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“CEMENTACION DE COBRE A PARTIR DE SOLUCIONES DE

LIXIVIACION”

Curso: Hidrometalurgia I.

Docente: Ing. Panez Cristóbal, Julio

Integrantes: Ticse Solís , Aníbal Steve

Año de ciclo: VI SEMESTRE

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela de Formación Académica de Metalurgia

PASCO – 2014

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INFORME N° 06

A: Ing. Panez Cristóbal, Julio

DE: Ticse Solís, Aníbal Steve D.

ASUNTO: CEMENTACION DE COBRE A PARTIR DE c SOLUCIONES DE LIXIVIACION

ÁREA: HIDROMETALURGIA I.

Por el siguiente informe me dirijo con la respectiva solicitud a Ud. Ingeniero quien está a cargo del curso de Química Analítica Cualitativa, en el siguiente informe se realiza : CEMENTACION DE COBRE A PARTIR DE SOLUCIONES DE LIXIVIACION en el laboratorio de Metalurgia por lo cual hemos realizado ciertas investigaciones del tema la cual y espero una calificación de su criterio.

Ticse Solis Anibal Steve

COD: 1294203010

2.-OBJETIVOS:

3Objetivo general

Demostrar que se puede extraer cobre usando ácido cítrico como disolvente en la lixiviación de minerales de cobre

Objetivos específicos

Demostrar que se puede extraer cobre usando ácido cítrico como disolvente en la lixiviación de minerales de cobre.

Reconocer la presentación Del cobre metalico a partir de soluciones de

sulfato de cobre, producidas en laboratorio (electrolito).

Studio de la precipitación Del cobre Como proceso alternativo para obtener

el metal a partir de soluciones de lixiviacion y determinado su eficiencia.

3.-Fundamento Teórico:

I. LA CEMENTACIÓN DEL COBRE POR MEDIO DEL FIERRO

La cementación es la precipitación de un metal desde una solución 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 añadido.

En general, mientras mayor sea el potencial de celda de la reacción de cementación, mayor será la tendencia a precipitar impurezas, ya que éstas

4se encontrarán comprendidas con mayor probabilidad, en cierto rango de potenciales, por lo que se verán favorecidas para precipitar en conjunto.

En el caso de la cementación de cobre mediante fierro, junto al cobre precipitan el plomo, estaño, níquel y cobalto que se encuentran presentes en solución, contaminando el producto. De igual modo, cualquier impureza insoluble presente en el fierro, Como los carburos, también contaminará el producto.

La cementación en fase líquida presenta las siguientes ventajas:

La reacción se produce con gran rapidez.

El precipitado puede separarse con facilidad sin contaminación.

Se puede reciclar la solución gastada final y proceder a devolverla a su estado reducido anterior con algún otro proceso sencillo.

Presenta una gran economía de espacio y de costos de operación.

1. CEMENTACIÓN DE COBRE CON CHATARRA DE FIERRO

La cementación del cobre con chatarra es una técnica muy utilizada en la industria minera de mediana y pequeña escala para recuperar el metal que se encuentra en las soluciones acuosas ricas provenientes de la lixiviación.

La implementación de procesos de sedimentación requiere una inversión menor a la requerida para las plantas tradicionales de SX (extracción por solvente)-EW (electro obtención). No obstante, el uso de SX-EW es en la actualidad una operación muy utilizada, fundamentalmente porque no requiere de un proceso de fundición de cementos.

Una vez obtenidas las soluciones de lixiviación ricas en cobre, éstas son sometidas al proceso de cementación con hierro haciendo uso de las técnicas y alternativas que se indican a continuación.

Técnicas:

2. PRECIPITACIÓN CON BATEAS O CANALETAS GRAVITACIONALES

Este es el sistema más antiguo para la cementación de cobre y se basa en el uso de recipientes o bateas hechas de hormigón con fondo de madera. La base de estas bateas tiene una pendiente de 2%, lo que permite el escurrimiento de las soluciones desde una punta hacia la otra.

En cada una de las bateas se adiciona permanentemente chatarra de hierro, y desde el extremo de mayor altura, se alimentan en forma continua las soluciones ricas en cobre.

De esta forma y por efecto de la pendiente de la batea, las soluciones escurren hacia el extremo de menor altura, manteniendo un contacto permanente con la chatarra, logrando que se produzca la cementación.

5Cabe recordar que por efectos de eficiencia del sistema, se requiere un flujo continuo y una velocidad de escurrimiento suficiente para que el consumo de chatarra no aumente, ya que a mayor tiempo de cementación, aumenta considerablemente los requerimientos de chatarra.

La recuperación de cobre mediante este sistema alcanza alrededor de un 80 – 85%, obteniéndose un producto bastante sucio, debido a la contaminación con chatarra.

3. PRECIPITACIÓN CON EQUIPOS ROTATORIOS DISCONTINUOS

Estos equipos fueron desarrollados en Alemania en la década del 60, y se les conoce como "fall-trommels". En Chile, fueron utilizados en la Mina La Cascada entre los años 1972 y 2000, y en Mantos Blancos desde 1991 a 1996.

Cada reactor de estos equipos está formado por una botella de acero cilíndrica, cerrada y con un extremo semi-esférico. Su capacidad alcanza a los 33 metros cúbicos 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 rotación que mantienen los camiones que transportan cemento.

La gran ventaja de estos reactores en relación al uso de las bateas, es que logran mantener la chatarra en movimiento permanente, con lo que el cobre depositado se despega continuamente, generando nuevas superficies de precipitación y pudiendo así alcanzar grandes rendimientos.VENTAJAS DE LA LIXIVIACION

>El metal de interés se puede obtener de manera selectiva y en forma muy pura.

>La ganga permanece prácticamente inalterada.

> Los procesos siderometalúrgicos se realizan a bajas temperaturas.

>Alto grado de recuperación de metales.

>Bajo impacto ambiental.

3.DESVENTAJAS DE LA LIXIVIACION

>Pequeñas cantidad de impurezas en etapa de SX.

>Naturaleza corrosiva de los solventes empleados.

>Costo relativamente elevado en la energía utilizada EW.

AGENTES LIXIVIANTES

Los más utilizados: Ejemplos:

>Ácido sulfúrico.

6>Sulfato férrico

>Ácido clorhídrico.

>Amoniaco

>Hidróxido de sodio

>Ácido nítrico

FACTORES QUE DEPENDEN LA LIXIVIACION

>Tamaño de partícula.

Tiempo de contacto.

a. LIXIVIACIÓN IN SITU

Se utiliza para menas de ley baja. La inversión es mínima.

b. LIXIVIACIÓN EN BOTADEROS

Se utiliza para menas de ley baja. La inversión es mínima.

c. LIXIVIACIÓN EN BATEAS O PERCOLACIÓN

Se utiliza para menas de ley media-alta. La inversión es media-alta.

d. LIXIVIACIÓN EN PILAS O COLUMNAS

Se utiliza para menas de ley baja-media. La inversión es media.

e. LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN

La lixiviación por agitación es un tipo de lixiviación en la que se agita una pulpa formada por partículas finas y reactivos. Se utiliza para menas de alta ley o cuya especie útil es de alto valor comercial, debido a los grandes costos de inversión. Su objetivo es tener recuperaciones más altas en tiempos más cortos. Usualmente se utiliza para lixiviar calcinas de tostación y concentrados, y es empleada en la extracción de cobre, oro, plata, entre otros.

CONTROL DE CALIDAD

Para una adecuada medición del pH se recomienda la siguiente secuencia de análisis:

Calibrar el equipo en el intervalo de medición adecuado

Leer el lote de muestras

7 Leer una muestra por duplicado por cada 10 muestras

Leer una solución amortiguadora de pH conocido por cada 10 muestras, para verificar la calibración del potenciómetro

Terminar el análisis leyendo una solución amortiguadora de pH conocido

4.- EQUIPOS Y MATERIALES

>1 Erlenmeyer de 500 ml

>1 Fiola de 250 ml.

>1 Fiola de 1000 m.

>2 Buretas de 50 ml.

>2 Pipetas graduadas.

>1 Bureta.

8>2 Vasos de 250 y 500 ml.

>Soporte Universal y porta embudos.

>Papel filtro N° 41 y 42

>2 Embudos de vidrio

>Bombilla de jebe.

>Equipo de agitación mecánico (saber), rodillos de molino, etc.

5.-REACTIVOS E INSUMOS:

Solucion sulfato de cobre CuSO4 de lixiviacion (PLS)

Decahidratado de carbonato de sodio Na2CO3 10(H2O)

Acido sulfuric (H2SO4)

Anaranjado de metilo

Papel filtro N° 41 o 42

Fierro en polvo, viruta de fierro

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6.-PROCEDIMIENTO EXPERMIENTAL:

a. Instalar los materiales y preparar los reactivos para el control de la

acidez, inicialmente se determina la acidez de la solucion por

duplicado.

b. Mantener el PH de 2

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c. Medir un volumen de 250 ml y/o 100 ml de solucion rica y colocando

en el matraz vaso o botella segun el metodo de ajitacio.

d. Pesar una cantidad de Fierro que dependera del contenido de cobre y

acido en la soluciuon, lo que explicara el procedimiento.

11e. Agregar el Fe e iniciar la agitacion control de tiempo.

f. Determinar la acidez a los 15, 30 y 45 minutos, dejando de ajitar por

un tiempo de 3 minutos.

TIEMPO DE

AJITACION

15 minutos 30 minutos 45 minutos

CONTROL DE

ACIDES POR

PH

2 2 2

INCREMENTO

DE

SOLUCION

DE H2SO4

NINGUNA NINGUNA NINGUNA

g. Muestrar con una piseta y extrer el solido. (Nota: determinar la

concentracion de acido sulfurico segun la practica adquerida.

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h. No adicionar: acido ni agua.

i. Al finalizar decantar y filtrar la muestra.

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j. Secar y pesar el cemento obtenido, (intentar retirar los remanentes

de Fierro con un iman y volver a pesar).

k. Medir el volume de la solucion barren.

l. Efectuar el balance metalurgico con los datos de ensayos de solucion

y cemento que se entregara.

E. Obtención del cemento de cobre

A los 164 ml, peso de 154,036 gr de solución rica, le agregamos 2,5g de polvo de Fe (para reducir el cobre) y lo agitamos por un periodo de 15, 30 y 45 minutos, en cada tiempo se controlo el pH este se encontraba en 2. Después de la agitación dejamos reposar y se observa la formación de un precipitado rojizo (cemento de cobre) en el fondo de la cuba. La reacción que ocurre es la siguiente:

CuSO4+Fe→FeSO 4+Cu↓

Retiramos el precipitado por decantación y lo colocamos en un vaso precipitado. Luego lo dejamos secar obteniéndose un peso de 2,7 gr.

14 La solución rica tiene un peso de 147,84 gr.

Ley promedio deCu=Wi−Wf ×100 %

Wi=%de impurezas

Wi = 154,036 (solución rica) + 2,5 gr de Fe. = 154,036Wf = 147,84 + 2,7 del residuo = 150,54

Ley promedio deCu=154,036−150,54×100 %

154,036=2,2 %de impurezas

Ley promedio deCu=97.8 %

F. Determinación de la cantidad de ácido sulfúrico remanente en la solución

Tomamos una parte de la solución azul- verdosa con la ayuda de un vaso precipitado, seguidamente procedemos a su filtración obteniéndose una solución turquesa (solución rica) que luego será titulada con Na2CO3.

Para determinar la cantidad de ácido en la solución rica se requiere una solución de Na2CO3 utilizando como indicador naranja de metilo.

Se extrae una alícuota de 2 ml de la solución rica y se diluye con agua, como indicador le agregamos 2 gotas de naranja de metilo (viraje: de rojo a naranja).

Titulamos con el Na2CO3.0,2 N Repetimos la titulación por triplicado para medir la cantidad de ácido presente

en la solución, los resultados obtenidos y la concentración de ácido es:

CONCENTRACION H 2SO 4 gr / l=16.4mlX 1000 X 0 ,00491.03 X 164ml

Realizando los cálculos correspondientes tenemos que la concentración de acido sulfúrico es de 0,48 gr/l

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6.CUESTIONARIO:

1. Es possible la tecnica y economicamente efectuar la cementacion de cobre con zinc en polvo ¿porque?

Se estudió la cementación de cobre con polvo de zinc desde soluciones con tiosulfato y amoniaco, evaluando la influencia de las siguientes variables: concentración de tiosulfato, concentración de amoniaco, pH, concentración de cobre y concentración de zinc. Los resultados Han permitido establecer la gran importancia que tiene, en Este proceso, la relación amoniaco/tiosulfato y cómo la presencia de impurezas como cobre y zinc inhiben el proceso de cementación.

2. A nivel industrial que tipo de chatara se utiliza.

3. Que contaminantes o impurezas contiene el cemento de cobre obtenido.

A partir de soluciones obtenidas de procesos de, lixiviación y Extracción por cementacion se Han reaccionado con partículas de Hierro obteniéndose cementos de cobre de alta calidad los cuales nos han permitido encontrar mejores tendencias de Cementación.

4. Describa los siguentes tipos de equipos que se emplean en la concentracion a nivel industrial:

Tostión previa Del mineral: separación parcial Del hierro, se elimina parte Del azufre. Se hace en horno reverbero y se basa en los dos hechos siguientes:

El azufre tiene mayor afinidad para el cobre que separa el hierro.

El oxígeno tiene mayor afinidad para el hierro que separa el cobre.

Fusión: para obtener una mata, que hace pasar toda la masa metálica a estado liquido, produciendo reacciones químicas. De esta manera se separa la escoria procedente de la Ganga y el oxido ferrico formado por la

16tostación. Para obtención de una mata con 35 % de Cu: El producto de la tostión precedente se funde en presencia de sílice, SiO2:

La sílice se combina con el óxido de hierro para dar silicato de hierro.

La Ganga pasa al estado liquido.

La mata es un mineral de cobre enriquecido, con 35 % de Cu, y contiene también los metales preciosos.

Conversión de la mata en cobre bruto. Conversión de la mata en cobre bruto. La operación tiene dos fases:

Fase: La mata fundida se introduce en un convertidor que no se envía el viento a través de la masa fundida y se oxida inmediatamente el hierro, transformándose el oxido ferroso en silicato por adición de sílice.

Fase: Se cuela la escoria y se vuelve a soplar. La temperatura se mantiene. El cobre oxidado reacciona sobre el sulfuro. Los metales preciosos pasan al cobre bruto o cobre Negro. El cobre bruto se cuela en placas.

Afino: Se realiza en horno de cuba, en horno eléctrico o en horno de reverbero, para los concentrados finos, calentando a una temperatura de 1100ºC con el fin de obtener matas. El horno de Cubas se utiliza preferiblemente para obtener cobre Negro, que es apartir de de la fusión de chatarra. El afino Del cobre bruto en el principio Del ánodo soluble.

7.CONCLUSIONES:

Se concluye que el pH y la concentración del ácido sulfúrico influyen significativamente en la extracción de cobre, lográndose altas extracciones de cobre muy similar a los ácidos inorgánicos.

A una granulometría de 95%-#10, con 33% sólidos, agitación mecánica durante (30-60-90) minutos, con pH 3 y concentración de ácido sulfúrico y % de extracción de cobre

7. SUGERENCIAS:

Se recomienda hacer pruebas de electrodeposición directa de las soluciones cargas con oxido de cobre, buscando optimizar la variable de electrodeposición y analizar la pureza del cobre depositado

8. DIAGRAMA DE FLUJO:

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9.-BIBLIOGRAFIA:

http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidacion.del.cobre. http://www.buenastareas.com/ensayos/2175466.html http://www.slideshare.net/andresfgc/cationes_2 http://vidaingenuosa.wikispaces.com/file/view http://www.wikipedia.com