PROCESOS EXTRACTIVOS II

OBJETIVOS:

Determinar parmetros de operacin los cuales nos permitir disear el proceso a nivel industrial de recuperacin de cobre adecuado, realizando pruebas de cementacin de cobre a partir de soluciones de lixiviacin de xidos de cobre.

Que el estudiante conozca como se puede recuperar el cobre, sus beneficios y desventajas de aplicar este proceso de cementacin.FUNDAMENTO TEORICO:La cementacin es la precipitacin de un metal desde una solucin acuosa, que se produce por efecto de la presencia de otro metal. En este proceso el metal precipitado usualmente se deposita o "cementa" sobre el metal aadido.El proceso se basa en el potencial de electrodo que tengan los metales involucrados. El metal con potencial de electrodo ms alto, tiene mayor tendencia a la oxidacin, y pasar a la solucin desplazando al metal que tenga un menor potencial positivo.Lo anterior ocurrir de este modo siempre y cuando las soluciones sean diluidas y el in del metal no se encuentre formando complejo. En general, mientras mayor sea el potencial de celda de la reaccin de cementacin, mayor ser la tendencia a precipitar impurezas, ya que stas se encontrarn comprendidas con mayor probabilidad, en cierto rango de potenciales, por lo que se vern favorecidas para precipitar en conjunto.Por ejemplo, en el caso de la cementacin de cobre mediante fierro, junto al cobre coprecipitan el plomo, estao, nquel y cobalto que se encuentran presentes en solucin, contaminando el producto. De igual modo, cualquier impureza insoluble presente en el fierro, como los carburos, tambin contaminar el producto. En la cementacin de platino y paladio con zinc, es mayor la amenaza de coprecipitaciones y de posterior contaminacin del precipitado. En estos casos, la selectividad del proceso es ms baja y la contaminacin puede resultar inaceptable.

EQUIPOS Y MATERIALES

PROCESOS EXTRACTIVOS IICEMENTACION DE COBRE CON CHATARRA DE FE

1. Pgina 8

Una Botella. 207.5 gr. De chatarra Solucin cosecha. Probeta de 1 lt Malla # 50 Pipeta Baldes Tijeras Fuentes o bandejas Balanza Horno secador

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Medir de 5 lt de solucin cosecha.

2. Adicionar 300 - 500 gr. de chatarra de hierro (latas viruteados).

3. Agitacin en la botella por un periodo de 2 horas.

4. Recuperar el cemento usando la malla # 50:

Despus de haber pasado por la malla # 50, utilizamos este equipo para filtrar mas rpido la solucin, guardando un poco de solucin barren para el anlisis.

5. Pesar el cemento de cobre tomar una muestra de la solucin barren.CALCULOS Y RESULTADOS

DATOS COMPARATIVOS:Tiempo:1horasPeso del cemento de Cu:200 grPeso residual de chatarra : 125 grLey del cemento de Cu:62.50 %

Segn la tabla: Peso de cemento = 150gr y Ley de cemento = 62.50% Masa de cobre metlico = 62.5 gr en el cemento. Masa de finos de cobre en la solucin barren =2L* 0.5 g/L = 1 gr Cabeza calculada = Masa de Cu en el cemento + Masa de Cu en la solucin barren.Cabeza calculada = 62.5 + 1 = 63.5 gr Eficiencia de cementacin = CUESTIONARIO1.- Realice el balance metalrgico de la cementacion.

Peso/volLey Cu(gr./lt.)Finos Cu (gr)Eficiencia de cementacin (%)

Peso cemento (gr), ley(%)10062.5062.598.43

Solucin barren (L), ley (gr/L)20.511.57

Cabeza calculada (solucin al inicio)(lt.),ley(gr./lt.)231.7563.5

Cabeza (solucin al inicio)(lt.),ley(gr./lt)23162

2.-Calcule el consumo terico de Fe por gramo de cobre cementado.

En el sistema de cementacin de cobre usado hierro como precipitante abarca generalmente las reacciones principales siguientes:CuSO4 + Fe Cu + FeSO4(1)La reaccin (1) es la deseada y el consumo estequiomtrico que sera de 0.88 Kg de hierro / Kg de cobre producido. De 31 gr / lt x 2 lt = 62 gr de Cu = 0.062 Kg de Cu

X = 0.88 x 0.062 = 0.0055 Kg de Fe se deber consumir.3.- Realice un informe terico de los principios electroqumicos de la cementacin con Fe. En el sistema de cementacin de cobre usado hierro como precipitante abarca generalmente las reacciones principales siguientes:

CuSO4 + Fe Cu + FeSO4(1)

Fe2(SO4)3 + Fe 3FeSO4(2)

H2SO4 + Fe FeSO4 + H2(3)

La reaccin (1) es la deseada y el consumo estequiomtrico que seria de 0.88 Kg de hierro / Kg de cobre producido. En practica actual el consumo esta normalmente entre 1.5 2.5 Kg de hierro / Kg de cobre el exceso de consumo de chatarra se atribuye a la reacciones (2) y (3). Se ha demostrado que las reacciones (1) y (2) proceden con una misma velocidad mientras que la reaccin (3) es mas lenta.

Estudio cinticos en los procesos de cementacin han sido realizados empleando diferentes mtodos.Los resultados mostraron una reaccin cintica de primer orden para altas velocidades de agitacin. La velocidad de cementacin del cobre depende por lo tanto en las velocidades de agitacin. L figura (1) nos muestra las concentraciones de cobre ploteada en log ( Cu++ ) / ( Cu++ ) y v.s. el tiempo de cementacin en minutos. De acuerdo con esto se requieren unas tres horas para completar la precipitacin del cobre bajo condiciones de turbulencias. La precipitacin del cobre hacia el final, normalmente es como rpida lo que es atribuido a:

Cu + 2Fe+++ Cu++ + 2Fe++Seguida por:Cu++ + Fe Cu + Fe++ En investigaciones de laboratorio se ha confirmado que la velocidad de reaccin del in frrico reduce a mitad del tiempo al que se emplea en la cementacin del cobre.

Descubrieron que el consumo excesivo de hierro es menos pronunciado con valores de pH por encima de 2.5, lo que probablemente es debido a la formacin inicial de hidrxidos de fierro. Igualmente, las velocidades de agitacin tiene un ligero efecto en el consumo de hierro. Este resultado esta de acuerdo con el diseo del precipitador, tal el caso del cono Kennecott en el cual con una turbulencia elevada se consume menos hierro en exceso que en los sistemas de celdas o canales.

Se descubri tambin que el consumo de hierro aumenta con la temperatura la velocidad de cementacin aumenta con el incremento de la acidez y luego disminuye a altas concentraciones cidas, el pH ideal esta entre 1.8 a 3.

Tambin sea sugerido que los iones ferrosos son oxidados por el oxigeno, catalizados posiblemente por bacterias, y pasan al estado frrico, de donde se tendr nuevos consumos de hierro metlico. En un hecho reconocido que el hierro frrico reacciona con el cobre precipitado para producir iones cuprosos. Luego se producir un consumo de hierro en exceso en la reprecipitacin del cobre.

La cintica de la cementacin obedece a la siguiente relacin:

Donde:A = rea superficial del hierro en cm2.KO = Constante de la cintica. En el esquema siguiente puede representarse objetivamente las cementaciones.

El mecanismo de proceso de cementacin del cobre es explicado mejor por la difusin del cobre o a travs del lmite de difusin o limite de Nernest bajo condiciones estables.4.- Mencione los tipos de equipos de cementacion de cobre empleados en la industria.

Precipitacin con equipos rotatorios discontinuos:Estos equipos fueron desarrollados en Alemania en la dcada del 60, y se les conoce como "fall-trommels". En Chile, fueron utilizados en la Mina La Cascada entre los aos 1972 y 2000, y en Mantos Blancos desde 1991 a 1996.Cada reactor de estos equipos est formado por una botella de acero cilndrica, cerrada y con un extremo semi-esfrico. Su capacidad alcanza a los 33 metros cbicos y tiene un eje inclinado a unos 25 grados por encima de la horizontal. A su vez, el reactor cuenta con los mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el eje a unas 0,3 rpm, similar a la rotacin que mantienen los camiones que transportan cemento.

Precipitacin con equipos continuos de cono invertidoEstanque de 4 m de dimetro y 7 m de altura, dentro del cual se encuentra montado un cono invertido de 3 m de dimetro y 3 m de alto. El estanque exterior tiene en su fondo interno una pendiente de 45o desde uno de sus lados hasta el lado opuesto. El cono invertido tiene pendiente hacia el centro, parte inferior en acero inoxidable cerrado y parte superior en malla abierta.El cono invertido se llena de chatarra finamente particulada y las soluciones ricas en Cu se hacen circular desde abajo hacia arriba, de tal forma que su descarga se hace por un rebalse en la parte superior del estanque externo. La inclinacin del estanque externo hace que el Cu precipitado fluya a travs de las rejillas del cono y decante al fondo del estanque externo, pudiendo retirarse de forma continua.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Se obtuvo una buena eficiencia de cementacin en est experiencia que fue de 98.43% de cobre respecto a la cabeza calculada.

La chatarra es de buena calidad.

La solucin barren tiene una ley remanente de cobre muy baja 0.5 gr/lt.

Evitar que la chatarra se pasive, cuando la agitacin no es suficiente para evitarlo se puede colocar unas bolas cermicas o piedras de cantos rodados que no reaccionen.

En la cementacin con chatarra de cobre en el laboratorio no se tom en cuenta la cantidad de cido que esta tuviera, ya estaba prevista de la solucin preada de cobre.

Como se dijo en la teora el cobre en un proceso de lixiviacin nunca se disuelve solo, siempre trae consigo otros metales que puedan estar presentes en el mineral, por ende se requieren de mas proceso que puedan mejorar la calidad del producto en cuanto al contenido de cobre, ah radica la importancia de este procedimiento.

Este proceso comprende la precipitacin por reduccin de un metal por otro, formndose una celda de corrosin galvnica.

Este proceso luego de la obtencin del cemento comprende una etapa ms para la purificacin del metal, lo que genera un mayor costo operativo.

Para este proceso se toman tiempos cortos, debido a que otra de las dificultades que ocurren durante la precipitacin con metales es que existe la tendencia para que el metal se redisuelva.