Kinetic aspects on ferric arsenate formation in a fix bed gas-solid reaction system

Aspectos cinéticos de la formación de arseniato férrico en lecho fijo mediante reacciones gas-sólido

The fixation of arsenic contained in gases produced during pyrometallurgical processes by using solid ferric oxide was studied in the range 873-1073 K under different oxygen potential and solid aggregates porosities. Arsenic fixation on solid iron oxides is described by the pore blocking model under the studied conditions. The solid product of the reaction has a molar volume 3 times larger than the solid reactant causing fast decreasing of the inter-granular spacing. The activation energies of arsenic fixation reaction are 34.96 and 35.46 kJ/mol for porosities of 0.88 and 0.74 respectively, and for porosity of 0.55 the activation energy was 26.88 kJ/mol. These values of activation energy show that intra-pellets diffusion has an effect only in samples with 0.55 porosity. Minor sintering of particles was detected. Industrial application of the concept demands a reaction system, which in is required better gas-solid contact for attaining larger conversions.

Se presentan los resultados para la fijación de arsénico contenido en una corriente gaseosa en el rango 873-1073 K, bajo diferentes presiones parciales de oxígeno en lechos de distinta porosidad. Se estudió la cinética de formación de arseniato férrico y se determinó que la reacción puede describirse por el modelo de bloqueo de poros, verificándose un aumento del volumen molar del producto formado limitando la difusión de arsénico gaseoso hasta la interfase de reacción. Las energías de activación de la reacción 0.25As4O6(g)+0.5O2(g)+0.5Fe2O3(s)=FeAsO4(s) fueron 34.96, 35.46 y 26.88 kJ/mol para las porosidades 0.88, 0.74 y 0.55, respectivamente. Estos valores de energía de activación muestran que la difusión intra-pellet juega un rol importante solo para porosidades de lecho bajas (e=0.55). Se evidenció un incipiente grado de sinterización de las partículas. Lograr contacto más íntimo gas-partícula para mayores retenciones de arsénico resulta clave para su aplicación en la industria pirometalúrgica del cobre.