Kellogg Theory with information like that

Kellogg

1. 08
DIAGRAMA DE
KELLOGG

2. Tostación
Esunprocesobásicodelametalurgiaextractiva
medianteelcualunsulfurometálico,MeS,
evolucionaalestadode
Óxido MeO
Sulfato MeSO
4
Oxisulfato MeO.MeSO
4
LaTostaciónCloruranteesuncasoespecial.Se
transformanlossulfurosmetálicosnoferrosos
enproductossolublesenagua.

3. Cubre, por una parte, operaciones intermedias
entre preparación de minerales y concentración,
y por la otra, operaciones de recuperación y
acabado de metales.
Desde el punto de vista químico, en la tostación
pueden ocurrir reacciones de oxidación,
reducción o magnetización (reducción
controlada), sulfatación o cloración.

4. TOSTADOR
SOLIDO
GAS A
GAS B
CALCINA
Donde:
•composición química sólido composición química calcina
•composición química gas A composición química gas B
Lareacciónprincipalesgas-sólido,laquecambiala
naturalezaquímicadelmineraloconcentrado.

5. Tipos de tostación
Tostación oxidante
Tostación magnetizante
Tostación sulfatante
Tostación clorurante
Tostación carbonizante
Tostación segregante
Tostación volatilizante
Tostación reductora
Etc

6. TostaciónOxidante:Transformasulfurosenóxidos.Sefacilitala
lixiviación.Ejm.:ZincdeEsfalerita.
TostaciónSulfatante:Conviertesulfurosuóxidosensulfatosantesde
lixiviación.Ejm:NíqueldePentlandita.
TostaciónClorurante:Convierteciertosmetalesenclorurosvolátiles.
TostaciónCarburizante:Preparametalesrefractariosocalcinadospara
cloración.Ejm:TitanioyZirconio.
TostaciónconCarbonatodeSodio:Ejm:SeextraeCrcomocromato
desodioqueeslixiviable.
TostaciónVolatilizante:Seeliminaotrosmetalescomoóxidos
metálicosysecondensanluegoporenfriamiento.Ejm:As
2O
3,Sb
2O
3,
ZnO.
TostaciónSinterizante:Modificalascaracterísticasfísicasdelamenao
elconcentradoparaaglomeración.Ejm:Menasdefierro.
ProduccióndeÁcidoSulfúricoapartirdePiritas.

7. calcinación,
secado
sinterización
también son considerados procesos de tostación

8. Reacción principal de tostación
heterogénea
exotérmica
espontánea

9. Reacciones secundarias
En la fase gaseosa
En la fase sólida

10. Reacciones secundariasen la fase gaseosa
Durante la tostación la fase gaseosa contiene los
siguientes elementos

11. Reacciones secundariasen la fase gaseosa
Bajolascondicionesdeuntostadorqueoperecon
atmósferasaltamenteoxidantesenlafasegaseosa
tendremossolopresenciade:
O
2
SO
2
SO
3
N
2
H
2
O
CO
2
.

12. Reacciones secundariasen la fase gaseosa
SO
2 gas
+ ½ O
2 gas
SO
3 gas
G
o
= -21600 + 2,305 T logT+ 13,44 T (joule)
esmuyimportanteconocerlaproporcióndegasesinertespara
predecirlaspresionesparcialesdeSO
3
,SO
2
ydeO
2.
)(pO pSO
pSO
K
1/2
22
3


13. Reacciones secundariasen la fase gaseosa
S
2 gas
+ 2 O
2 gas
2 SO
2 gas
G
o
= -86520 + 17,48 T
K
a 700
o
C
= 1,23 10
15
)(pO pS
pSO
K
2
22
2
2
 (atm)
pO
pSO
10 pS
2
2
215-
2 






De acuerdo a esto la descomposición pirítica está favorecida
debido a que la presión de equilibrio es muy baja

14. Reacciones secundariasen la fase sólida
MeSO
4
MeO + SO
3
MeSO
4
MeO
2+ SO
2
2MeSO
4
MeOMeSO
4
+ SO
3
MeOMeSO
4
2MeO + SO
3

15. Ejm.: Reacciones de tostación del cobre
Las especies mineralógicas mas comunes presentes en
los concentrados de cobre son:
Cu
2
S
CuFeS
2
CuS
Cu
5
FeS
4
FeS
2
Cu
3
AsS
4

16. Reacciones de tostación del cobre
FeS
2
FeS + ½ S
2
(690
o
C)
2CuS ½ Cu
2
S + 1/4 S
2
(560
o
C)
CuFeS
2
½ Cu
2
S + FeS +1/4 S
2
(1300
º
C)
Cu
5
FeS
4
5/2 Cu
2
S+ FeS +1/4 S
2
(1500
º
C)

17. Reacciones de tostación del cobre
temperaturas 500
o
C
Cu
2
S + SO
2
+ 3O
2
2CuSO
4
CuS+ 2 O
2
CuSO
4
CuFeS
2
+ 15/4 O
2
CuSO
4
+ ½ Fe
2
O
3
+ SO
2
Cu
5
FeS
4
+ SO
2
+ 39/4O
2
5 CuSO
4
+ ½ Fe
2
O
3

18. Reacciones de tostación del cobre
temperaturas 650
o
C
2 CuFeS
2
+ 7 O
2
CuOCuSO
4
+ Fe
2
O
3
+ 3 SO
2
temperaturas mayores a 900
o
C
tostación a muerte
Cu
2
O + Fe
2
O
3
2 CuFeO
2
(ferrita cuprosa)
CuO + Fe
2
O
3
2 CuFeO
4
(ferrita cúprica)

19. Representación gráfica del equilibrio de
tostación
Diagrama de Kellogg esquemático para el sistema Me-O-S

20. Las rectas del diagrama representan los equilibrios entre las fases
condensadas siguientes:
Línea Nº 1:
Me(s)+ SO
2(g)= MeS(s)+ O
2(g)
Línea Nº 2:
Me(s)+ ½O
2(g)= MeO(s)
Línea Nº 3:
MeS(s)+ 3/2O
2(g)= MeO(s)+ SO
2(g)
Línea Nº 4:
MeO(s)+ SO
2(g)+ ½ O
2(g)= MeSO
4(s)
Línea Nº 5:
MeS(s)+ 2O
2(g)= MeSO
4(s)

21. En los equilibrios de las reacciones anteriores, el
lugar geométrico de los puntos para los cuales
se alcanza el equilibrio entre las fases
condensadas y el gas se representa por las
ecuaciones siguientes:
Para ecuación Línea Nº 1:
logP
SO2= logP
O2–logK
Para ecuación Línea Nº 2:
0 = -½logP
O2–logK
Para ecuación Línea Nº 3:
logP
SO2 = 3/2 logP
O2+ logK
Para ecuación Línea Nº 4:
logP
SO2 = -½logP
O2–logK
Para ecuación Línea Nº 5:
0 = -2logP
O2–logK

24. LosdiagramasdeKelloggindican
también,siesposiblerealizar
procesosdeTostaciónDiferencial.
Cuandoaunadeterminada
temperaturalosdiagramasdedos
metales.MeyMtienen
desplazamientosquemuestran
intersecciónesposiblepensaren
quesepuedeobtenerunproducto
oxidado,MeOyotrosulfatado.
Mediantetostacióndiferencialse
puedeefectuar:
LaseparacióndelCuconrespecto
delNiyFe
LadelCoconrespectodelCuyFe
LadelNiconrespectodelCoyFe.

26. Diagramas de equilibrio de los sistemas
Cu-O-S y Fe-O-S

28. Diagramas de Predominancia
(Diagramas de Kellogg)4222 CuSO 2 = O
2
3
+ SO 2 + OCu constant = p log
2
3
- p log 2- = K log
22 OSO
Para el sistema Cu-S-O a 1000 K. Considera la coexistencia de Cu
2O
y Cu
2SO
4
una línea recta
con una
pendiente de
(-3/2)/2 = -3/4
vertical line
Línea vertical

29. Procedimiento:
1.Escoger el Cu como elemento base
2.Considerar la formación de cada compuesto sólido a partir de un mol
del elemento base, Cu. Digamos, por ejemplo, para el CuO
3.Obtener G
0
desde las tablas de propiedades termodinámicas
4.G es calculada tanto para p
SO2y p
O2
5.El que resulta con el más negativo G es el compuesto estable2/1
O
0
2
2
pln RT + G =G
CuO = O
2
1
+Cu

