ÁCIDO
ÁCIDO
SULFÚRICO
SULFÚRICO
Integrantes: Andrés Canales MahuzierIntegrantes: Andrés Canales Mahuzier
Daniel Carrera Salgado
Daniel Carrera Salgado
Profesor
Profesor : : FernFernando ando Márquez Márquez RomRomegialliegialli
Miguel Pereira Soto
Miguel Pereira Soto
Fecha
Fecha : : 1 1 de de Diciembre Diciembre de de 20102010
Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química Departamento de Ingeniería Química Departamento de Ingeniería Química
Departamento de Ingeniería Química
Mina de cobre y planta de ácido sulfúrico, Copperhill, Tenn Mina de cobre y planta de ácido sulfúrico, Copperhill, Tenn
1. INTRODUCCIÓN
1. INTRODUCCIÓN
Es conocido probablemente poco antes del siglo XVIEs conocido probablemente poco antes del siglo XVI
debido a su producción natural como consecuencia de
debido a su producción natural como consecuencia de
las erupciones volcánicas.
las erupciones volcánicas.
En Chile el ácido sulfúrico es una sustancia estratégicaEn Chile el ácido sulfúrico es una sustancia estratégica
para la minería chilena del cobre y ser insumo esencial
para la minería chilena del cobre y ser insumo esencial
en la lixiviación de minerales de cobre.
en la lixiviación de minerales de cobre.
Chile es el mayor consumidor minero mundial de ácidoChile es el mayor consumidor minero mundial de ácido
sulfúrico, debido a la producción hidrometalurgia de
sulfúrico, debido a la producción hidrometalurgia de
cátodos de cobre SxEw.
cátodos de cobre SxEw.
Buena parte de su demanda es satisfecha localmenteBuena parte de su demanda es satisfecha localmente
desde las fundiciones de cobre que se autoabastecen y
desde las fundiciones de cobre que se autoabastecen y
el resto es necesario importarlo de otros países.
el resto es necesario importarlo de otros países.
Ácido Sulfúrico -
1. INTRODUCCIÓN
1. INTRODUCCIÓN
Es conocido probablemente poco antes del siglo XVIEs conocido probablemente poco antes del siglo XVI
debido a su producción natural como consecuencia de
debido a su producción natural como consecuencia de
las erupciones volcánicas.
las erupciones volcánicas.
En Chile el ácido sulfúrico es una sustancia estratégicaEn Chile el ácido sulfúrico es una sustancia estratégica
para la minería chilena del cobre y ser insumo esencial
para la minería chilena del cobre y ser insumo esencial
en la lixiviación de minerales de cobre.
en la lixiviación de minerales de cobre.
Chile es el mayor consumidor minero mundial de ácidoChile es el mayor consumidor minero mundial de ácido
sulfúrico, debido a la producción hidrometalurgia de
sulfúrico, debido a la producción hidrometalurgia de
cátodos de cobre SxEw.
cátodos de cobre SxEw.
Buena parte de su demanda es satisfecha localmenteBuena parte de su demanda es satisfecha localmente
desde las fundiciones de cobre que se autoabastecen y
desde las fundiciones de cobre que se autoabastecen y
el resto es necesario importarlo de otros países.
2. DEFINICIONES
2. DEFINICIONES
Propiedades
Propiedades
El ácido sulfúrico es un líquido oleoso incoloro e inodoro, elEl ácido sulfúrico es un líquido oleoso incoloro e inodoro, el
cual tiene una gran afinidad por el agua. Al mezclarse con
cual tiene una gran afinidad por el agua. Al mezclarse con
ella, desprende una gran cantidad de calor.
ella, desprende una gran cantidad de calor.
Es muy utilizado en la industria química en la elaboraciónEs muy utilizado en la industria química en la elaboración
de fertilizantes, explosivos, colorantes, en el refinado del
de fertilizantes, explosivos, colorantes, en el refinado del
petróleo, en la producción de hierro y acero, secado de
petróleo, en la producción de hierro y acero, secado de
papel y pegamentos, entre otros. En el laboratorio se usa
papel y pegamentos, entre otros. En el laboratorio se usa
como ácido fuerte, agente oxidante, deshidratante y en
como ácido fuerte, agente oxidante, deshidratante y en
síntesis orgánica.
síntesis orgánica.
Corroe metales y tejidos, carboniza a la madera y a otrasCorroe metales y tejidos, carboniza a la madera y a otras
materias orgánicas, sin embargo es
materias orgánicas, sin embargo es no inflamable.no inflamable.
Ácido Sulfúrico - Definiciones
El ácido Sulfúrico es un ácido mineral fuerte y un
oxidante fuerte. Se disocia en agua de acuerdo con dos equilibrios Propiedad Densidad relativa, 18ºC/4ºC 1.834 Densidad @ 25ºC, g/cm3 1.8255 Punto de Fusión, ºC 10.49 Punto de ebullición, ºC 340 Viscosidad @ 25ºC, cp 19.7
Solubilidad en agua Soluble
Calor latente de fusión, kJoules/mol 18.497 Calor de formación @ 25ºC, kJoules/mol -810.418 Capacidad calorífica molar @ 25ºC, kJoules/mol 139
2 4 2 3 4 2 4 2 3 4 H SO H O H O HSO HSO H O H O SO + − − + − + ↔ + + ↔ +
CORROSIVIDAD
Es un líquido altamente corrosivo, particularmente
en concentraciones abajo de 77.67%; corroe los metales, con excepción del oro, iridio y rodio, dando lugar al desprendimiento de hidrógeno.
REACTIVIDAD
Es altamente oxidante y puede dar lugar a la
ignición al entrar en contacto con materia orgánica y compuestos tales como nitratos, carburos, cloratos y polvos metálicos, etc.
Reacciona exotérmicamente con agua, por lo que
es incompatible con ella, las reacción es aún más exotérmica si la cantidad del agua es doble de la de ácido. El ácido es higroscópico, es decir absorbe humedad del ambiente; deshidrata sales de compuestos orgánicos si está almacenado junto a estos, la reacción es tan fuerte que los carboniza. Debido a esta propiedad es peligroso su manejo, ya que causa quemaduras severas en todo el organismo.
3. RESEÑA HISTÓRICA
El origen del primer ácido sulfúrico se desconoce, pero se lemenciona ya desde el siglo X, quemando azufre con salitre
Valentinus, en el siglo XV. Bussy en 1824, aisla SO3 Jean Antoine Chaptal,
gran escala (1756-1832)
Roebuck, cámaras de plomo (1746) Phillips, proceso de contacto (1831)
4. USOS
Manufactura:
Fertilizantes y ácido fosfórico. Pigmentos y colorantes.
Explosivos industriales y militares.
Rayón, celofán, celulosa, acetato caprolactama Azúcares para cerveza
Alcoholes, fenoles y sulfatos inorgánicos. Otros
Producción de textiles
Usado en la industria del cuero.
Procesamiento de minerales ferrosos
Limpieza de metales y en el plateado Fabricación de cable galvanizado
Anodinado de metales y en electro plateado.
Refinación del petróleo como catalizador
5. DESCRIPCIÓN DEL
PROCESO
Las tres materias primas empleadas por las industrias
son: azufre, aire y agua. La fabricación de ácido
sulfúrico es barata
De forma general es posible especificar un diagrama
general del proceso de fabricación del ácido sulfúrico
que consta de tres fases diferentes
Fase 1: Obtención y preparación de materias
primas
Fase 2: Proceso de fabricación
Fase 3: Procesos fin de línea y acabado del
producto
DIAGRAMA GENERAL
Ácido Sulfúrico –
Descripción del proceso
Fase 1 Fase 2 Fase 3
Azufre Aire Secado Fusión Horno Caldera Oxidación Catalítica Torre Absorción Torre Absorción H2SO4(96-98 %) Vapor Oleum
PROCESO DE
CONTACTO
COMBUSTIÓN DEL AZUFRE
Para generar dióxido de azufre (SO2) S(s) + O2 (g) SO2(g)
PROCESO DE CONTACTO
Para formar trióxido de azufre (SO3) 2SO2 (g) + ½ O2 (g) 2SO3 (g)
TERCERA ETAPA
Para formar una solución que contiene 98 a 99% de
Ácido Sulfúrico.
SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (ac)
Ácido Sulfúrico –
PROCESO DE CÁMARAS DE
PLOMO
Se llama así porque los recipientes donde tiene
lugar la hidroxilación de SO
2son enormes
depósitos formados por planchas de plomo.
La reacción en su forma más sencilla, está indicada
por estas igualdades:
SO2 (g) + O (g) SO3 (g)
SO3 (g) + H2O(l) H2SO4 (ac)
Vapores NO
2en contacto torre Gay-Lussac con
ácido sulfúrico
Mezcla de ácido nitrosilo sulfúrico con ácido
sulfúrico en torre de Glower
Ácido Sulfúrico –
PROCESO DE
TOSTACIÓN
Los sulfuros de metal son tostados
durante procesos metalúrgicos, esto
produce gases que contienen SO
2
En la tostación de la pirita ocurren las
siguientes reacciones, a unos 1000°C:
2FeS
2+ 11/2O
2Fe
2O
3+ 4SO
2 3FeS
2+ 8O
2Fe
3O
4+ 6SO
2Ácido Sulfúrico – Proceso de Tostación Aire Pirita Intercambiador Gas de tostación Cenizas
PROCESO DE DOBLE
ABSORCIÓN-DOBLE CONTACTO
Ácido Sulfúrico –
6. SITUACIÓN
NACIONAL
Chile es reconocido
como el principal
importador de ácido sulfúrico, debido a su alto
consumo en las operaciones hidrometalurgias
para la producción de cátodos de cobre SxEw y
el déficit estructural que presenta para
satisfacer esa demanda.
La minería del cobre es el principal protagonista
del gran desarrollo del mercado nacional del
ácido sulfúrico, esto es debido tanto a la
producción en las fundiciones como el consumo
en las operaciones hidrometalurgias.
Situación Nacional
MERCADO CHILE DEL ÁCIDO
SULFÚRICO (2000-2009)
Ácido Sulfúrico – Situación Nacional 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 2000 2002 2004 2006 2008 M i l e s d e t o n e l a d a s Año Producción (+) Importación (+) Exportaciones (-) Consumo aparentePRINCIPALES OPERACIONES Y
PROYECTOS DE CONSUMO
A continuación se muestra por región las
principales características generales que
poseen los consumidores de ácido
sulfúrico en Chile, dentro de la cuales
encontramos diferentes subdivisiones de
CODELCO, ANTOFAGASTA MINERALS,
BHP, ANGLO AMRERICAN, entre otros.
Situación Nacional
Ácido Sulfúrico – Situación Nacional 0 2 4 6 8 10 12 14 C t a n i d a d FUENTE Autoabastecimiento Externa 0 2 4 6 8 10 12 14 C t a n i d a d PROPIEDAD Estatal Privada
PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE
ÁCIDO SULFÚRICO EN EL AÑO
2009
A
continuación
se
presentan
las
distribuciones regionales, por tipo de
abastecimiento y tipo de empresa de la
producción y consumo de ácido sulfúrico
en el año 2009.
Situación Nacional
Ácido Sulfúrico –
Situación Nacional
PRODUCCIÓN
CONSUMO
PRODUCCIÓN
CONSUMO
4 983 (10
3)
ton
7
479
(10
3) ton
Situación NacionalTIPO
ABASTECIMIENTO
TIPO DE EMPRESA
RELACIÓN PRODUCCIÓN Y
CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO
EN CHILE.
El consumo de ácido del año 2009 alcanzó a
7,48 millones de toneladas, (7,2 millones en
operaciones relacionadas a la minería del cobre)
Tasa de consumo promedio de 3,41 toneladas de
ácido por tonelada de cátodo de cobre
electro-obtenido.
Ácido Sulfúrico –
Situación Nacional
Ton Ácido Sulfúrico
Tasa Consumo
Ton Cátodo SxEw
DISTRIBUCIÓN DE LA
PRODUCCIÓN DE CÁTODOS SxEw
(2009)
Situación Nacional
7. PRODUCCIÓN
NACIONAL
IMPORTACIONES: Chile es reconocido en el mercado
mundial como el principal importador de ácido sulfúrico como consecuencia de la demanda para la lixiviación de minerales de cobre. En virtud de ello, el puerto de Mejillones es el destino de la mayor parte de las importaciones, por lo que el precio CIF Mejillones es una de las referencias para el precio del ácido sulfúrico en el mercado nacional
CIF:
Cost insurance freight
(costo+seguro+flete)
Ácido Sulfúrico –
PRECIO DE IMPORTACION CIF
MEJILLONES (US$/Ton CIF)
IMPORTACIONES DE ÁCIDO SULFÚRICO EN CHILE SEGÚN IMPORTADOR (2009)
Importador Toneladas Miles de US$ CIF US$/Ton (Prom.) Participación Cias. Mineras 1.239.025 159.085,1 128,4 66.2% Interacid 363.674 38.650,5 106,3 19,4% Trans Sud 210.460 10.577,0 50,3 11,2% CODELCO 43.770 2.217,8 50,7 2,3% BCT Chemtrade 15.396 3.233,2 210,0 0.58% Total 1.872.325 450.996,1 114,2 100,0%
Se observa que CODELCO es una de las empresas que no
Tiene mayor participación en lo referente a las importaciones,
pero, es el que posee uno de los precio por tonelada más bajo.
EXPORTACIONES:
Aunque Chile es una zona reconocidamente deficitaria, se
registran exportaciones de ácido sulfúrico, preferentemente a países sudamericanos.
Ello se debe en primer lugar para atender requerimientos de
países limítrofes (contratos regulares de abastecimiento y a situaciones coyunturales que enfrentan productores al registrarse excesos de producción puntuales que no pueden ser almacenados ni puestos en el mercado nacional)
En este caso se suele recurrir al mercado spot y colocar el
EI Trimestre 2010 se registraron
exportaciones de 3.488 toneladas por
US$335.086,
Un valor unitario de 96,1 US$/Ton
Distribución de las exportaciones desde
Chile efectuadas por principales
exportadores
Ácido Sulfúrico - Exportación
EXPORTACIONES DE ÁCIDO SULFÚRICO EN CHILE SEGÚN EXPORTADOR (2009)
Exportador Toneladas Miles US$ FOB US$/Ton prom. Participación CODELCO 12.927 1.986,6 153,7 96,0%
OTROS 532 75,3 141,5 4,0%
8. IMPACTOS
AMBIENTALES
CONTAMINACIÓN POR SOX
Combustibles fósiles, fundición de minerales
EFECTOS EN LA SALUD
Bronquitis crónica
EN LA VEGETACIÓN
Fotosíntesis y respiración
EN LOS ANIMALES
Irritante, aparato digestivo
EN EL AGUA
Lagos y canales, lluvia ácida
EN LOS SUELOS
Acidificación, fertilidad
CONSUMOS ENERGÉTICOS
Recuperación de calor
CONSUMO DE AGUA
Correcta concentración
EMISIONES GASEOSAS
SO
2, SO
3, H
2SO
4 VERTIDOS AL AGUA
Metales pesados
RESIDUOS SÓLIDOS
Vanadio, envases
CONTAMINACIÓN ACCIDENTAL
Transporte y almacenamiento
Ácido Sulfúrico – Impactos Ambientales9. CONCLUSIONES
Gran importancia a nivel industrial, debido a
su amplia gama de aplicaciones
La producción de ácido sulfúrico en Chile
está ligada a la producción de cobre
La producción nacional de ácido sulfúrico es
principalmente para autoabastecimiento
Chile es un país mas bien importador que
exportador
