119622362 lixiviacion por agitacion de oxidos de cobre

LIXIVIACION POR AGITACION DE OXIDOS DE COBRE

1. RESUMEN

Se realizaran ensayos de lixiviacin por agitacin en botella, que consiste en agregar

una cierta cantidad de mineral, previamente homogenizado mediante tcnicas de

cuarteo, hasta obtener la masa requerida, a un botelln de laboratorio. Luego se

preparan distintas concentraciones de acido sulfrico, que vendra a ser la solucin

lixiviante, la cual es vertida tambin en el botelln, para luego ser agitada en unos

rodillos que producen un movimiento circular sobre un eje imaginario en el plano

horizontal, se realizaran mediciones de concentracin, tanto del Cu, como del acido

consumido, cada cierto tiempo, para cada fuerza acida y as poder realizar curvas

cinticas que nos ayudaran a predecir la eficiencia del proceso mediante el calculo de

los valores ptimos de los parmetros a estimar, los cuales mejoraran el rendimiento de

nuestro proceso, todo esto es consecuencia del modelamiento del proceso.

2. INTRODUCCION

Es comn pensar en lixiviacin como una simple disolucin selectiva del metal

deseado, por ende si tengo acido y un mineral, los mezclo en proporciones razonables y

espero que el acido haga su trabajo, por ende lo que hasta el momento me interesa es la

masa del mineral, su ley, el volumen del acido, su concentracin y el tiempo necesario

para que la disolucin sea completa y no perder mas tiempo. Pero si me interesa saber

como ocurre la disolucin, como la masa del Cu y concentracin del acido va

disminuyendo y como aumenta el catin Cu+ en la solucin, para poder predecir

mediante un modelo los valores ptimos y hacer proyecciones interpolando o

extrapolando el modelo, entonces se debe monitorear el proceso analizando muestras

mediante la titulacin, para poder calcular el acido libre, por ende el consumo de acido,

as como la concentracin del metal en solucin, de acuerdo a estos valores puedo

predecir el tiempo optimo para el proceso, mediante las curvas cinticas.

3. OBJETIVOS

- Aprender a realizar pruebas de lixiviacin por agitacin de xidos de cobre. - Obtener parmetros de operacin (consumo de acido, tiempo optimo de

agitacin, fuerza de acido, extraccin del cobre, etc.

- Disear un proceso a nivel industrial.

4. TEORIA

Lixiviacin por Agitacin.

Este mtodo se aplica par menas de altas leyes, que pueden estar comprendidas para el

caso del cobre entre 5 y 30% Cu y en el caso de calcinas entre 30 y 40 % Cu., es

usualmente preparado para lixiviacin de un material molido (55%

La Agitacin puede ser por agitacin mecnica y/o neumtica, en el caso de la agitacin

mecnica, esta se puede ver en la siguiente figura:

Fig. 4.1: Planta de lixiviacin por agitacin

cidos

El cido sulfrico es el ms importante agente de lixiviacin, las menas oxidadas de

cobre y de zinc son fcilmente solubles en cido sulfrico diluido, por ejemplo:

CuCO3.Cu(OH)2 + 2H2SO4 2CuSO4 + CO2 + 3H2O

ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O

Impurezas tal como el hierro oxidado son disueltas en pequeas cantidades:

Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O

5. EXPERIMENTACION

5.1 Materiales - Probetas de 1l y 100ml - Pipeta - Bureta - Botelln - Baldes - Vaso de precipitacin - Soporte Universal - Pinzas

5.2 Insumos - Acido sulfrico concentrado (H2SO4) - Carbonato de sodio (Na2CO3) 0.1N - Anaranjado de metilo - Mineral oxidado de Cu - Agua potable

5.3 Procedimiento

1) Reducir el mineral al 100% -m10. 2) Homogenizar y cuartear progresivamente el mineral. 3) Pesar 0.5 Kg. de mineral para cada grupo. 4) Se preparan 2l de solucin lixiviante (solucin de H2SO4) segn : - Grupo 1: fuerza de acido = 10 g/l

- Grupo 2: fuerza de acido = 30 g/l

- Grupo 3: fuerza de acido = 50 g/l

Para lo cual se dispone de una solucin de H2SO4 concentrado y se aplica la

siguiente relacin para hallar las fuerzas pedidas:

Si piden: X g/l de H2SO4

M = (X g/l) (2 l) = 2X g de H2SO4 V = M / D = (2X g) / (1.84 g/ml) = 1.087X ml de H2SO4 Se mezclan 1.087X ml de H2SO4 con la cantidad de agua necesaria para

llegar hasta 2l de solucin de H2SO4 con X g/l, teniendo en cuenta que

siempre se debe adicionar poco a poco el H2SO4 al agua en mayor

proporcin y no al revs.

5) Para cada grupo se vierte la solucin lixiviante sobre el mineral de Cu, en la relacin L / S = 2 / 1 = 2 => se necesitara por 1 Kg de mineral 2 l de agua.

6) Inmediatamente se lleva a los rodillos de agitacin para que produzcan el movimiento circular con eje en el plano horizontal, y esto a su vez haga que el

mineral suba y baje constantemente.

7) Tomar muestras y analizar la solucin rpidamente en los intervalos de tiempo de: 5`, 0.5, 1, 2 y 24 horas, donde se analizara el acido libre y anlisis por cobre.

Acido libre: Concentracin del acido que queda en el producto con el tiempo

Para calcular el acido libre se titula con Na2CO3 0.1N, agregando 2 gotas de anaranjado

de metilo una muestra de 5 ml de la solucin despus de haber pasado el tiempo

requerido, hasta que cambie de color rojo a naranja, el volumen gastado de titulante se

usa para determinar la concentracin de cido libre mediante:

C (H2SO4) g/l libre = (N (Na2CO3) eq/l) (V (Na2CO3) ml) (Peq (H2SO4) g/eq)

V sol. ml

C (H2SO4) g/l libre = (0.1 eq/l) (V (Na2CO3) ml) ((98/2) g/eq)

V sol. ml

C (H2SO4) g/l libre = 4.9 (V (Na2CO3) ml) g/l

V sol. ml

C (H2SO4) g/l gastado = C (H2SO4) g/l - C (H2SO4) g/l libre

C (H2SO4) g/l gastado = X g/l - 4.9 (V (Na2CO3) ml) g/l V sol. ml

M (H2SO4) g gastado = (C (H2SO4) g/l gastado) (V l total)

M (H2SO4) g gastado = 2 (C (H2SO4) gastado) g

Consumo Kg/TM = (M (H2SO4) g gastado) / (M total Kg )

Consumo Kg/TM = 2 (C (H2SO4) g gastado) / (M Kg total )

V (H2SO4) l gastado = (M (H2SO4) g gastado) / (D g/ml )

V (H2SO4) l gastado = 2 (C (H2SO4) gastado) ml / (1.84 )

V (H2SO4) l gastado = 1.087 (C (H2SO4) gastado) ml

Se debe reponer el volumen de acido gastado y se enrasa con agua hasta los 2 l para

mantener la fuerza del acido constante, se repite el procedimiento para cada anlisis en

cada tiempo indicado.

Anlisis por cobre: Se separan 45 ml de solucin en cada intervalo de tiempo

indicado, para su posterior anlisis por concentracin de Cu disuelto.

En total son 50ml para anlisis los cuales son considerados para efectos de clculos.

Se realizaran los siguientes clculos:

Fino g = (V sol. l) (Ley de sol. de Cu g/l) + (V anlisis a titular l) ( (Ley anterior g/l))

Fino g = (1 l) (Ley de sol. de Cu g/l) + (0.05 l) ( (Leyes anteriores g/l))

Para el primer fino Ley anterior = 0

Fino g = (1 l) (Ley de sol. de Cu g/l)

Finos de Cu Relave g = (1000 x M rel. Kg) (% de Cu / 100)

Finos de Cabeza calculada g = Finos de Cu Distribucin g + Finos de Cu Relave g

% extraccin Cu = (Fino de Cu disuelto) (100)

Cu cabeza calculada

% de cabeza calculada = 100 x Finos de Cabeza calculada g

1000 x M total de cabeza calculada Kg

8) Con los datos obtenidos se realizan los clculos de extraccin de Cu y consumo de H2SO4 para luego expresar sus valores en una grafica teniendo como variable

independiente y a optimizar, el tiempo.

5.4 Clculos y Resultados

Peso del mineral : 0.5 Kg .

Granulometra : 100% -10m

Liquido / Slido : 2/1

Volumen de agua : 2 l

Fuerza de H2SO4 : 10, 30 y 50 g/l

Tiempo de agitacin : 5`, 0.5h, 1h, 2h, 24h.

Tablas:

Tabla 5.1: Balance metalrgico para el mineral de Cu con fuerza de acido = 10g/l

Tiempo (h) Can. Sol. Cos. (l, Kg)

Ley de Sol. (g/l) y %

Titulaciones Finos Cu (g)

Extraccin Cu (%) Con. H2SO4 (Kg/TM)

Parcial Acumulado Parcial Acumulado Parcial Acumulado Parcial Acumulado

0,083 0,083 1 7,7 0 0 7,7 29,412% 29,412% 19,6 19,6

0,417 0,5 1 12,5 0,385 0,385 12,885 19,805% 49,217% 19,2 38,8

1,5 2 1 14,2 0,625 1,01 15,21 8,881% 58,098% 19,4 58,2

18 20 1 15,2 0,71 1,72 16,92 6,532% 64,629% 19,4 77,6

4 24 1 16,2 0,76 2,48 18,68 6,723% 71,352% 19,6 97,2

Relave 0,5 1,500% 7,5 28,648% 100,000%

Cabeza calculada 0,5 5,236% 26,18

Cabeza analizada 0,5 5,200% 26







0,083 0,083 1 10,2 0 0 10,2 38,776% 38,776% 44,32 44,32

0,417 0,5 1 15,4 0,51 0,51 15,91 21,707% 60,483% 43,52 87,84

0,5 1 1 18,2 0,77 1,28 19,48 13,572% 74,054% 24,98 112,82

1 2 1 18,3 0,91 2,19 20,49 3,840% 77,894% 16,74 129,56

22 24 1 19,2 0,915 3,105 22,305 6,900% 84,794% 14,8 144,36

Relave 0,5 0,800% 4 15,206% 100,000%









0,083 0,083 1 15,7 0 0 15,7 59,369% 59,369% 32,18 32,18

0,417 0,5 1 17,2 0,785 0,785 17,985 8,641% 68,009% 4,35 36,53

0,5 1 1 20,5 0,86 1,645 22,145 15,731% 83,740% 22,78 59,31

1 2 1 22,5 1,025 2,67 25,17 11,439% 95,179% 3,57 62,88

22 24 1 22,6 1,125 3,795 26,395 4,632% 99,811% 5,53 68,41

Relave 0,5 0,010% 0,05 0,189% 100,000%



Figuras:

Extraccion de Cu vs. tiempo

y = 0,0648Ln(x) + 0,4976

R2 = 0,9337

y = 0,0809Ln(x) + 0,6608

R2 = 0,8467

y = 0,0771Ln(x) + 0,8015

R2 = 0,8507

0,000%

20,000%

40,000%

60,000%

80,000%

100,000%

120,000%

0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000

tiempo (h)

% e

xtr

acci

n

10 g/l H2SO4

30 g/l H2SO4

50 g/l H2SO4

Logartmica (10 g/l H2SO4)



Consumo de H2SO4 vs. tiempo

y = 17,832Ln(x) + 101,31

R2 = 0,8815

y = 12,395Ln(x) + 49,136

R2 = 0,9588

y = 6,9875Ln(x) + 50,893

R2 = 0,7798

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000

tiempo (h)

co

nsu

mo

(K

g/T

M)

10 g/l H2SO4

30 g/l H2SO4

50 g/l H2SO4




Fig. 5.1: Extraccin de Cu vs. Tiempo Fig. 5.2: Consumo de acido vs. Tiempo

6. CUESTIONARIO

1) Cul es el consumo mximo de acido (Kg/TM)?

Para efectos de clculo se hace tender los puntos de la grafica a una funcin exponencial

de la siguiente forma:

Consumo = K1 ( 1 e K2 . t )

Donde: K1 = Consumo mximo en Kg/TM

Tabla 6.1: Consumo mximo de acido para fuerza = 10g/l

K1 (Kg/TM) 58,28 Mximo

K2 -294,1541

Tiempo Consumo Estimado Error^2

0,083 19,6 58,28 1496,1424

0,5 38,8 58,28 379,470399

2 58,2 58,28 0,0064

20 77,6 58,28 373,262401

24 97,2 58,28 1514,7664

3763,648



K2 -294,1541

Tiempo Consumo Estimado Error^2

0,083 44,32 103,78 3535,49159

0,5 87,84 103,78 254,083597

1 112,82 103,78 81,7216018

2 129,56 103,78 664,608405

24 144,36 103,78 1646,73641

6182,6416



K2 -294,1541

Tiempo Consumo Estimado error^2

0,083 32,18 51,8619998 387,381116

0,5 36,53 51,8619998 235,070218

2 59,31 51,8619998 55,4727071

20 62,88 51,8619998 121,396329

24 68,41 51,8619998 273,836311

1073,15668

2) Cul es el tiempo ptimo de agitacin para cada prueba?

Para efectos de clculo se hace tender los puntos de la grafica a una funcin exponencial

de la siguiente forma:

Extraccin = K1 ( 1 e K2 . t )

Donde: K1 = Extraccin mxima en %

Tabla 6.4: Extraccin mxima de Cu para fuerza = 10g/l

K1 0,54541635 Mxima

K2 -294,1541

Tiempo Extraccin estimado Error^2

0,083 29,412% 54,542% 0,06315104

0,5 49,217% 54,542% 0,00283522

2 58,098% 54,542% 0,00126462

20 64,629% 54,542% 0,01017648

24 71,352% 54,542% 0,02825943

0,10568679


K1 0,67200152 Mxima

K2 -294,1541

Tiempo Extraccin estimado Error^2

0,083 38,776% 67,200% 0,08079382

0,5 60,483% 67,200% 0,00451228

1 74,054% 67,200% 0,00469802

2 77,894% 67,200% 0,0114357

24 84,794% 67,200% 0,03095352

0,13239335


K1 0,81221403 Mxima

K2 -294,1541

Tiempo Extraccin estimado error^2

0,083 59,369% 81,221% 0,04775493

0,5 68,009% 81,221% 0,01745656

2 83,740% 81,221% 0,00063425

20 95,179% 81,221% 0,01948054

24 99,811% 81,221% 0,03455705

0,11988333

El tiempo ptimo para este caso, es el menor posible cuando la variacin de la

extraccin de Cu y el consumo de acido prcticamente es despreciable, es decir no

depende del tiempo, pero en las estimaciones los valores son prcticamente constantes,

por ende el valor mas cercano a esa constante seria la que defina al tiempo optimo que

en este caso seria 2 horas porque su imagen es el mejor promedio en todos los casos.

3) Realice el balance metalrgico a partir de las soluciones y cabeza analizada. El balance metalrgico de cada caso esta indicado en las tablas 5.1, 5.2 y 5.3

4) Realice el balance metalrgico a partir del relave y la cabeza. El balance metalrgico de cada caso esta indicado en las tablas 5.1, 5.2 y 5.3

5) Cul es la mxima extraccin del cobre en el mineral.

Segn la Tabla 6.4: Extraccin mxima de Cu para fuerza (10g/l) = 54.542%



6) Construya las curvas de cintica de extraccin y consumo de acido.

Estn indicadas en las figuras 5.1 y 5.2

7) De acuerdo a las curvas de extraccin y consumo de acido, cuales serian los valores del consumo de acido y % de extraccin de Cu que usted recomendara

para una operacin a nivel industrial.

Para fuerza (10g/l) => %ext. = 54.542% Consumo = 58,28 Kg/TM



8) Hable sobre los procesos de lixiviacin de xidos de cobre empleando pilas.

Lixiviacin en Pilas o Montones.

Este tipo de metodologa se emplea generalmente para menas de cobre y oro, mediante

este mtodo se trata menas oxidadas, las cuales son trituradas a

Fig. 6.2. Riego por aspersin Fig. 6.3: Riego por aspersin

7. CONCLUSIONES

Las graficas pueden reflejar que:

A mayor fuerza de acido mayor consumo de acido y mayor extraccin de Cu

A mayor tiempo mayor extraccin de Cu y consumo de acido, pero tiende a un limite.

Las graficas tienen un mejor ajuste logartmico, pero esto no es posible, ya que en el

tiempo 0, la extraccin y el consumo deberan ser 0, lo cual es imposible ya que no hay

logaritmo de 0 y en el limite es menos infinito, valor incalculable.

El ajuste fue exponencial restringiendo para cuando el tiempo es 0 su imagen es 0 y para

el tiempo infinito, en el limite tiende a un valor constante, dicho ajuste fue el mejor, sin

embargo el error fue grande y prcticamente no presento variacin en los puntos

analizados, lo cual hace pensar que no se hizo un buen anlisis, y que no se esta

trabajando en la etapa controlante del proceso, lo cual no es cierto, ya que la dispersin

de los puntos si se ajusta a una curva logartmica, por ende seria conveniente modelar

con otro tipo de funciones para mejorar el ajuste y poder gobernar el proceso.

8. RECOMENDACIONES

Se recomienda al momento de realizar los clculos, considerar los 50ml de la muestra

para el anlisis por titilacin.

Al momento de realizar el laboratorio, coincidir los tiempos de los distintos grupos, esto

ayudara a tener mejores ajustes y poder comparar en un mismo tiempo como influyen

las otras variables.

Se recomienda tener a la mano todos los modelos posibles para estimar con mejores

ajustes las variables.

Conocer la herramienta solver del Excel, ya que fue utilizada para calcular los valores

mximos de extraccin y consumo, en el ajuste de una curva minimizando el error.

9. BIBLIOGRAFIA

Copias de clase

Internet

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