Perfil Harris Corregido

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA METALÚRGICA

PERFIL PROYECTO DE GRADO

SIMULACIÓN EN MATLAB DEL PROCESO HARRIS UTILIZADO PARA LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO, ESTAÑO Y ANTIMONIO EN LA PLANTA METALÚRGICA KARACHIPAMPA

PEREZ ORTEGA JOSE GUILLERMO

ENERO, ENERO, 2013

RESUMEN

El presente proyecto pretende desarrollar un modelo matemático fenomenológico el cual permitirá la predicción y control de parámetros, mediante los cuales operara la maquina Harris en la planta metalúrgica Karachipampa. Dicho modelo será desarrollado mediante balances de materia, el cual permitirá desarrollar un modelo representativo del proceso El estudio tanto termodinámico como cinético del proceso es de vital importancia para la elaboración del modelo matemático. Se complementara el trabajo utilizando la simulación de procesos, método utilizado para estudiar las características del mismo, y que permite la predicción de resultados en el proceso sin que estos sean experimentados. Las pruebas se realizaran en la maquina Harris de Karachipampa. El modelo desarrollado será evaluado mediante herramientas estadísticas.

ÍNDICE

I.- INTRODUCCIÓN……………………………….…………………………………………………………………………………………1 II.- ANTECEDENTES……………………………….………………………………………………………………………………………..1 III.- OBJETIVOS DEL PROYECTO……………..………………………………………………………………………………………..1 III.1.- OBJETIVO GENERAL……………………..………………………………………………………………………………………..1 III.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………….…………………………………………………………………………………………1 IV.- ALCANCES DEL PROYECTO…………….………………………………………………………………………………………….2 V.- MARCO TEÓRICO DEL PROYECTO…….………………………………………………………………………………………..2 V.1 REFINACIÓN PIROMETALÚRGICA……………………………………………………………………………………………..2 V.1.1.- PRINCIPIOS………………………………………………………………………………………………………………………….2 V.1.1.1.- Procesos Químicos………………….………………………………………………………………………………………..2 V.1.1.2.- Procesos de Precipitación……….………………………………………………………………………………………..2 V.1.1.3.- Procesos de Destilación……………………………………………………………………………………………………3 V.2.- COMPLEJO METALÚRGICO KARACHIPAMPA………………………………………………..…………………………3 V.2.1.- PROCESO HARRIS……………………………………………………………………………………………………………….3 V.2.2.- Principio de la máquina Harris…………………………………………………………………………………………….3 V.2.2.1.- Objeto de la máquina Harris…………………………………………………………………………………………….3 V.2.2.2.- Descripción de la máquina Harris…………………………………………………………………………………….3 V.2.2.3.- Principio de la operación………………………………………………………………………………………………….4 V.2.3.- Reacciones………………………………………………………………………………………………………………………….4 V.2.4.- Medios de oxidación y selectividad…………………………………………………………………………………….5 V.3.- SIMULACIÓN DE PROCESOS…………………………………………………………………………………………………..6 V.3.1.- CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SIMULACIÓN……………………………………………………………6 1  JoseGuilllermoPerezOrtega

V.3.1.1.- Simulación cualitativa y cuantitativa………………………………………………………………………………..6 V.3.1.2.- Simulación estacionaria y dinámica………………………………………………………………………………….7 V.4.-EL ENTORNO MATLAB……………………………………………………………………………………………………………..7 VI.- PLANIFICACIÓN DE TRABAJO…………………………………………………………………………………………………..8 VI.1.- ESTUDIO DE VARIABLES………………………………………………………………………………………………………..8 VI.2.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL………………….………………………………………………………………………9 VI.3.-PARAMETROS………………………………………………………………………………………………………………………..9 VI.4.- Variables Respuesta……………………………………………………………………………………………………………10 VI- ÍNDICE TENTATIVO DEL RABAJO……………………………………………………………………………………………..10 VII.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES…………………………………………………………………………………………..11 VIII.-BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………………………………………….12 ANEXOS……………………………………………………………………………………………………………………………………….13

2  JoseGuilllermoPerezOrtega

SIMULACIÓN EN MATLAB DEL PROCESO HARRIS UTILIZADO PARA LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO, ESTAÑO Y ANTIMONIO EN LA PLANTA METALÚRGICA KARACHIPAMPA I.- INTRODUCCIÓN El complejo metalúrgico de Karachipampa tendrá capacidad para tratar anualmente 51131 toneladas de concentrado de plomo con un promedio de 47,36% de plomo. Los tratamientos sucesivos permitirán la producción anual de 21.552 toneladas de plomo, de calidad "corrodin lead", según la norma ASTM B 29-55 El proceso Harris produce la oxidación selectiva del estaño, arsénico y antimonio poniendo en contacto el metal con una mezcla de sales fundidas oxidantes formada por sosa y nitrato de sodio. Cuando el plomo se pone en contacto con la sal fundida, se forma estannato, antimoniato y arseniatos sódicos; aunque se produce nitrato de plomo, este reacciona inmediatamente con el As, Sb y Sn para dar las sales anteriores.

II.- ANTECEDENTES El hombre ha estado utilizando plomo durante muchos siglos en fontanería y conducciones de agua, en protección y techado de edificios, en menaje de cocina y doméstico y en objetos ornamentales. Su elevada densidad le hace muy indicado para anclas, contrapesos y munición, así  como pantalla protectora contra radiaciones diversas y protección acústica. Las propiedades electroquímicas del plomo se utilizan ampliamente para sistemas de almacenamiento de energía eléctrica por medio de la batería plomoácido, ampliamente utilizada en vehículos automóviles, en sistemas estacionarios de comunicaciones, en medicina y, en general, donde es necesario asegurar la continuidad de los servicios y sistemas. Algunos compuestos de plomo, particularmente los óxidos brillantemente coloreados, se han utilizado durante muchísimo tiempo, en pinturas y pigmentos, en vidrios y en barnices para la cerámica. Actualmente el proceso Harris utilizado en la Fundición M.H.O. (Metallurgie Hoboken Overpelt) es el principal proceso utilizado en la refinación de plomo el cual permite la remoción de los metales Sn, As, y Sb.

III.- OBJETIVOS DEL PROYECTO III.1.- OBJETIVO GENERAL El Objetivo del presente proyecto es el desarrollo de un modelo matemático el cual será simulado utilizando el Software Matlab, para lo cual será necesario realizar los balances de masa y energía correspondientes.

III.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS  

Estudio de las variables del proceso Elaboración del modelo matemático 1

 Jose Guilllermo Perez Ortega

 

Codificación del modelo matemáticos en el Software Validación del modelo desarrollado mediante toma de datos en el proceso Harris en KARACHIPAMPA

IV.- ALCANCES DEL PROYECTO El presente proyecto pretende desarrollar un modelo fenomenológico, para lo cual se tomara en cuenta las ciencias de la Ingeniería (Transferencia de masa, Transferencia de Calor, Termodinámica y Cinética). Además será necesario el uso de la modelación y simulación de procesos.

V.- MARCO TEÓRICO DEL PROYECTO V.1 REFINACIÓN PIROMETALÚRGICA V.1.1.- PRINCIPIOS Cuando los metales son refinados pirometalurgicamente, las impurezas disueltas en el metal de importancia, son enriquecidas en una fase insoluble (o parcialmente insoluble) en el metal de importancia. Dicho enriquecimiento puede ser logrado por adición de reactivos, por control de la temperatura y presión, o por combinación de ambas técnicas. Estos métodos son clasificados como métodos químicos, precipitación y procesos de destilación El control de la cinética de las operaciones involucradas en la operación es de mucha importancia, La cinética del proceso puede gobernar los grados de refinación los cuales pueden ser alcanzados cuando se trabaja lejos de la teoría química o del equilibrio físico.

V.1.1.1.- Procesos Químicos La adición de un reactivo al metal de importancia con una o más impurezas para formar un compuesto que es insoluble en el metal de importancia. Ocasionalmente flujos son usados también. Por ejemplo para formar los óxidos, en la fase sólida para ir a una fase liquida. Reactivos incluyendo el oxígeno (oxigeno atmosférico u oxigeno que desarrollan sales), azufre y cloro Los pasos en la refinación son referidos como una oxidación selectiva, sulfurización o cloruración. La elección del reactivo está basado en la comparación de la energía libre de formación de los óxidos sulfuros o cloruros del metal principal y de las impurezas en cuestión.

V.1.1.2.- Procesos de Precipitación Generalmente la disminución de la temperatura, favorece en la disminución de la solubilidad de las impurezas en el metal de importancia, por lo que pueden ser directamente removidos del fundido o como componente del metal.

2  Jose Guilllermo Perez Ortega

Alternativamente los reactivos apropiados que pueden ser removidos. Esta es un proceso químico en la cual se forma compuestos inter metálicos insolubles.

V.1.1.3.- Procesos de Destilación Los procesos de destilación son empleados aprovechando las diferencias de presión de vapor que existe entre el metal de importancia y las impurezas.

V.2.- COMPLEJO METALÚRGICO KARACHIPAMPA V.2.1.- PROCESO HARRIS El proceso Harris está basado en la oxidación de las impurezas en presencia de un baño alcalino fundido, compuesto de NaOH y NaCl. La oxidación se realiza por la aportación de uno o varios medios de oxidación. Los más importantes son:   

Oxígeno del aire : produce oxidación lenta NaN03 : produce oxidación rápida Antimoniato de sodio : sal que puede oxidar As y Sn

La función de estos medios de oxidación será definida más adelante detalladamente. El NaOH se combina con los óxidos formados para dar sales oxidadas. Este enlace se produce rápidamente. De ello resulta que la velocidad de las reacciones de oxidación es mucho mayor en presencia de NaOH que en su ausencia. Las sales formadas son arrastradas por el baño de sosa. EL NaCl permanece inerte en el proceso Harris. La adición de NaCl reduce la viscosidad de la mezcla NaOH-Sales oxidadas. El proceso Harris tiene la ventaja de permitir a las sales oxidadas formadas, por una vía húmeda, una separación selectiva para dar arseniato, estannato y antimoniato respectivamente. Estos productos y en particular los dos últimos, son valorizables y contienen otros elementos en cantidad ínfima, es decir impurezas.

V.2.2.- Principio de la máquina Harris V.2.2.1.- Objeto de la máquina Harris El objeto de la máquina Harris es el refinado de plomo que está continuamente en contacto (durante el tiempo de reacción) con un baño de sal de sosa fundido, dando tiempo, a las impurezas de oxidarse y transformarse en sales oxidadas.

V.2.2.2.- Descripción de la máquina Harris La parte más importante de la máquina Harris es un cilindro equipado en su parte superior con una cubierta móvil para la alimentación en sosa. Además está provisto de aberturas para la alimentación en plomo líquido y evacuación de las sales alcalinas, de un mecanismo para la alimentación en 3  Jose Guilllermo Perez Ortega

NaNO3 y tiene en la parte inferior una abertura con chapaleta para la descarga del plomo líquido. El cilindro se sumerge en un baño de plomo de obra licuado a refinar. El cilindro contiene el baño alcalino que, dada su densidad sobrenada al plomo igualmente presente. El plomo del cilindro y el de la cuba están en contacto por mediación de una abertura que puede eventualmente cerrarse por un mecanismo de chapaleta. En la cuba, se halla inmersa una bomba que acarrea el plomo de obra licuado a refinar de la cuba hacia la parte superior del cilindro.

V.2.2.3.- Principio de la operación La operación se efectúa en circuito cerrado entre la cuba y el cilindro puede descomponerse de la manera siguiente: 

  

 

Traslado del plomo a refinar de la cuba al extremo superior del cilindro por bombeo Dispersión del plomo en el baño alcalino Contacto del plomo con el baño alcalino Eliminación de las impurezas captadas por la sosa fuera del plomo añadido del nitrato de sodio Paso del plomo a través del baño alcalino hasta el baño de plomo Vuelta del plomo a la cuba por la abertura situada en la parte inferior del cilindro

En un momento dado, el baño alcalino, muy líquido al principio de la reacción se vuelve muy espeso. Esto significa que está "saturado" de impurezas. En ese momento, el baño alcalino saturado que se halla en el cilindro es reemplazado por otro desprovisto de impurezas. La operación se efectúa dela manera siguiente: 

 

La bomba sigue alimentando el cilindro en plomo aunque la abertura de descarga del plomo esté cerrada El nivel del plomo y el del baño alcalino suben por este motivo. Sube hasta el nivel de la abertura practicada en el cilindro permitiendo la evacuación del baño alcalino saturado de As, Sn y Sb hacia la instalación de granulación, que constituye el principio del transporte y del tratamiento de las sales a través de la vía húmeda.

Cuando todas las sales alcalinas son eliminadas del cilindro se para la bomba de alimentación de plomo y la abertura de descarga de plomo del cilindro se abre. Finalmente un nuevo baño alcalino es alimentado en el cilindro gracias al cual el refinado puede continuar.

V.2.3.- Reacciones Desde el punto de vista práctico, el plomo se reparte sobre el baño alcalino y es oxidado en la superficie por el aire y por NaNO 3 en el baño alcalino. Al atravesar el baño 4  Jose Guilllermo Perez Ortega

alcalino, el óxido de plomo formado reacciona con una de las impurezas gracias a la presencia de sosa caustica. Los óxidos formados reaccionan con NaOH hasta obtención de las sales. Las sales así  formadas son captadas por el baño alcalino. Concretamente el Na3As04 (3Na2O.As205) es disuelto mientras que Na2SnO3 (Na2O·SnO3) y NaSb03 (Na20.Sb205) son arrastrados mecánicamente (están en suspensión). Puede decirse que entre las numerosas reacciones que ocurren en los cilindros HARRIS existen que son primordiales y pudieran llamarse: reacciones globales más importantes. A saber:

a)

Refinado con aire 4

+5 +

4

b)

c)

+5

( )

( )

+ 12

→4

+2

( )

+6

→

+ 12

(1)

+ →4

(2) +2

(3)

Refinado con Nitrato de Sodio (NaNO3) 6

+6

+ 12

5

+4

+6

6

+6

→4

→6 →5

+3

+6

(4)

+3

+ 3

(5)

+2

(6)

Reacciones de interacción entre As + Sn + NaSbO3 + 5

+

+4

→ +6

+ →5

+ +4

(7) + 3

(8)

V.2.4.- Medios de oxidación y selectividad En principio, el arsénico es el primer eliminado del plomo, luego el estaño y finalmente el antimonio. En la práctica hay un cierto recubrimiento de forma que una parte del estaño acampanará al arsénico y parte del antimonio será eliminada del plomo con el estaño, La experiencia ha demostrado que la importancia del recubrimiento está condicionada por la velocidad del refinado, es decir, de la cantidad de oxígeno presente.

5  Jose Guilllermo Perez Ortega

V.3.- SIMULACIÓN DE PROCESOS La simulación es la representación de un proceso o fenómeno mediante otro más simple, que permite analizar sus características, Consiste en el diseño de un modelo matemático de un sistema, y la posterior ejecución de una serie de experimentos con la intención de entender su comportamiento bajo ciertas condiciones. El modelo debe ser capaz de reproducir el comportamiento del proceso real con la mayor exactitud posible. En general se lleva acabo con dos propósitos:  

Diseño Operación bajo nuevas condiciones

Se puede considerar a la tarea de simulación como aquella en la cual se propone ciertos valores de entrada al simulador o programa de simulación para obtener ciertos resultados o valores de salida, tales que estiman el comportamiento del sistema real bajo esas condiciones

V.3.1.- CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SIMULACIÓN Las herramientas de simulación pueden clasificarse según diversos criterios, por ejemplo, según el tipo de procesos (batch o continuo), si involucra el tiempo (estacionario o dinámico incluye a los equipos batch-), si maneja variables estocásticas o determinísticas, variables cuantitativas o cualitativas, etc.

V.3.1.1.- Simulación cualitativa y cuantitativa La simulación cualitativa tiene por objetivo principal el estudio de las relaciones causales y las tendencias temporales cualitativas de un sistema, como así también la propagación de perturbaciones a través de un proceso dado. Se conoce como valores cualitativos de una variable, a diferencia del valor numérico (cuantitativo), a su signo; ya sea absoluto, o bien con relación a un valor dado o de referencia. Por lo tanto, en general se trabaja con valores tales como (+, -, 0). Son varios los campos de aplicación de la simulación cualitativa, como ser análisis de tendencias, supervisión y diagnosis de fallas, análisis e interpretación de alarmas, control estadístico de procesos, etc. La simulación cuantitativa, en cambio, es aquella que describe numéricamente el comportamiento de un proceso, a través de un modelo matemático del mismo. Para ello se procede a la resolución de los balances de materia, energía y cantidad de movimiento, junto a las ecuaciones de restricción que imponen aspectos funcionales y operacionales del sistema. La simulación cuantitativa abarca principalmente la simulación en estado estacionario y la simulación en estado dinámico.

6  Jose Guilllermo Perez Ortega

V.3.1.2.- Simulación estacionaria y dinámica. La simulación en estado estacionario implica resolver los balances de un sistema no involucrando la variable temporal, por lo que el sistema de ecuaciones deseara estudiar o reflejar en el modelo las variaciones de las variables de interés con las coordenadas espaciales (modelos a parámetros distribuidos); entonces deberá utilizarse un sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales (según el número de coordenadas espaciales consideradas). Por otra parte, y como su nombre lo indica, la simulación dinámica plantea los balances en su dependencia con el tiempo, ya sea para representar el comportamiento de equipos batch, o bien para analizar la evolución que se manifiesta en el transcurso entre dos estados estacionarios para un equipo o una planta completa. En este caso, el modelo matemático estará constituido por un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias cuya variable diferencial es el tiempo, en el caso de modelos a parámetros concentrados. En caso contrario, se deberá resolver un sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales, abarcando tanto las coordenadas espaciales como la temporal (parámetros distribuidos). Desde el punto de vista de los fenómenos o sistemas que se estudian, la simulación puede también clasificarse en determinística o estocástica. Como modelo determinístico consideramos aquél en el cual las ecuaciones dependen de parámetros y variables conocidas con certeza, es decir que no existe incertidumbre ni leyes de probabilidades asociadas a las mismas. En cambio en un modelo estocástico, como su nombre lo indica, ciertas variables estarán sujetas a incertidumbre, que podrá ser expresada por funciones de distribución de probabilidad. En este caso, por lo tanto, también los resultados del modelo estarán asociados a una ley de probabilidad. Por último, también debe mencionarse la simulación de eventos discretos, en la cual existen variables de interés que no tienen un comportamiento continuo. Existen numerosos procesos que sólo pueden simularse desde este punto de vista. Por ejemplo, la simulación o diseño de plantas batch multiproducto o multipropósito, o de los mismos o ambas simultáneamente, poseen características que imponen un modelo discreto para contemplar ciertos eventos de interés.

V.4.-EL ENTORNO MATLAB MATLAB es una de las muchas sofisticadas herramientas de computación disponibles en el comercio para resolver problemas de matemáticas, tales como Maple. Mathematica y MathCad. Cada una permitirá efectuar cálculos matemáticos básicos, pero difieren en el modo como los cálculos simbólicos y procesos matemáticos más complicados, como la manipulación de matrices. Por ejemplo, MATLAB es superior en los cálculos que involucran matrices, mientras que Maple lo supera en los cálculos simbólicos. El nombre mismo de MATLAB es una abreviatura de Matrix Laboratory, laboratorio matricial. En un nivel fundamental, se puede pensar que estos programas son sofisticadas calculadoras con base en una computadora. Son capaces de realizar las mismas funciones que una calculadora científica, y muchas más. 7  Jose Guilllermo Perez Ortega

En muchas clases de ingeniería la realización de cálculos con un programa de computación matemático como MATLAB sustituye la programación de computadoras más tradicional. Esto no significa que el lector no deba aprender un lenguaje de alto nivel como C++ o FORTRAN, sino que los programas como MATLAB se han convertido en una herramienta estándar para ingenieros y científicos. MATLAB es un programa para realizar cálculos numéricos con vectores y matrices. Como caso particular puede también trabajar con números escalares, tanto reales como complejos. Una de las capacidades más atractivas es la de realizar una amplia variedad de gráficos en dos y tres dimensiones. MATLAB tiene también un lenguaje de programación pro pio. Dicho programa para ciertas operaciones es muy rápido, cuando puede ejecutar sus funciones en código nativo con los tamaños más adecuados para aprovechar sus capacidades de vectorización. En otras aplicaciones resulta bastante más lento que el código equivalente desarrollado en C/C++ o Fortran. Sin embargo, siempre es una magnífica herramienta de alto nivel para desarrollar aplicaciones técnicas, fácil de utilizar y que aumenta la productividad de los programadores respecto a otros entornos de desarrollo.

VI.- PLANIFICACIÓN DE TRABAJO VI.1.- ESTUDIO DE VARIABLES Para cumplir con los objetivos específicos se realizara lo siguiente: Primer objetivo: ”Estudio de variables del proceso”; para lo cual se realizara una revisión

bibliográfica acerca del proceso. Se estudiaran los parámetros y variables de importancia en el proceso, los cuales serán considerados de acuerdo al manual M.H.O. En este punto se tomara como punto de partida los consumos y dosificación de reactivos, tiempo de estadía del plomo en el cilindro Harris, etc.

Figura 1: Esquema del proceso Harris

8  Jose Guilllermo Perez Ortega

Segundo Objetivo: ”Elaboración del modelo matemático”; para este punto se realizara

el balance dinámico del proceso (tanto balance de masa y energía), tomando en cuenta la ingeniería del proceso (termodinámica, velocidad de reacción, etc.) Tercer

Objetivo: “Codificación del matemático en el Software”; en este punto se

realizara la codificación del modelo desarrollado , el cual será codificado en el Software Matlab el cual permitirá resolver las ecuaciones generadas en el modelo matemático. Cuarto Objetivo: “Validación del modelo desarrollado mediante toma de datos en el

proceso Harris en KARACHIPAMPA; en este punto se tomaran datos operativos del proceso, los cuales serán obtenidos durante el funcionamiento de la maquina Harris en el Complejo Metalúrgico de Karachipampa”. Para verificar la validez del modelo, para lo cual se hará correr el modelo con diferentes datos dentro del rango operacional.

VI.2.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para alcanzar el objetivo general se deberá hacer un seguimiento a la operación del equipo Harris durante un tiempo mínimo de tres meses luego de la estabilización del proceso posterior a puesta en marcha. El equipo utilizado será la máquina Harris del Complejo metalúrgico de Karachipampa.

Figura 2: Equipo HARRIS, Complejo Metalúrgico de Karachipampa, Este equipo se utilizara para la toma de datos necesarios para el proyecto de grado.

VI.3.-PARAMETROS Para el modelo, los parámetros a estudiar serán los datos operativos del proceso Harris como ser la dosificación, flujos de entrada y salida. A continuación

9  Jose Guilllermo Perez Ortega

REACTIVO

UNIDAD

CANTIDAD

Hidróxido de Sodio NaOH Nitrato de Sodio NaNO 3

t/día t/día

4,3991 9,745

Tabla 1: Consumo de reactivos proceso Harris Para el segundo modelo los parámetros estudiados serán las variables que controlan el proceso como ser (temperatura, velocidad de reacción, flujo másico, flujo de calor, etc)

VI.4.- Variables Respuesta Para ambos modelos la variable respuesta será la cantidad de impurezas contenida en el plomo crudo, los cuales serán obtenidos directamente por análisis químico.

VI- ÍNDICE TENTATIVO DEL TRABAJO RESUMEN CAPITULO I: INTRODUCCIÓN I. INTRODUCCIÓN II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA III. OBJETIVOS III.1 OBJETIVO GENERAL III.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS IV. JUSTIFICACIÓN CAPITULO III.: MARCO TEÓRICO 3.1 PROCESOS DE REFINACIÓN EN METALURGIA 3.1.1 PROCESOS METAL - ESCORIA 3.1.2 PROCESOS METAL – METAL 3.1.3 PROCESOS METAL - GAS 3.2 PROCESO HARRIS 3.2.1 ANTECEDENTES 3.1.2 MAQUINA HARRIS 3.2 SIMULACIÓN DE PROCESOS 3.2.1 CLASIFICACIÓN DE SIMULACIÓN DE PROCESOS 3.2.2 TIPOS DE SIMULACIÓN 3.4 EL ENTORNO MATLAB CAPITULO IV.: PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1 DISEÑO FACTORIAL DEL PROCESO 4.2 TOMA DE MUESTRAS EN LA MAQUINA HARRIS CAPITULO V.: DESARROLLO DE LOS MODELOS MATEMÁTICOS 5.1 DESARROLLO DEL MODELO 5.2.1 BALANCE MATERIA 5.2.2 ESTUDIO TERMODINÁMICO DEL PROCESO 5.2.3 ESTUDIO DEL CINÉTICO DEL PROCESO CAPITULO VI.: CODIFICACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO 6.1 CODIFICACIÓN DEL MODELO 10  Jose Guilllermo Perez Ortega

CAPITULO VII.: EVALUACIÓN DEL MODELO CAPÍTULO VIII :CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ANEXOS

VII.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES  Actividad

meses semana

Diciembre 1

2

3

Enero 4

1

2

3

Febrero 4

1

2

3

Marzo 4

1

2

3

Abril 4

1

2

Mayo 3

4

1

2

3

4

Diagnostico General Revisión Bibliográfica Estudio variables de l proceso Elaboración de los modelos matemáticos Codificación de los modelos matemáticos Validación de los modelos Redacción del Borrador Entrega del Borrador Revisión del Borrador Corrección del Borrador Elaboración del Documento Final Defensa del Proyecto

Tabla 2: Cronograma de actividades

VII.-BIBLIOGRAFÍA 1) Fathi Habashi “HAND BOOK EXTRACTIVE METALLURGY” Volume II, Weinehim, Federal Republic of Germany, 1997 2) Complejo Metalúrgico Karachipampa, “MANUAL DE OPERACIÓN VÍA SECA, VÍA HÚMEDA PROCESO M.H.O” Marzo 1982 3) Nicolás José SCENNA “MODELADO, SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS”, 1999 4) Willian L. Luyben, “PROCES MODELING,SIMULATION AND CONTROL FOR CHEMICAL ENGINEERS”, Segunda edición, McGraw-Hill, Singapur, 1996 5) J. Sancho, L. F. Verdeja, A. Ballester. “METALURGIA EXTRACTIVA PROCESOS DE OBTENCIÓN” Volumen II, Ed. Sintesis, España, 1990 6) Holly Moore, “MATLAB PARA INGENIEROS” Pearson Educación, Primera edición, México, 2007 7) SAPAG CHAIN NASSIR – S.C. REINALDO. Preparación y Evaluación de Proyectos, Ed. McGrawHill, Bogotá, 1997 8) http://www.monografias.com/trabajos6/sipro/sipro.shtml#intro 9) Microsoft Encarta 2009 10) www. educaplus.org 11) HSC Chemistry 6, OutoKumpu Research Oy Antti Roine, 2006 12) www. Wikipedia.com

11  Jose Guilllermo Perez Ortega

 ANEXOS I.- CALCULO DE CONSUMO DE REACTIVOS PROCESO HARRIS Par el Cálculo se tomó una alimentación de 85 ton/dia de Plomo con el Siguiente análisis

Impureza

Porcentaje en masa

Cantidad Ton

As Sn Sb

0,42 3,14 7,75

0,3485 2,669 6,5875

CÁLCULO DEL HIDRÓXIDO DE SODIO (NaOH) NECESARIO PARA EL PROCESO HARRIS  Tomando en cuenta las siguientes reacciones de formación de sales: 4

+5 +

4

+ 12

=4

+2

+5

=4

+4

+6

(1)

+

=4

(2)

+2

(3)

De las reacciones (1) (2) y (3) se tiene: =

12 ∗ 40 4 ∗ 75 =

=

2 ∗ 40 119 4∗40 4 ∗ 122

∗ 0,3485

= 0,5576

∗ 2,669

= 1,794

∗ 6,587

= 2,159

Sumando las cantidades de NaOH se tiene: == 0,5576 + 1,794 + 2,159 = 4,5106 = 4,5106 ∗ 1,3 = 4,3991

Además se debe tener en cuenta que el consumo en el segundo Harris es:

CÁLCULO DEL NITRATO DE SODIO ( 

) REQUERIDO PARA EL PROCESO HARRIS 

Para dicho Cálculo se toman en cuenta las siguientes reacciones 6

+6

+ 12

5

+4

+6

6

+6

=6

=6 =5 + 2

+3 + 2

+ +

(4) (5) (6)

12  Jose Guilllermo Perez Ortega

De las reacciones (4) (5) y (6) se tiene: =

6 ∗ 84 6 ∗ 75 =

=

4 ∗ 84 5 ∗ 119 6 ∗ 84 6 ∗ 122

∗ 0,3485

= 0,39032

∗ 2,669

= 1,572

∗ 6,587

= 4,535

Sumando las cantidades de NaOH se tiene: = 0,39032 + 1,572 + 4,535 = 6,4973

13  Jose Guilllermo Perez Ortega