Cementación de cobre.

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Resumen Ejecutivo

Se realizó un laboratorio sobre la cementación de Cobre  en virutas de Fierro, a través de una solución sulfato de cobre, además de tomar el tiempo necesario para lograr la decoloración de la mezcla y así obtener los pesos tanto del fierro utilizado como del  cobre obtenido.

Para dicho experimento, se utilizaron  200 ml de agua, 10 gramos de sulfato de Cobre, 85 gramos de Fierro, una pesa electrónica, un vaso precipitado, cámara y cronómetro.

Después de 45 minutos revolviendo constantemente,  en donde se fue agregando y sacando viruta, se llegó al resultado  donde la solución quedó con un alto porcentaje de transparencia, recuperando un 90% de cobre.

Al recuperar el 90% del cobre, se obtuvo como conclusión que es un método factible para la extracción de cobre mediante la adición de chatarra, generando de esta manera grandes ingresos.

Introducción

La cementación se usa ampliamente como un medio de recuperación primaria de ciertos metales. Utilizándose además como una técnica de purificación en sistemas electrolíticos, por ejemplo, en la remoción de Cobre, Cadmio, Cobalto, Níquel y otros de las soluciones de lixiviación.

Este proceso de precipitación química permite retirar los iones provenientes de una solución, agregando un reactivo precipitante. En el caso de iones metálicos disueltos, la reacción se favorece agregando un metal más activo, el cual ayudara a formar un precipitado conocido como cemento.

Este proceso ha sido investigado por Nadkarni, estudiando además el efecto del pH, durante la cementación de CuSO4 con Fe, en donde encontró que al disminuir el pH la cementación se favorece.

La técnica de cementación es muy utilizada en la pequeña y mediana minería, la cual se ocupa para recuperar el metal que se encuentra en la solución acuosa, mediante la adición de chatarra o Zinc, lo que dependerá del metal a precipitar.

MARCO TEORICO

El cobre cuyo símbolo es Cu, es un elemento químico en donde su número atómico corresponde al 29. Su principal característica es que es de color rojizo y con brillo metálico que, junto con la plata y el oro se caracterizan por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha ganado su lugar como el material más utilizado para fabricar cables eléctricos, además de usarse en otros elementos eléctricos y electrónicos.

El autor Germán Cáceres habla que la cementación de un metal a partir de una solución, depende de una reacción de desplazamiento en la cual un metal menos noble reduce a los iones del metal por precipitar al estado metálico. Entonces, éste sale de la solución, y los iones del metal menos noble entran en la solución para substituirlos (Hidrometalurgia, p. 82).

La cementación es el proceso de precipitación de un metal (agente oxidante)  situado en una solución acuosa, que se produce mediante la presencia de otro metal  (agente reductor). En este procedimiento el metal precipitado se deposita o “cementa” sobre el agente reductor. Un caso característico es la cementación de cobre sobre fierro, proceso que solía ser utilizado de manera intensa en la minería del cobre, en donde los iones de este metal se precipitaban debido a la oxidación del fierro. Las semi-reacciones que ocurren en este proceso son la de oxidación del fierro y la de reducción del cobre.

• Fe0↔ Fe2+ + 2e-
• Cu2+ + 2e- ↔ Cu0

Para extraer el cobre existente en la roca, el mineral tenía que ser chancado y colocado en bateas con una solución de ácido sulfúrico. Ya disuelto el cobre en la solución, este se convertía en sulfato de cobre. Finalmente se agrega fierro como agente reductor, en donde el mineral de interés se precipitara. La ecuación de la reacción mencionada es la siguiente:

Cu2SO4 + 2Fe ↔ Fe2SO4+ 2Cu

Según Jorge Pérez Chacón la cementación del oro mediante soluciones de cianuro con zinc metálico en polvo (proceso Merril Crowe), el zinc metálico precipita a oro de acuerdo a la siguiente reacción:

• 2NaAu(CN)2 + Zn → Na2Zn(CN)4 + 2Au

En donde se requieren:

1 mol de zinc (65) gr. para producir 2 moles de Au (2 x 197)

“En el proceso de cementación los iones de oro y plata (En forma de iones complejos con el cianuro) son precipitados de la solución VIA REDOX (reducción-oxidación), con otro metal (zinc) que tiene un potencial más electronegativo que el oro y la plata; entonces, una diferencia de potencial electroquímico es establecida y produce la reacción de óxido-reducción. El oro gana electrones (se reduce a metal) y el zinc se oxida, pierde electrones.” (MANUAL DE PRÁCTICAS DE METALURGIA III, p. 12)

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Como se aprecia en el flowsheet de la figura 1, el flujo simplificado de la recuperación de los metales preciosos mediante la cementación de zinc llamado proceso Merrill-Crowe. Posteriormente se filtra la solución lixiviada para extraer los sobre tamaño.  La solución clarificada se desoxigena en una torre de desaireación. A continuación se añade polvo de zinc a una solución de cianuro de oro usando una correa transportadora. Finalmente ocurre la cementación, y las partículas de zinc se encuentran atrapadas en el filtro de prensa, liberando el mineral de interés.” (Zinc precipitation on gold recovery, p. 3)

Resultados

En el laboratorio de cementación de cobre utilizando viruta de fierro, sulfato de cobre, agua, vaso precipitado y una pesa electrónica, se realizó lo siguiente:

Primero se disolvio el sulfato de cobre en 200ml de agua, utilizando la escala de proporción que encontramos en los instructivos, donde explica que la proporción de sulfato de cobre por 1 litro de agua es 20grs. Dado que usamos 200 ml de agua la relación de este seria de 4grs, teniendo en cuenta el porcentaje de Cu en una solución de sulfato de Cobre necesitamos de 10 grs de este último. Esto se explica en la siguiente ecuación:

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