Energia Cianuro de sodio - Santiago Cantoni Chara (3)

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Grupo 5 -Cianuro de Sodio 
EJERCICIO 
Una corriente de agua residual, proveniente de un proceso de extracción de oro a campo 
abierto (aguas de proceso) se encuentra saturado con Cianuro de Sodio (NaCN) a 40°C y 
se vierte sobre una fuente de agua cercana la cual se encuentra a 15°C. Los flujos másicos 
del agua de descarga y de la fuente de agua son 500 y 3700 Kg/seg ., respectivamente. 
La fuente de agua también está saturada con CuSO4, pues ha pasado por otros procesos 
de perforación minera, aguas arriba. En la zona de mezcla determine la T del agua, el 
cambio de la presión de vapor, la T de saturación y T de congelación (con respecto del 
agua pura). 
 
Solución: 
 
 
 
 
 
 
m y T aguas abajo 
 𝑚3̇ = 𝑚1̇ + 𝑚2̇ 
𝑚3̇ = 4200
𝐾𝑔
𝑠
 
 
2 
Aguas de proceso 
1 
T=? 
∆Pv=? 
∆Tsat=? 
∆Tcong=? 
 
 
3 
 
T2=15°C 
 
Saturada CuSO4 
Saturada de CuSO4 
T1=40°C 
 
 
3 
Cámara de mezcla (BC=1 segundo) 
𝑚1 + 𝑚2 = 𝑚3 
𝑚1ℎ1 + 𝑚2ℎ2 = 𝑚3ℎ3 
ℎ3 =
𝑚1ℎ1+𝑚2ℎ2
𝑚3
 
ℎ2 = ℎ𝑓15°𝐶 = 62,76
𝐾𝑗
𝐾𝑔
 
ℎ1 = ℎ𝑓40°𝐶 = 167,36
𝐾𝑗
𝐾𝑔
 
ℎ3 =
500𝐾𝑔 ∗ 167,36
𝐾𝑗
𝐾𝑔 + 3700𝐾𝑔 ∗ 62,76
𝐾𝑗
𝐾𝑔
4200𝐾𝑔
 
ℎ3 = 75.21
𝐾𝑗
𝐾𝑔
 
 
Se busca hf en la Tabla de termodinámica con el valor de ℎ3 
Para ℎ3 = 75.21
𝐾𝑗
𝐾𝑔
 corresponde una 𝑇𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑇3 = 17.9°𝐶 ESTA ES LA 
TEMPERATURA AGUAS ABAJO. 
Balance para NaCN 
𝑚𝑁𝑎𝐶𝑁𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 1 + 𝑚𝑁𝑎𝐶𝑁 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 2 = 𝑚𝑁𝑎𝐶𝑁𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 3 
 
Datos solubilidad para corrientes 1 y 2 (por Tabla) 
 [𝑁𝑎𝐶𝑁]1 = [𝑁𝑎𝐶𝑁]𝑠𝑎𝑡 40°𝐶 =
97.44𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
100𝑔𝐻2𝑂
 
[𝑁𝑎𝐶𝑁]2 = [𝑁𝑎𝐶𝑁]𝑠𝑎𝑡 15°𝐶 =
19.9𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
100𝑔𝐻2𝑂
 
𝑚𝑁𝑎𝐶𝑁 1 =
97.44 𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
197.44 𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 
∗ 500000𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 246758,5089 𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁 
𝑚𝑁𝑎𝐶𝑁 =
19.9𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂4
119.9 𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
∗ 3700000𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 614095.079 𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁 
𝑚𝑁𝑎𝐶𝑁 3 = 246758.5089 𝑔 + 614095.079 𝑔 = 860853.588 𝑔 = 860.85 𝐾𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁 
𝑛𝑁𝑎𝐶𝑁 3 =
860853,588𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
49,007 
𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁 
𝑔𝑚𝑜𝑙
= 17565.9371𝑔𝑚𝑜𝑙 = 17.565𝐾𝑚𝑜𝑙 
𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 3 𝑛𝐻2𝑂 =
(4200 − 860.85)𝐾𝑔
18
𝐾𝑔
𝐾𝑚𝑜𝑙
= 185.51𝐾𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = (17.565 + 185.51)𝐾𝑚𝑜𝑙 = 203.075𝐾𝑚𝑜𝑙 
𝑃𝑀 = 𝑦𝑁𝑎𝐶𝑁 ∗ 𝑃𝑀𝑁𝑎𝐶𝑁 + 𝑦𝐻2𝑂 ∗ 𝑃𝑀𝐻2𝑂 
𝑃𝑀 =
17.565
203.075
∗ 49.007 +
185.51
203.075
∗ 18 = 20.6819547
𝐾𝑔
𝐾𝑚𝑜𝑙
 
Se quiere determinar si la solución en la corriente 3 se encuentra sobresaturada, y la 
masa de lodo depositado: 
 
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑁𝑎𝐶𝑁 =
𝑚3𝑁𝑎𝐶𝑁
𝑚𝑇 − 𝑚3𝑁𝑎𝐶𝑁
∗ 100𝑔 
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 =
860853.588𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
(3700000 − 860853.588)𝑔𝐻2𝑂
∗ 100 =
30.32𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
100𝑔𝐻2𝑂
 
Cuál es el Kps a T3, 17.9°C? 
Solubilidad a T3 🡪 
30.32𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
100𝑔𝐻2𝑂
 
La solución se encuentra saturada en la zona de mezcla ? 
Comparando solubilidad encontrada y KPS se concluye: SOBRESATURACION 
𝑚𝑠𝑜𝑏.𝑠𝑎𝑡 = (𝑚𝑠𝑜𝑙.𝑠𝑎𝑡)𝑇3 + 𝑚𝑙𝑜𝑑𝑜 
(𝑚 𝑁𝑎𝐶𝑁 𝑠𝑎𝑡)𝑇3 =
30.32𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑁
130.32𝑔𝐻2𝑂
∗ 4200𝐾𝑔 = 977.163902 𝐾𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁 
977.1639 𝐾𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑁 𝑠𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑢𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎, 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑜 𝑠𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑢𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑙𝑜𝑑𝑜 
Para determinar la P de vapor de la solución y las T de ebullición y fusión de la solución 
se requiere hallar la composición molar de la solución N1 y N2 
 
(𝑛𝑁𝑎𝐶𝑁𝑠𝑎𝑡)𝑇3 =
977,163902𝐾𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
49,007
𝐾𝑔𝑁𝑎𝐶𝑁
𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝐶𝑁
= 19.939𝐾𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐶𝑁 
𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑛𝐻2𝑂 + (𝑛𝑁𝑎𝐶𝑁 𝑠𝑎𝑡)𝑇3 = 185,51𝐾𝑚𝑜𝑙 + 17,565𝐾𝑚𝑜𝑙 = 203,075𝐾𝑚𝑜𝑙 
La presión de vapor de la solución es: 
𝑃𝑣 = 𝑃𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎 17.9 °𝐶 = 2.030182𝐾𝑝𝑎 
𝑃 = 𝑃𝑣 ∗ 𝑁1 = 𝑃𝑣 ∗ (1 − 𝑁2) 
𝑃 = 2.030182 ∗ (1 −
19.939
203,075
) = 1,831𝐾𝑝𝑎 
𝑁2 = 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 
𝑁2 =
17.565
203.075
= 0,086 
𝑃 = 2,030182𝐾𝑝𝑎 ∗ (1 − 0,086) = 1.855𝐾𝑝𝑎 
∆𝑃 = 2.030182 − 1,855 = 0,175𝐾𝑝𝑎 
El cambio en la temperatura de fusión es dado por: 
∆𝑇𝑓 = 𝐾𝑓 ∗ 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 
𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑚) =
𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒
 
∆𝑇𝑓 = 𝐾𝑓 ∗ 𝑚 =
1,857°𝐶
𝑚𝑜𝑙
𝐾𝑔𝐻2𝑂
∗
19.939𝐾𝑚𝑜𝑙
(4200 − 977.163902 )𝐾𝑔𝐻2𝑂
 
𝐾𝑓 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑟𝑖ó𝑠𝑐𝑜𝑝𝑖𝑐𝑎 
∆𝑇𝑓 = 1.148 ∗ 10−2°𝐶 
El cambio en la temperatura de ebullición es dado por: 
∆𝑇𝑏 = 𝐾𝑏𝑚 
𝐾𝑏 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑏𝑢𝑙𝑙𝑜𝑠𝑐ó𝑝𝑖𝑐𝑎 
∆𝑇𝑏 =
0,513°𝐶
𝑚𝑜𝑙
𝐾𝑔𝐻2𝑂
∗
19.939𝐾𝑚𝑜𝑙
(4200 − 977.163902 )𝐾𝑔𝐻2𝑂
 
∆𝑇𝑏 = 3.17 ∗ 10−4°𝐶