Tesis Doctorado
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Browsing Tesis Doctorado by Author "Balladares Varela, Eduardo"
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Item Estudio termo-analítico de los mecanismos y cinética de reacción durante la descomposición térmica y oxidación del sulfuro de arsénico (V) a altas temperaturas en condiciones isotérmicas y no-isotérmicas.(Universidad de Concepción, 2022) Castro Medina, Kristhobal Alejjhandro; Balladares Varela, EduardoEl análisis térmico es un conjunto de técnicas analíticas, las cuales permiten el estudio del comportamiento de una muestra en función de la temperatura, al ser sometida a condiciones isotérmicas o no-isotérmicas con un aumento o disminución gradual y controlado de la temperatura; bajo una atmósfera determinada, ya sea neutra, oxidante, corrosiva o reductora. En cuanto a su aplicación en la industria metalúrgica, este tipo de estudio abarca numerosos temas, tales como corrosión, solidificación, microestructuras, sinterización, tostación, catálisis, entre otros. En esta investigación se utilizó la técnica de análisis termogravimétrico, la cual consiste en el estudio del comportamiento de la masa de una muestra en función de la temperatura; además, del análisis térmico diferencial, el cual estudia la diferencia de temperatura entre una muestra y una sustancia de referencia generalmente inerte al ser sometidas a idénticas condiciones de temperatura bajo una atmósfera controlada. Lo anterior con el fin de obtener información sobre mecanismos y cinéticas de reacción para el sulfuro de arsénico (V) -As2S5-, debido a la escasez de información y bases de datos completas que describan su comportamiento durante descomposición térmica y oxidación. Los mecanismos de reacción durante descomposición térmica en los sistemas As S, y, oxidación en los sistemas As-S-O, son complejos de describir debido a las características fisicoquímicas del arsénico y sus sulfuros; se analizó y correlacionó información obtenida experimentalmente para la descomposición térmica y oxidación de una muestra de sulfuro de arsénico (V) para determinar los mecanismos de reacción y sus parámetros cinéticos asociados. Como resultado de este estudio se obtuvo el mecanismo de reacción y control durante la descomposición térmica, 4As2S5(s) = As4S6 (g) + As4S4(g) + 5S2(g) , y oxidación,2𝐴𝑠2𝑆5 (𝑠) + 13𝑂2(𝑔) = 𝐴𝑠4𝑂6(𝑔) + 10𝑆𝑂2 (𝑔) , de una muestra de sulfuro de arsénico (V); además, se determinó la energía de activación aparente de cada mecanismo mediante los métodos de Kissinger y Ozawa.Item Modelación y Simulación de Reactor de Capa Fundida.(Universidad de Concepción, 2008) Balladares Varela, Eduardo; Wilkomirsky Fuica, IgorActualmente, cerca del 90% del cobre obtenido por vía pirometalúrgica es convertido en los antiguos reactores Peirce-Smith cuya operación involucra una serie de problemas al interior de las naves, tales como manejo de carga fría, transferencia de material fundido en ollas y uso intensivo de grúas. A estos se suman las emisiones fugitivas y los problemas resultantes del flujo discontinuo de gases hacia la planta de ácido. En este escenario surge la necesidad de desarrollar nuevas tecnologías que permitan disponer de mejores alternativas de conversión desde las perspectivas económica y ambiental. El objetivo de este proyecto fue desarrollar conocimiento fundamental acerca de los fenómenos que tienen lugar en el reactor de capa fundida operando como convertidor, a fin de sugerir mejoras tanto en su diseño como en su operación. Este objetivo fue conseguido mediante el análisis de resultados experimentales y simulados. Los resultados muestran que la capa fundida tiene un espesor de dos milímetros y contiene una alta fracción de gas atrapado. A la velocidad de descenso calculada, el tiempo de residencia en el interior del reactor es inferior a un minuto, lo muestra una alta capacidad del reactor por área superficial de capa. Más aún, el reactor semi-piloto permite aumentar la tasa de alimentación sin afectarse su rendimiento en términos de conversión de Cu2S. Este aumento en la tasa de alimentación no involucra incrementos en los requerimientos energéticos externos dado que el balance de calor indica que es posible reducir el consumo de combustible quemado como aporte térmico suplementario en la situación actual. Al verificase la ausencia de magnetita en el reactor de capa fundida se confirma que su formación ocurre en el settler, donde las temperaturas descienden al menos 300 °C respecto del reactor. Bajo las condiciones térmicas y geométricas de la operación actual del reactor de capa fundida, las reacciones de oxidación de los sulfuros no tendrían lugar en el chorro gaspartículas que emerge del quemador sino sobre la pared interna del reactor.