106 g) de carbn.

EJERCICIO 3

EJERCICIO 3. El siguiente carbn se utiliza para fabricar coque:

El coque obtenido contiene 92% de C y 8% de cenizas. El anlisis de los gases de coquizacin es:

Todos los anlisis estn en base seca. El alquitrn puede despreciarse. Calcular los kilogramos de coque y el volumen en m3 (CNTP) de gas seco producido a partir de 1tonelada de carbn.Solucin:B.C=1000kg de carbn Se toma como sustancia de enlace la ceniza del carbnCoque producido =50x (100/8)=625kgCarbono en el coque = 0.92x625=575kgCarbono en gases =800-575=225kg=18.75kg-atPor cada 100kg-mol de gases hay:(4x2+35+8+4)=55kg-at CGases producidos=18.75X(100/55)=34.09kg-molVolumen=34.09x22.4=763.62m3 (CNTP)

EJERCICIO 4: Un alto horno utiliza mineral y produce un arrabio de la siguiente composicin: Mineral ArrabioFe2O3 84% Fe 94,0% SiO2 9 Si 2,2 Al2O3 3 C 3,8 H2O 4El fundente (90 libras por 100 libras de arrabio) es :C 84%SiO2 10Al2O3 3H2O 3El anlisis de los gases (secos):CO 27%CO2 14N2 59Asumir que no hay en la escoria.PREGUNTAS: a) El peso del mineral fundido, por la tonelada de arrabio.SOLUCIONa) 1 tonelada corta = 2000 libras Peso del Fe en mineral = peso del Fe en arrabio.

Fe en arrabio = 2000 x 0,94 = 1880 lbs. Fe en mineral = 84 (112/160) = 58,8% Mineral = 1880/0,588 = 3197,3 lbs.

EJERCICIO 5 Un alto horno produce un arrabio que contiene: C 3,6%Si 1,4%Fe 95,0%El mineral contena: Fe2O3 80%SiO2 12%Al2O3 8%El coque (1 kilogramo por kilogramo de arrabio), contena:SiO2 10%C 90%

El fundente (0,40 kilogramos por kilogramo de arrabio) era CaCO3 puro.El gas contena 28%CO y 12%CO2.PREGUNTAS:Por tonelada de arrabio producido:a) El peso del mineral utilizadob) El peso de la escoria producidaSOLUCIONa) Peso de Fe en arrabio = Peso de Fe en mineral Fe en arrabio = 1000x0,95 = 950 kg Fe en mineral = 80(112/160) = 56% Mineral = 950/0,56 = 1696 Kg.

Peso del mineral = 1696 Kg./ton. de arrabioEJERCICIO 6: Requerimientos energticos para la reduccin directa del hierro hematites por el C.Como estimacin, se puede sealar que el gasto energtico necesario para obtener una tonelada, 1,0 Tm de acero, es de 16,96 GJ/Tm

Reduccin directa del carbono:

Ronda de factores de conversin:

3 GJ/Tm

EJERCICIO 7Requerimientos energticos para la obtencin de hierro (acero) en horno elctrico. Como valor estimativo, la cantidad de energa necesaria para obtener una tonelada de acero en horno elctrico es de 5,6 GJ/Tm.

Energa necesaria: (1.538 - 25) + LCalor latente del Fe, L = 3.658 cal/mol

Calor especfico a presin constante del hierro: 0,15 cal/C g

La energa necesaria ser 1,22 GJ/Tm

EJERCICIO 8 El calor de reaccin correspondiente a la descomposicin trmica del carbonato de calcio es -42,49 , siendo los productos de reaccin que se obtienen oxido de calcio y dixido de carbono calcule:a) El consumo de carbn mineral que hay que aadir a un horno de calefaccin para obtener una tonelada de xido de calcio, suponiendo que el rendimiento trmico del horno sea del 70%, se sabe que la entalpia de la reaccin:C + O2 CO2 el igual a CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Calor necesario para obtener una tonelada de CaO es:

Como el rendimiento trmico es del 70%:

Relacionando este calor con el que se desprende en la combustin del carbono:

Suponiendo que el carbn contiene 100% de C, la masa correspondiente es:

EJERCICIO 9. Se desea analizar una caliza; se pesan 3 gramos de la misma y se atacan con cido clorhdrico obtenindose 0,5 litros de CO2. Calcular la riqueza de la caliza.

La reaccin que tiene lugar es:

100g [Co3Ca] + 2ClH ---22.4 [CO2] + Cl2Ca+ H2OY a partir de ah,

Si 100g CO3Ca--- 22,4 litros CO2, entonces 3g--- X = 0,672 litros de CO2

, pero como realmente hemos obtenido 0,5 litros, el rendimiento de la operacin ser :

EJERCICIO 10. Calcinando CaCO3 obtenemos 8 litros de CO2 medidos a 27 C y 2 atmsferas. Cuntos gramos de carbonato se han calcinado sabiendo que se trata de un mineral impuro del 70 % de riqueza.Para saber que volumen ocupan en condiciones normales los 8 litros recogidos a 27 C y 2 atmsferas, aplicamos la frmula de la ecuacin general de los gases perfectos: Condiciones iniciales : P1 = 2 atmsferas ; T1 = 300 K ; V1 = 8 litrosCondiciones finales : P2 = 1 atmsfera ; T2 = 273 K ; V1 = x litrosCon lo cual :

Litros de CO2. A partir de ah, Si 22,4 litros de CO2 proceden de 100 gramos de carbonato clcico, entonces14,56 litros de CO2 procedern de X gramos de carbonato clcico.Operando: X = 65 gramos de carbonato clcico puro. Pero como la caliza es de una riqueza del 70 %, tendremos: