Cementancion Del Cobre

INTRODUCCIÓN

La producción de precipitado de cobre o cemento de cobre, es una tecnología conocida y sencilla a partir de minerales oxidados, se obtiene a partir de soluciones provenientes de lixiviación ácida de cobre, o soluciones ácidas de agua de mina, para obtener un producto aceptable en su comercialización, debe tener características establecidas en sus impurezas, se requiere caracterizar el mineral oxidado, que se va a utilizar para obtener el precipitado de cobre, debe conocerse el contenido de hierro, carbonatos, y otras impurezas, para procesar a pequeña escala debe tener un contenido aceptable de cobre(ley de cabeza), que presente un tipo de mineralogía que facilite una buena recuperación o extracción de cobre.

1. CEMENTACION DEL COBRE

La cementación es un proceso de precipitación de un metal, M1, a partir de su disolución acuosa por reducción con otro metal más activo, M2; la reacción general es:

M1n+ + M2 M1 + M2n+

La reacción anterior engloba a un gran número de reacciones simultáneas que tienen lugar sobre el sólido al producirse multitud de micro pilas electrolíticas cortocircuitadas. El resultado es que el metal M2 se disuelve anódicamente y el ion metálico M1n+ se descarga catódicamente. La reacción, por lo tanto, es de naturaleza electroquímica en el sentido de que los electrones no son intercambiados en el mismo lugar.

Se produce una serie de semi-reacciones electroquímica separado por una distancia finita arbitraria que necesitan de un trasiego de electrones a través de un sólido conductor o, como mínimo semiconductor.

La cementación se distingue también de la deposición electrolítica en que la fuente de electrones, en el primer caso, proviene de un metal noble y, en el segundo, de una fuente de alimentación de corriente continua. El proceso se denomina de cementación porque el metal M1 suele aparecer cementado sobre el metal M2. La elección del metal cementante sobre respecto del metal en disolución viene marcada por la posición de ambos en la serie electromotriz. Así los metales que se encuentran más altas en la serie son más activos y pueden desplazar, reducir a los menos activos, o más nobles, de sus disoluciones, esto es, a los que se encuentran en posiciones más bajas en dicha serie electromotriz.

Cuanto más importante sea la diferencia entre ambos pares electroquímicos mayor será la fuerza impulsora que produce la reacción de precipitación.

Por ejemplo, tanto el hierro como el cinc pueden precipitar cobre a partir de una disolución acuosa según las siguientes reacciones:

Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ (1)

Cu2+ + Fe Cu + Fe2+ (2)

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1.1 Reacciones de Cementación

Las siguientes reacciones de cementación en los sistemas Clorurarte y Sulfatante:

2 CuCl2 + 2 FeCl3 + 3 Fe° 2Cu°+ 5 FeCl2 (3)

CuS04 + Fe0 Cu0 + FeSO4 (4)

1- El cemento de cobre de alta calidad tiene la ventaja de oxidarse rápidamente, mediante la formación de una película de óxido de cobre en la superficie, favorable para su disolución en medio acido.

2- La presencia de iones Fe+2 y aire producen iones Fe+3 que ayudan a disolver el cobre metálico.

3- La cinética de lixiviación de Cu° es incrementada sustancialmente con el aumento de temperatura.

La patente de Ariano Colombini et al. Muestra la obtención de un cemento de cobre libre de arsénico a partir de soluciones acidificadas de iones arsénico, obtenidos a partir de arsenopiritas.

El Proceso consiste en tres etapas:

 Soluciones obtenidas de partida con concentraciones altas de Fe (+2), con bajas concentraciones de Cu (+2).

 Las soluciones se trabajan a pH de 3 a 3.5 con temperaturas de 20 a 80 °C, neutralizadas y filtradas.

 La solución filtrada es cementada con exceso de metal de hierro a una temperatura que va de 20 a 40 °C, para así obtener un cemento de cobre libre de arsénico, con una solución de desecho también libre de arsénico. (Colombini, 1969).

2. FORMA Y TAMAÑO DEL CEMENTANTE

Éste es un aspecto importante en el proceso de cementación. En el caso del cobre, por ejemplo, el hierro puede utilizarse en forma de chatarra, esponja ó en partículas más o menos grandes. La primera es de uso general. Las formas más pesadas y grandes cómo piezas fundidas raíles, etc., no son muy buenos agentes precipitantes si se tiene en cuenta su poco desarrollo superficial y, a veces, su alto contenido en carbono. Sin embargo, estos trozos pueden utilizar se en las etapas iniciales de la cementación cuando la acidez de las disoluciones es alta. Los trozos mejores de chatarra se deben utilizar al final del proceso cuando las disoluciones están más empobrecidas en cobre. A este respecto son buenos las chatarras ligeras en formas de lámina, los botes de hojalata libres de estaño, etc., pero siempre cuidando de que estén desprovistas de cualquier tipo de recubrimientos, además, deben estar fragmentadas y apastadas para permitir una buena compacidad del lecho que por otras partes no debe ser tan grande como para no permitir el movimiento de la disolución por su interior. Además, es ideal que las chatarras mantengan su configuración inicial, debido a su resistencia estructural, hasta que prácticamente hayan sido consumidas en su totalidad. Por último, deben ser de calibre uniforme para que después de sus usos quede un mínimo de hierro sin reaccionar en el residuo.

La esponja de hierro puede ser un buen sustituto para la chatarra en algunos procesos especiales aunque debido a su precio no se utiliza extensamente. Por último, el hierro más o menos pulverizado es una opción utilizada para el tratamiento de disoluciones muy diluidas encobre que se obtienen en los drenajes de algunas minas. La ventaja fundamental que aporta es la rápida cinética de precipitación lo cual es interesante desde los puntos de vista técnico y económico. Este hierro puede estar en forma de polvo, como virutas o granulado a un cierto tamaño (más o menos 500 Mm).

3. ASPECTOS TERMODINÁMICOS

Como se vio en la parte introductoria de este trabajo, para ala reacción (1) la energía libre estándar asociada a temperatura ambiente el cual es -212.3 kJ*mol-1 y para la reacción (2) -149,9 kJ*mol-1. De acuerdo a estos valores, la precipitación del cobre con cinc es

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