Predicción y Determinación Experimental de la Solubilidad de Escamas Exóticas a Altas Temperaturas – Sulfuro de Zinc
Se ha identificado la presencia de escamas «exóticas» como Sulfuro de Zinc (ZnS), Sulfuro de Plomo (PbS) y Sulfuro de Hierro (FeS) en reservorios de HP/HT. Los materiales a escala» exóticos » son un nuevo desafío en los depósitos de HP/HT. Esto ha llevado al desarrollo de herramientas más avanzadas para predecir su comportamiento en condiciones extremas. El objetivo de este trabajo es incluir ZnS en el grupo de materiales a escala que se pueden modelar con el modelo UNIQUAC Extendido.
Los datos de solubilidad para ZnS son escasos en la literatura abierta. Con el fin de mejorar los datos disponibles, estudiamos el comportamiento experimental de la solubilidad de ZnS a altas temperaturas. La determinación de la solubilidad de ZnS se lleva a cabo a temperaturas de hasta 250°C. El sulfuro de zinc (99,99%) y el agua ultrapura se colocan en un vial en una atmósfera de oxígeno reducido. La muestra se coloca en un baño controlado y se agita hasta alcanzar el equilibrio. La suspensión se filtra a la misma temperatura de proceso y se diluye inmediatamente. Posteriormente, la solución acuosa se analiza mediante Espectroscopia de Emisión Óptica de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-OES) como técnica analítica. Se analizan las concentraciones de iones Zn2+ y S2−. Los datos experimentales se utilizan para la estimación de parámetros en el modelo UNIQUAC Extendido presentado por Villafafila et al. (2005); (2006).
El equilibrio de fase sólido-líquido del sistema se representa utilizando el modelo UNIQUAC Extendido. Este modelo se elige debido a su versatilidad y menor número de parámetros (dos parámetros por especie más dos parámetros por pareja de especies) a estimar en comparación con otros modelos (modelo de Pitzer). Se observa que la solubilidad del ZnS aumenta con el aumento de la temperatura. Esta dependencia de la temperatura está muy bien representada por el modelo UNIQUAC extendido. El modelo es capaz de predecir datos experimentales dentro del error experimental.
La concordancia entre los datos experimentales y el modelo UNIQUAC Extendido muestra que este modelo termodinámico es una herramienta prometedora capaz de determinar la aparición de escalamiento ZnS en reservorios HP/HT. Esta metodología se puede extender a otros materiales de escalado (PbS, FeS), lo que convierte al modelo UNIQUAC extendido en un modelo líder en la predicción de escalado en depósitos de HP/HT.