Perfil Harris Corregido

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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, 2013

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍAMETALÚRGICA

PERFIL PROYECTO DE GRADO

SIMULACIÓN EN MATLAB DEL PROCESO HARRIS UTILIZADOPARA LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO, ESTAÑO Y ANTIMONIO EN

LA PLANTA METALÚRGICA KARACHIPAMPA

PEREZ ORTEGA JOSE GUILLERMO

ENERO, 2013

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RESUMEN

El presente proyecto pretende desarrollar un modelo matemático fenomenológico el cual permitirála predicción y control de parámetros, mediante los cuales operara la maquina Harris en la plantametalúrgica Karachipampa.

Dicho modelo será desarrollado mediante balances de materia, el cual permitirá desarrollar unmodelo representativo del proceso

El estudio tanto termodinámico como cinético del proceso es de vital importancia para laelaboración del modelo matemático.

Se complementara el trabajo utilizando la simulación de procesos, método utilizado para estudiarlas características del mismo, y que permite la predicción de resultados en el proceso sin que estossean experimentados.

Las pruebas se realizaran en la maquina Harris de Karachipampa.

El modelo desarrollado será evaluado mediante herramientas estadísticas.

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1Jose Guilllermo Perez Ortega

ÍNDICEI.- 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

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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

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

METALÚRGICA KARACHIPAMPA

I.- INTRODUCCIÓNEl complejo metalúrgico de Karachipampa tendrá capacidad para tratar anualmente 51131toneladas 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, decalidad "corrodin lead", según la norma ASTM B 29-55

El proceso Harris produce la oxidación selectiva del estaño, arsénico y antimonio poniendo encontacto 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 yarseniatos sódicos; aunque se produce nitrato de plomo, este reacciona inmediatamente con el As,Sb y Sn para dar las sales anteriores.

II.- ANTECEDENTESEl 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 objetosornamentales. Su elevada densidad le hace muy indicado para anclas, contrapesos y munición, asícomo pantalla protectora contra radiaciones diversas y protección acústica.

Las propiedades electroquímicas del plomo se utilizan ampliamente para sistemas dealmacenamiento de energía eléctrica por medio de la batería plomoácido, ampliamente utilizada envehículos automóviles, en sistemas estacionarios de comunicaciones, en medicina y, en general,donde es necesario asegurar la continuidad de los servicios y sistemas. Algunos compuestos deplomo, particularmente los óxidos brillantemente coloreados, se han utilizado durante muchísimotiempo, 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 metalesSn, As, y Sb.

III.- OBJETIVOS DEL PROYECTO

III.1.- OBJETIVO GENERALEl 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 demasa y energía correspondientes.

III.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS Estudio de las variables del proceso Elaboración del modelo matemático

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

en KARACHIPAMPA

IV.- ALCANCES DEL PROYECTOEl presente proyecto pretende desarrollar un modelo fenomenológico, para lo cual

se tomara en cuenta las ciencias de la Ingeniería (Transferencia de masa, Transferenciade Calor, Termodinámica y Cinética). Además será necesario el uso de la modelación ysimulación de procesos.

V.- MARCO TEÓRICO DEL PROYECTO

V.1 REFINACIÓN PIROMETALÚRGICA

V.1.1.- PRINCIPIOSCuando los metales son refinados pirometalurgicamente, las impurezas disueltas

en el metal de importancia, son enriquecidas en una fase insoluble (o parcialmenteinsoluble) en el metal de importancia. Dicho enriquecimiento puede ser logrado poradición de reactivos, por control de la temperatura y presión, o por combinación de ambastécnicas.

Estos métodos son clasificados como métodos químicos, precipitación y procesosde destilación

El control de la cinética de las operaciones involucradas en la operación es demucha importancia, La cinética del proceso puede gobernar los grados de refinación loscuales pueden ser alcanzados cuando se trabaja lejos de la teoría química o del equilibriofísico.

V.1.1.1.- Procesos QuímicosLa 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 (oxigenoatmosférico 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 energíalibre de formación de los óxidos sulfuros o cloruros del metal principal y de lasimpurezas en cuestión.

V.1.1.2.- Procesos de PrecipitaciónGeneralmente la disminución de la temperatura, favorece en la

disminución de la solubilidad de las impurezas en el metal de importancia, por lo quepueden ser directamente removidos del fundido o como componente del metal.

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

V.1.1.3.- Procesos de DestilaciónLos 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 HARRISEl 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 laaportación 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 enlacese produce rápidamente. De ello resulta que la velocidad de las reacciones de oxidaciónes mucho mayor en presencia de NaOH que en su ausencia. Las sales formadas sonarrastradas por el baño de sosa.

EL NaCl permanece inerte en el proceso Harris. La adición de NaCl reduce laviscosidad de la mezcla NaOH-Sales oxidadas. El proceso Harris tiene la ventaja de permitira las sales oxidadas formadas, por una vía húmeda, una separación selectiva para dararseniato, estannato y antimoniato respectivamente.

Estos productos y en particular los dos últimos, son valorizables y contienenotros elementos en cantidad ínfima, es decir impurezas.

V.2.2.- Principio de la máquina Harris

V.2.2.1.- Objeto de la máquina HarrisEl objeto de la máquina Harris es el refinado de plomo que está

continuamente en contacto (durante el tiempo de reacción) con un baño de salde sosa fundido, dando tiempo, a las impurezas de oxidarse y transformarse ensales oxidadas.

V.2.2.2.- Descripción de la máquina HarrisLa 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 yevacuación de las sales alcalinas, de un mecanismo para la alimentación en

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NaNO3 y tiene en la parte inferior una abertura con chapaleta para la descargadel 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 plomoigualmente presente. El plomo del cilindro y el de la cuba están en contacto pormediación de una abertura que puede eventualmente cerrarse por unmecanismo de chapaleta. En la cuba, se halla inmersa una bomba que acarrea elplomo de obra licuado a refinar de la cuba hacia la parte superior del cilindro.

V.2.2.3.- Principio de la operaciónLa 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 cilindropor 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 lareacción se vuelve muy espeso. Esto significa que está "saturado" de impurezas.En ese momento, el baño alcalino saturado que se halla en el cilindro esreemplazado por otro desprovisto de impurezas. La operación se efectúa delamanera siguiente:

La bomba sigue alimentando el cilindro en plomo aunque la abertura dedescarga 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 degranulación, que constituye el principio del transporte y del tratamiento delas sales a través de la vía húmeda.

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

V.2.3.- ReaccionesDesde el punto de vista práctico, el plomo se reparte sobre el baño alcalino y es

oxidado en la superficie por el aire y por NaNO3 en el baño alcalino. Al atravesar el baño

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alcalino, el óxido de plomo formado reacciona con una de las impurezas gracias a la presenciade sosa caustica.

Los óxidos formados reaccionan con NaOH hasta obtención de las sales. Las sales asíformadas son captadas por el baño alcalino. Concretamente el Na3As04 (3Na2O.As205) esdisuelto mientras que Na2SnO3 (Na2O·SnO3) y NaSb03 (Na20.Sb205) son arrastradosmecánicamente (están en suspensión).

Puede decirse que entre las numerosas reacciones que ocurren en los cilindrosHARRIS existen que son primordiales y pudieran llamarse: reacciones globales másimportantes. A saber:

a) Refinado con aire

4 + 5 ( ) + 12 → 4 + 6 (1)+ ( ) + 2 → + (2)4 + 5 ( ) + 12 → 4 + 2 (3)b) Refinado con Nitrato de Sodio (NaNO3)

6 + 6 + 12 → 6 + 3 + 6 (4)5 + 4 + 6 → 5 + 3 + 3 (5)6 + 6 → 4 + 2 (6)c) Reacciones de interacción entre As + Sn + NaSbO3

+ + → + + (7)5 + 4 + 6 → 5 + 4 + 3 (8)V.2.4.- Medios de oxidación y selectividad

En principio, el arsénico es el primer eliminado del plomo, luego el estaño yfinalmente el antimonio.

En la práctica hay un cierto recubrimiento de forma que una parte del estañoacampanará al arsénico y parte del antimonio será eliminada del plomo con el estaño, Laexperiencia ha demostrado que la importancia del recubrimiento está condicionada por lavelocidad del refinado, es decir, de la cantidad de oxígeno presente.

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V.3.- SIMULACIÓN DE PROCESOSLa 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 deuna serie de experimentos con la intención de entender su comportamiento bajo ciertascondiciones.

El modelo debe ser capaz de reproducir el comportamiento del proceso real con la mayorexactitud 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 valoresde entrada al simulador o programa de simulación para obtener ciertos resultados o valores desalida, tales que estiman el comportamiento del sistema real bajo esas condiciones

V.3.1.- CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SIMULACIÓNLas 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, variablescuantitativas o cualitativas, etc.

V.3.1.1.- Simulación cualitativa y cuantitativaLa simulación cualitativa tiene por objetivo principal el estudio de las relaciones

causales y las tendencias temporales cualitativas de un sistema, como así también lapropagación de perturbaciones a través de un proceso dado. Se conoce como valorescualitativos de una variable, a diferencia del valor numérico (cuantitativo), a su signo; yasea absoluto, o bien con relación a un valor dado o de referencia. Por lo tanto, en generalse trabaja con valores tales como (+, -, 0). Son varios los campos de aplicación de lasimulación 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 numéricamenteel comportamiento de un proceso, a través de un modelo matemático del mismo. Paraello se procede a la resolución de los balances de materia, energía y cantidad demovimiento, junto a las ecuaciones de restricción que imponen aspectos funcionales yoperacionales del sistema.

La simulación cuantitativa abarca principalmente la simulación en estadoestacionario y la simulación en estado dinámico.

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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 ecuacionesdeseara estudiar o reflejar en el modelo las variaciones de las variables de interés conlas coordenadas espaciales (modelos a parámetros distribuidos); entonces deberáutilizarse un sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales (según el númerode coordenadas espaciales consideradas).

Por otra parte, y como su nombre lo indica, la simulación dinámica plantea losbalances en su dependencia con el tiempo, ya sea para representar el comportamientode equipos batch, o bien para analizar la evolución que se manifiesta en el transcursoentre dos estados estacionarios para un equipo o una planta completa. En este caso, elmodelo matemático estará constituido por un sistema de ecuaciones diferencialesordinarias cuya variable diferencial es el tiempo, en el caso de modelos a parámetrosconcentrados. En caso contrario, se deberá resolver un sistema de ecuacionesdiferenciales a derivadas parciales, abarcando tanto las coordenadas espaciales como latemporal (parámetros distribuidos).

Desde el punto de vista de los fenómenos o sistemas que se estudian, lasimulación puede también clasificarse en determinística o estocástica.

Como modelo determinístico consideramos aquél en el cual las ecuacionesdependen de parámetros y variables conocidas con certeza, es decir que no existeincertidumbre ni leyes de probabilidades asociadas a las mismas. En cambio en unmodelo estocástico, como su nombre lo indica, ciertas variables estarán sujetas aincertidumbre, que podrá ser expresada por funciones de distribución de probabilidad.En este caso, por lo tanto, también los resultados del modelo estarán asociados a unaley de probabilidad.

Por último, también debe mencionarse la simulación de eventos discretos, enla cual existen variables de interés que no tienen un comportamiento continuo. Existennumerosos 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 mismoso ambas simultáneamente, poseen características que imponen un modelo discreto paracontemplar ciertos eventos de interés.

V.4.-EL ENTORNO MATLABMATLAB 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 loscálculos simbólicos y procesos matemáticos más complicados, como la manipulación dematrices. Por ejemplo, MATLAB es superior en los cálculos que involucran matrices, mientrasque Maple lo supera en los cálculos simbólicos. El nombre mismo de MATLAB es una abreviaturade Matrix Laboratory, laboratorio matricial. En un nivel fundamental, se puede pensar que estosprogramas son sofisticadas calculadoras con base en una computadora. Son capaces de realizarlas mismas funciones que una calculadora científica, y muchas más.

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En muchas clases de ingeniería la realización de cálculos con un programa de computaciónmatemático como MATLAB sustituye la programación de computadoras más tradicional. Esto nosignifica que el lector no deba aprender un lenguaje de alto nivel como C++ o FORTRAN, sino quelos programas como MATLAB se han convertido en una herramienta estándar para ingenieros ycientíficos.

MATLAB es un programa para realizar cálculos numéricos con vectores y matrices. Comocaso 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 ytres dimensiones. MATLAB tiene también un lenguaje de programación propio.

Dicho programa para ciertas operaciones es muy rápido, cuando puede ejecutar susfunciones en código nativo con los tamaños más adecuados para aprovechar sus capacidades devectorización. En otras aplicaciones resulta bastante más lento que el código equivalentedesarrollado en C/C++ o Fortran. Sin embargo, siempre es una magnífica herramienta de altonivel para desarrollar aplicaciones técnicas, fácil de utilizar y que aumenta la productividad delos programadores respecto a otros entornos de desarrollo.

VI.- PLANIFICACIÓN DE TRABAJO

VI.1.- ESTUDIO DE VARIABLESPara cumplir con los objetivos específicos se realizara lo siguiente:

Primer objetivo: ”Estudio de variables del proceso”; para lo cual se realizara una revisiónbibliográfica acerca del proceso.

Se estudiaran los parámetros y variables de importancia en el proceso, los cuales seránconsiderados de acuerdo al manual M.H.O. En este punto se tomara como punto departida los consumos y dosificación de reactivos, tiempo de estadía del plomo en elcilindro Harris, etc.

Figura 1: Esquema del proceso Harris

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Segundo Objetivo: ”Elaboración del modelo matemático”; para este punto se realizarael balance dinámico del proceso (tanto balance de masa y energía), tomando en cuentala ingeniería del proceso (termodinámica, velocidad de reacción, etc.)

Tercer Objetivo: “Codificación del matemático en el Software”; en este punto serealizara la codificación del modelo desarrollado , el cual será codificado en el SoftwareMatlab el cual permitirá resolver las ecuaciones generadas en el modelo matemático.

Cuarto Objetivo: “Validación del modelo desarrollado mediante toma de datos en elproceso Harris en KARACHIPAMPA; en este punto se tomaran datos operativos delproceso, los cuales serán obtenidos durante el funcionamiento de la maquina Harris enel Complejo Metalúrgico de Karachipampa”. Para verificar la validez del modelo, para locual se hará correr el modelo con diferentes datos dentro del rango operacional.

VI.2.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALPara 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 procesoposterior 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 utilizarapara la toma de datos necesarios para el proyecto de grado.

VI.3.-PARAMETROSPara el modelo, los parámetros a estudiar serán los datos operativos del proceso Harris

como ser la dosificación, flujos de entrada y salida.

A continuación

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REACTIVO UNIDAD CANTIDADHidróxido de Sodio NaOH t/día 4,3991Nitrato de Sodio NaNO3 t/día 9,745

Tabla 1: Consumo de reactivos proceso Harris

Para el segundo modelo los parámetros estudiados serán las variables que controlan elproceso como ser (temperatura, velocidad de reacción, flujo másico, flujo de calor, etc)

VI.4.- Variables RespuestaPara 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 TRABAJORESUMENCAPITULO I: INTRODUCCIÓNI. INTRODUCCIÓNII. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAIII. OBJETIVOSIII.1 OBJETIVO GENERALIII.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOSIV. JUSTIFICACIÓN

CAPITULO III.: MARCO TEÓRICO3.1 PROCESOS DE REFINACIÓN EN METALURGIA3.1.1 PROCESOS METAL - ESCORIA3.1.2 PROCESOS METAL – METAL3.1.3 PROCESOS METAL - GAS3.2 PROCESO HARRIS3.2.1 ANTECEDENTES3.1.2 MAQUINA HARRIS3.2 SIMULACIÓN DE PROCESOS3.2.1 CLASIFICACIÓN DE SIMULACIÓN DE PROCESOS3.2.2 TIPOS DE SIMULACIÓN3.4 EL ENTORNO MATLABCAPITULO IV.: PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL4.1 DISEÑO FACTORIAL DEL PROCESO4.2 TOMA DE MUESTRAS EN LA MAQUINA HARRISCAPITULO V.: DESARROLLO DE LOS MODELOS MATEMÁTICOS5.1 DESARROLLO DEL MODELO5.2.1 BALANCE MATERIA5.2.2 ESTUDIO TERMODINÁMICO DEL PROCESO5.2.3 ESTUDIO DEL CINÉTICO DEL PROCESOCAPITULO VI.: CODIFICACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO6.1 CODIFICACIÓN DEL MODELO

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CAPITULO VII.: EVALUACIÓN DEL MODELOCAPÍTULO VIII :CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESANEXOS

VII.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Tabla 2: Cronograma de actividades

VII.-BIBLIOGRAFÍA1) Fathi Habashi “HAND BOOK EXTRACTIVE METALLURGY” Volume II, Weinehim, Federal

Republic of Germany, 19972) Complejo Metalúrgico Karachipampa, “MANUAL DE OPERACIÓN VÍA SECA, VÍA HÚMEDA

PROCESO M.H.O” Marzo 19823) Nicolás José SCENNA “MODELADO, SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS

QUÍMICOS”, 19994) Willian L. Luyben, “PROCES MODELING,SIMULATION AND CONTROL FOR CHEMICAL

ENGINEERS”, Segunda edición, McGraw-Hill, Singapur, 19965) J. Sancho, L. F. Verdeja, A. Ballester. “METALURGIA EXTRACTIVA PROCESOS DE OBTENCIÓN”

Volumen II, Ed. Sintesis, España, 19906) Holly Moore, “MATLAB PARA INGENIEROS” Pearson Educación, Primera edición, México,

20077) SAPAG CHAIN NASSIR – S.C. REINALDO. Preparación y Evaluación de Proyectos, Ed. McGraw-

Hill, Bogotá, 19978) http://www.monografias.com/trabajos6/sipro/sipro.shtml#intro9) Microsoft Encarta 200910) www. educaplus.org11) HSC Chemistry 6, OutoKumpu Research Oy Antti Roine, 200612) www. Wikipedia.com

Actividad meses Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayosemana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Diagnostico GeneralRevisión BibliográficaEstudio variables del procesoElaboración de los modelos matemáticosCodificación de los modelos matemáticosValidación de los modelosRedacción del BorradorEntrega del BorradorRevisión del BorradorCorrección del BorradorElaboración del Documento FinalDefensa del Proyecto

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ANEXOS

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

CÁLCULO DEL HIDRÓXIDO DE SODIO (NaOH) NECESARIO PARA EL PROCESO HARRIS

Tomando en cuenta las siguientes reacciones de formación de sales:4 + 5 + 12 = 4 + 6 (1)+ + 2 = 4 + (2)4 + 5 + 4 = 4 + 2 (3)De las reacciones (1) (2) y (3) se tiene:

= 12 ∗ 404 ∗ 75 ∗ 0,3485 = 0,5576= 2 ∗ 40119 ∗ 2,669 = 1,794= 4 ∗ 404 ∗ 122 ∗ 6,587 = 2,159

Sumando las cantidades de NaOH se tiene:== 0,5576 + 1,794 + 2,159 = 4,5106= 4,5106 ∗ 1,3 = 4,3991Además 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 reacciones6 + 6 + 12 = 6 + 3 + (4)5 + 4 + 6 = 5 + 2 + (5)6 + 6 = 6 + 2 (6)

Impureza Porcentaje enmasa

CantidadTon

As 0,42 0,3485Sn 3,14 2,669Sb 7,75 6,5875

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13Jose Guilllermo Perez Ortega

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

= 6 ∗ 846 ∗ 75 ∗ 0,3485 = 0,39032= 4 ∗ 845 ∗ 119 ∗ 2,669 = 1,572= 6 ∗ 846 ∗ 122 ∗ 6,587 = 4,535

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