Ejercicios propuestos

1. Una planta de cianuración trata mensualmente 2000 ton de mineral que contiene 12,27 onzas de plata por tonelada. De este proceso se obtienen 6800 toneladas de solución que es utilizada para llevar a cabo la cementación con Zn. La extracción de plata en la lixiviación es de 87% y la solución después de la precipitación aún contiene 0,15 onzas Ag/ton solución. El consumo de zinc durante la cementación es de 1,34 lb/ton mineral. En base a esta información determine:

a. % de plata que se recupera en el precipitadob. % Zinc consumido en la precipitación. La reacción que ocurre es 2Ag(CN)2

- + Zn = 2Ag + Zn(CN)4

2-

1onza =28,35gPA plata: 107,87 kg/kmolPA Zinc: 65,4 kg/kmol

2. Una de las técnicas para obtener ZnO grado cerámico es utilizando la técnica de CVD a 500°C, a partir de la siguiente reacción:

ZnCl2(g) + H2O(g) = ZnO + 2HCl(g)

En la práctica se utiliza un exceso de 50% de vapor de agua. Los reactantes se introducen a 25°C y los productos salen a 500°C. Efectúe el balance de masa y el balance térmico por kg ZnCl2.

Datos: Pesos atómicos en kg/kmol: Zn: 65.4, Cl: 35.5, O: 16 e H: 1. ∆H°298 del ZnO: -350,6 kJ/mol, ∆H°298 del H2O: -205,6 kJ/mol , ∆H°298 del HCl: -198.7 kJ/mol

∆H°298 del ZnCl2: -230 kJ/mol HT-H298 ZnO: 43 kJ/mol; HT-H298 H2O: 31 kJ/mol; HT-H298 HCl: 18 kJ/mol (T: 500°C)

3. Un autoclave donde se lleva a cabo una reacción endotérmica del tipo A(g)+ bB(l)=C(s)+D(l) a una temperatura Tr, es alimentado con X m3 de A (con densidad ρa) a una temperatura T1

y los moles estequiométricos de B a una temperatura T2. Debido al carácter endotérmico de la reacción debe inyectarse adicionalmente vapor vivo (vapor de agua precalentado) a una presión P1 y una temperatura T3 (T3>Tr) para mantener la temperatura de interés dentro del reactor. Plantee el balance de calor que permita calcular la cantidad de vapor vivo que debe agregarse para lograr dicho objetivo. Asuma que las pérdidas de calor a través de las paredes del reactor son despreciables, que todos los productos de reacción salen a T 3 y que el vapor vivo se comporta como un gas ideal.

4. Un tipo de bauxita con la siguiente composición es procesada para la producción de alúmina.

Componente Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 H2O% en peso 60 8 6 3 23

El mineral es molido y digerido en una solución de NaOH que produce una solución de NaAlO2 junto a un sólido conformado por arenas y lodo rojo. La solución contiene una relación molar Na2O:Al2O3 de 1.5:1 y el lodo rojo contiene 52% Fe2O3, 14% TiO2, 20%Al2O3 y 10% Na2O. El SiO2 inicialmente presente en la bauxita pasa a las arenas. Asumiendo 100 kg de bauxita tratada, determine la eficiencia del proceso de disolución basado en el aluminio (como aluminato o si prefieren como alúmina) recuperado y estime las pérdidas de NaOH durante la digestión.

5. CVG-Alcasa es una planta de producción de aluminio primario localizada también en Puerto Ordaz. A pesar de que esta empresa constituye el principal proveedor de muchas industrias secundarias de aluminio a nivel nacional e incluso a nivel internacional, su proceso no es del todo eficiente. En un intento por incrementar su eficiencia, seleccionaron una de las celdas para fines experimentales. Como las fallas más frecuentes consistían en la penetración del cátodo, la primera modificación consistió en el cambio del material cátodico a un material grafítico con mayor conductividad y mayor resistencia a la penetración. De esta manera, dicha celda operando con 120 kA con una base catódica efectiva de 30mx40 m, capaz de retener 2 toneladas de electrolito con la composición indicada en la tabla, a una temperatura de 980 C, desarrolló ⁰ diariamente una reducción electrolítica con 90% de eficiencia de corriente promedio. Repentinamente, la celda falló y Alcasa culpó al proveedor del material catódico. El proveedor en su defensa sugirió que el cátodo había superado su vida útil (5 años aproximadamente) y por eso había fallado. Quién tiene la razón? Fue realmente buena la inversión en el material catódico?

CaF2 LiF AlF3 Al2O3 Na3AlF6

5,3% 2% 5,4 % 5,3% 82%

Datos: Densidad del aluminio: 2,7x103 kg/m3; F: 96500 C/s; PMAl: 27 g/mol. La eficiencia de corriente a nivel industrial se mide a través de la siguiente expresión empírica:

=163,7 – 0,138T + 0,59 E + 58,9 sen (3H) – 0,032 AЄ

T: temperatura de la celda en C⁰E: Exceso de AlF3 en kgH: Altura del aluminio en cmA: Edad de la celda en meses.