Reducción carbotérmica de marmatita (Zn,Fe)S en presencia de CaO.

Abstract

La reducción carbotérmica de la marmatita, (Zn,Fe)S, en presencia de CaO fue investigada en el rango de temperatura de 800°C a 1150°C a escala laboratorio en un aparato termogravimétrico. Para tal propósito se caracterizaron los materiales utilizados, y se determinó que la marmatita contenía hierro disuelto correspondiente a la fórmula empírica aproximada Zn0.77Fe0.23S De los datos de pérdida de peso y análisis por difracción de rayos–X de los productos de reacción se determinó que la reacción global de reducción carbotérmica de marmatita en presencia de óxido de calcio fue: (Zn,Fe)S + CaO + C → xZn(g) + CaS(s) + (1-x)Fe + CO(g) También se determinó que la reducción carbotérmica de la marmatita ocurre a través de formación de productos intermediarios oxisulfuro de zinc-calcio, (ZnCaSO), y gases COCO2 según el mecanismo siguiente: (Zn,Fe)S + CaO = ZnCaOS + Fe ZnCaOS + CO(g) = Zn + CaS + CO2(g) C + CO2(g) = 2CO(g) Los resultados experimentales mostraron que la temperatura y el tamaño de partícula influían en la velocidad de reducción de la marmatita en presencia de CaO. En relación al efecto de razones molares de los reactivos se estableció que excesos de carbón y CaO no afectaban significativamente la velocidad global de reducción. El estudio cinético de la reacción de reducción de marmatita con carbón y óxido de calcio mostró que el modelo -ln (1-X) = kt ajustó bien los datos experimentales y el valor calculado de la energía de activación fue 265.7 kJ/mol en el rango de temperatura de 950°C a 1150°C.