Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química, Departamento de Ingeniería Química Metalúrgica, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, 04512, México D.F.
Enviado por Burbuja D Miller • 1 de Marzo de 2016 • Trabajo • 2.711 Palabras (11 Páginas) • 454 Visitas
Lixiviación ácida de un concentrado de Cu (calcopirita) con ácido sulfúrico (H2SO4)
Y.L. Basilio Gonzalez1, P. Caballero Garduño2, S.B. Vera Aguilar3
Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química, Departamento de Ingeniería Química Metalúrgica, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, 04512, México D.F.
muzik_y02@hotmail.com1, paocabagar@gmail.com2, selene_shojo@hotmail.com3,
Resumen: Se conocerán las diferentes etapas del proceso de lixiviación para la disolución de la calcopirita y como se ve afectada, si se modifica el tiempo de agitación, velocidad de agitación, temperatura y concentración del ácido sulfúrico. Y de acuerdo con los resultados calcular el valor de la energía de activación.
Palabras clave: Lixiviación, velocidad de agitación, tiempo y concentración.
Abstract: The different stages of the leaching process for the dissolution of chalcopyrite know and how it is affected, if the stirring time, stirring speed, temperature and concentration of sulfuric acid is modified. And according to the results calculate the value of the activation energy.
Keywords: Leaching, agitation speed, time and concentration.
1. Introducción.
La Lixiviación o disolución del metal (valor metálico) y la precipitación o recuperación del metal disuelto, constituyen las dos operaciones unitarias esenciales de la Hidrometalurgia.
La lixiviación de concentrados de calcopirita con ácido sulfúrico utilizada en minerales de cobre de baja ley es un proceso relativamente nuevo, el cual envuelve una reacción heterogénea entre el solidó CuFeS2 y el la solución lixiviante (acuoso H2SO4).
Uno de los problemas con los que se encuentra el metalurgista, es la adquisición de datos concernientes a la cinética de los procesos de lixiviación. En forma general, un proceso de lixiviación ocurre en tres etapas:
a) Etapa de la difusión de los reactivos a través del solidó.
b) Etapa de la reacción química en la superficie del solidó.
c) Etapa de la difusión de productos solubles desde la superficie del sólido.
Con base en las condiciones experimentales, uno de estos pasos es el más lento y por tanto es la etapa limitante de la lixiviación.
Modelo de reacción:
CuFeS2 + 2O2 + 4H2SO4 ↔ 2CuSO4 + 2FeSO4 + 4S0 + 4H2O
Si la reacción química es la etapa determinante de la velocidad, la gráfica del miembro izquierdo de la ecuación (1) Vs tiempo dará una expresión lineal.
[1-(1-∞)1/3] = Ks t (1)
Modelo de difusión:
La reacción de difusión de reactivos acuosos puede considerarse como:
a Asól + b Bac ↔ c Csól + productos solubles
El paso limitante es la difusión de reactivos acuosos a la interfase, o la difusión de productos solubles a partir de esta, si la gráfica del miembro izquierdo de la ecuación (2) Vs tiempo da una relación lineal.
[(1-2/3∞)-(1-∞)2/3] =Kd t (2)
Dónde:
∞ = Fracción de partícula mineral que ha reaccionado en un tiempo t.
Ks = Constante cinética para el modelo de reacción de superficie.
Kd = Constante cinética para el modelo de difusión.
La energía de activación aparente Ea se relaciona con el cambio de entalpía para la etapa determinante, sin embargo, no es suficiente para especificar la etapa lenta en un proceso de lixiviación. Puede ser útil en la interpretación de los datos cinéticos.
Un proceso controlado por difusión se caracteriza por ser ligeramente dependiente de la temperatura y proceso controlado por reacción química, es altamente dependiente de la temperatura. La Ea de un proceso controlado por difusión de iones, es menor a 6 Kcal/mol. En el otro caso, la Ea es mayor a 10 Kcal/mol. Así para un proceso cuya Ea cae dentro del intervalo de 6 a 10 Kcal/mol, la distinción de la etapa limitante no es posible.
El valor de la energía de activación Ea puede obtenerse del análisis de la ecuación de Arrhenius, escrita en la forma logarítmica:
In K = In A- Ea/RT (3)
La ecuación 3 describe la variación de la constante de velocidad con la temperatura. La gráfica de In K vs In 1/T proporciona una relación lineal cuando una misma etapa es la limitante de la velocidad a la temperatura examinada. Un proceso puede cambiar su mecanismo de control químico a bajas temperaturas (Ea alta) a control por difusión a altas temperaturas (Ea baja).
EQUIPO | PRIMERA SESIÓN | SEGUNDA SESIÓN | TERCERA SESIÓN |
1 | Ácido Sulfúrico 50g/l Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 | Ácido Sulfúrico 50g/l Tamaño Estándar Temperatura 60°C Agitación 4 | Ácido Clorhídrico 0.1N Cloruro Férrico 0.1N Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 |
2 | Ácido Sulfúrico 25g/l Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 | Ácido Sulfúrico 50g/l Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación NEUMÁTICA | Ácido Sulfúrico 50g/l Fe3(SO4)2 0.01 M Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 |
3 | Ácido Sulfúrico 50g/l Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 8 | Ácido Clorhídrico 0.1N Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 | Ácido Sulfúrico 50g/l Fe3(SO4)2 0.1 M Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 |
4 | Ácido Sulfúrico 50g/l Tamaño DIFERENTE Temperatura ambiente Agitación 4 | Ácido Clorhídrico 0.1N Cloruro Férrico 0.01N Tamaño Estándar Temperatura ambiente Agitación 4 | Ácido Sulfúrico 50g/l Fe3(SO4)2 0.01 M Tamaño Estándar Temperatura 60° C Agitación 4 |
2. Metodología.
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