09- Curvas de Polarización

Universidad de Atacama Facultad de Ingeniería Departamento de Metalurgia

Curvas de Polarización Aplicadas en:

+2

Cu con Fe -

Au(CN) 2 con Zno Realizado por: Evert Aguilera H.

Jorge Gajardo A.

Cementación Técnica que consiste en las reducción directa de un ion metálico al estado metal por un metal más electropositivo que el metal que se quiere reducir. Muchos de estos procesos hidrometalúrgicos recuperan los iones metálicos de valor, de soluciones de lixiviación, por reducción directa: as objeto de obtener un precipitado o cemento final comercial. En otros procesos de purificación, se busca en precipitar desde soluciones ricas, los cationes no deseables a los tratamientos posteriores que requiera la solución.

Escala Normal de Potenciales Eo (volts)

Metales más nobles

2 1.7 1.23 1 0.9 0.77 0.34

0 -0.25 -0.44 -0.76

Au+/Au O2/H2O Ag+/Ag Fe3+/Fe2+ Cu2+/Cu

Más difícil de pasar los iones a la solución. Más fácil de depositar

H+/H2

Ni2+/Ni

Fe2+/Fe Zn2+/Zn

-1

-1.7 -2 -2.4 -3

Al3+/Al

Metales menos nobles

Mg2+/Mg

Más fácil de pasar los iones a la solución.

Li+/Li

Más difícil de depositar

Curva de Polarización Cuando circula una corriente corriente I a través del electrodo, el potencial del electrodo E depende de la corriente I que circula y se establece en todo momento momento una relación E = f(i) llamada Curva de Polarización. E (mV) Reacción Catódica Ox.+ ē => Red.

Reacción Anódica Red. => Ox.+ ē

E termodinámico = ETH Sobrepotencial catódico E medido i (E) medido

I (mA)

Curva de Polarización Si en una solución existe solamente una reacción responsable de potencial de equilibrio, al aplicar una potencial E mayor E TH del electrodo, se perturbara el equilibrio dado que el potencial E favorecerá el sentido anódico de la reacción e inhibirá la reacción en sentido catódico. La diferencia entre el potencial aplicado y el potencial del equilibrio es llamada sobretensión por transferencia de carga.

(i)

= E(i) – E(i) – ETH

Donde: : sobretensión sobretensión por transferencia transferencia de carga. la sobretensión anódica será de signo positivo. la sobretensión catódica será el signo negativo. 

Polarización por transferencia de carga

E > ETH η>0

ia

Me+2

ic

E = ETH η=0 i i neta = 0 c

ia

E < ETH η<0

ia ic

i neta > 0

(anódica)

ia = - ic = io densidad de corriente de intercambio

Me+2

i neta < 0

(catódica)

La longitud de la flecha representa la magnitud de la densidad de corriente (amp/m 2)

Formas de las Curvas de Polarización

e

ETH

i 1.- Reacción infinitamente rápida en ambos sentidos (Sist. Reversible) R eversible)


e

ETH

i 2.- Reacción rápida en ambos sentidos


e Reacción más lenta

i 3.- Reacción más lenta


e

(ηm)a ETH

(ηm)c

i 4.- Reacción Reacción lenta en en dos dos sentidos sentidos


e

(ηm)a

ETH

i 5.- Reacción lenta en un solo sentido

Reacciones del Cu con el Fe (Chatarra)

Cu+2 + 2e => Cu Fe => Fe+2 + 2e

E = 0.34 volt. E = - 0.44 volt.

Cu+2 + Fe => Cu + Fe+2

ETH = 0.78 volt.

Curva de Polarización del Cu con el Fe (Chatarra) E (V) Cu => Cu+2 + 2e

Cu+2 + 2e => Cu

0.34

Fe =>

Fe+2 + 2e => Fe

-0.44

Fe+2

+ 2e

I (A/m)

Reacciones de la Cianuración Reacción de disolución del oro por el cianuro, conocida como la ecuación de Elsner (1850)

4

Au+

+8

CN-

+ O2 + 2H2O

4 Au

(CN) + 2

4 OH-

La reacción de oxidación del oro en medio cianuro, que se produce en un sitio anódico, de polaridad negativa:

Au+ + 2 CN -

2

Au (CN) + ē

EO = - 0,6 v

La reacción de reducción del oxigeno disuelto en la solución, que se produce en un sitio catódico, de polaridad positiva:

O2 + 2H2O + 4 ē

4 OH -

EO = 0,4 v

Disolución del oro Solución Zona catódica

O2

O2 + 2H2O + 4 ē

4 OH OH -

ē Zona anódica Au (CN) Au+ + 2 CN -

-

Au (CN) + ē 2

CN -

2

Curvas de Polarización e O2 + 2H2O + 4 ē

4 OH 0,4 v

O2

i (A/m2)

Au+

+ 2 CN

-

-

Au (CN) + ē 2

- 0,6 v

Cementación con Zn

O

(metálico)

Proceso para para la recuperación de oro metálico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elusión del carbón activado. Este también se aplica directamente a la solución proveniente directamente de la etapa de lixiviación cuando: 

Los minerales contienen mucha plata (Ag), la que saturaría rápidamente el carbón activado. 

Minerales con altos contenidos de arcillas u otras especies que interfieren con la adsorción sobre el carbón activado. 

Operaciones a pequeñas escalas

Comportamiento anódico del Zinc El Zinc se disuelve en solución según la siguiente semi reacción para formar un complejo estable con el cianuro:

Zn + 4 CN

-

Zn(CN)

- 2 4

+2ē

Semi - reacción catódica del oro que acompaña a la oxidación del Zinc -

Au (CN) 2 + ē

Au + 2 CN -

Ecuación Global -

2 Au (CN) + Zn 2

2 Au + Zn (CN) - 42

Formación de zona de pasivación

Precipitación del oro sobre el zinc CN

Au (CN) -

CN

-

-

2

CN

CN

-

-

ē

Depósito de oro

ē

CN

Partícula de Zinc

CN

CN CN

-

-

--

-

Zn (CN)

-2 4

Curva de polarización del Au, Zn con O 2 O2 + 2 H20 + 2 ē

eTH

H2O2 + 2 OH-

Au + 2 CN iOx eTH

Au(CN)- + ē 2

Au(CN) - + ē 2

Au por O2

Zn + 4 CN

-

Au + 2 CN -

eTH

iRed

Au(CN)

2

iOx

iOx Zn por O2

Zn(CN)

-2 4

+2ē

09- Curvas de Polarización

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