Cementacion Del Cobre

I.

TITULO:

CEMENTACION DEL COBRE

II.

OBJETIVOS: 1. Experimentar con la lixiviación de minerales de cobre que es la primera etapa de los procesos hidrometalúrgicos para la producción de cemento de cobre y de cobre electrolítico electro depositado (cobre electro won) 2. Obtención de cemento de cobre por precipitación química utilizando ierro met!lico" su relación con la serie electromotriz de los metales y con la electrólisis de metales en solución#

III.

FUNDAMENTO TEORICO: Proceso de cemen!c"#n $a cementación es la precipitación de un metal desde una solución acuosa" que se produce por eecto de la presencia de otro metal# En este proceso el metal precipitado usualmente se deposita o %cementa% sobre el metal a&adido# El proceso se basa en el potencial de electrodo que tengan los metales involucrados# El metal con potencial de electrodo m!s alto" tiene mayor tendencia a la oxidación" y pasar! a la solución desplazando al metal que tenga un menor potencial positivo# Esto ocurrir! de esta orma siempre y cuando las soluciones sean diluidas y el ión del metal no est' ormando compleo# uando hay compleos involucrados" los datos de potencial de electrodo pueden cambiar dr!sticamente# En general" mientras mayor sea el potencial de celda de la reacción de cementación" cementación" mayor ser! la tendencia a precipitar impurezas" ya que 'stas se encontrar!n comprendidas comprendidas con mayor probabilidad" en cierto rango de  potenciales"  potenciales" por lo que se ver!n ver!n avorecidas para para precipitar en conunto# conunto# *or eemplo" en el caso de la cementación de cobre mediante ierro" unto al cobre coprecipitan el plomo" esta&o" níquel y cobalto que se encuentran  presentes en solución" contaminando contaminando el producto# producto# +e igual modo" cualquier cualquier impureza insoluble presente en el ierro" como los carburos" tambi'n contaminar! el producto# En la cementación de platino y paladio con zinc" es mayor la amenaza de coprecipitaciones y de posterior contaminación del  precipitado, en estos estos casos la selectividad del proceso proceso es m!s baa y la contaminación puede resultar inaceptable#  La cementación en fase líquida presenta las siguientes ventajas: ventajas: • •

la reacción se produce con gran rapidez# el precipitado puede separarse con acilidad sin contaminación#

•

•

se puede reciclar la solución gastada inal 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#

omo precaución" debe mantenerse siempre aleado el ingreso de oxígeno al reactor de cementación" para evitar reacciones competitivas que reduzcan la eectividad del agente precipitante#

Cemen!c"#n de co$re con c%!!rr! de &"erro $a cementación del cobre con chatarra es una t'cnica muy utilizada en la industria minera de mediana y peque&a escala" para recuperar el metal que se encuentra en las soluciones acuosas ricas provenientes de la lixiviación# $a implementación de procesos de sedimentación tiene una menor inversión respecto a las plantas tradicionales de -. (extracción por solvente)/E0 (electro obtención)# 1o obstante" el uso de -./E0 es hoy en la actualidad una operación muy utilizada y que ha reemplazado en aenas mineras a gran escala" undamentalmente porque no requiere de un proceso de undición de cementos# 2na vez obtenida las soluciones de lixiviación ricas en cobre" 'stas son sometidas al proceso de cementación con ierro haciendo uso de las t'cnicas y alternativas que se indican a continuación#

Prec"'"!c"#n con $!e!s o c!n!(e!s )r!*"!c"on!(es Este es el sistema m!s antiguo para la cementación de cobre" se basa en el uso de recipientes o bateas hechas de hormigón con ondo de madera# El ondo de estas bateas tiene una pendiente de 34" de manera de obligar el escurrimiento de las soluciones desde una punta hacia la otra# En cada una de las bateas se adiciona permanentemente chatarra de ierro" y desde el extremo de mayor altura" se alimenta en orma continua las soluciones ricas en cobre# +e esta orma y por eecto 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# abe recordar que por eectos de eiciencia del sistema" se requiere un luo continuo y una velocidad de escurrimiento suiciente para que el consumo de chatarra no aumente" ya que a mayor tiempo de cementación" aumenta considerablemente los requerimientos de chatarra# $a recuperación de cobre mediante este sistema alcanza a alrededor de un

56/574" obteni'ndose un producto bastante sucio" debido a la contaminación con chatarra#

Prec"'"!c"#n con e+,"'os ro!or"os d"scon"n,os Estos equipos ueron desarrollados en 8lemania en la d'cada del 96" y se les conoce como %all/trommels%# En hile" ueron utilizados en la :ina $a ascada entre los a&os ;<=3 y 3666" y en :antos >lancos desde ;<<; a ;<<9# En estos equipos" cada reactor est! ormado por una botella de acero cilíndrica" cerrada y con un extremo semi/es'rico# -u capacidad alcanza a los ?? metros cúbicos y tiene un ee inclinado a unos 37 grados por encima de la horizontal# ada reactor cuenta con los mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el ee a unas 6"? rpm" similar a la rotación que mantienen los camiones que transportan cemento# $a gran ventaa 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 supericies de  precipitación y pudiendo así alcanzar grandes rendimientos#

Prec"'"!c"#n con e+,"'os ro!or"os con"n,os 8 partir de los dise&os originales de lo alemanes" en los a&os 96 se desarrollaron en hile una serie de reactores cilíndricos" pero horizontales" de diversas dimensiones" inicialmente hechos de madera y con sistemas de movimiento similares a los de un molino de bolas" que giran sobre su ee a una recuencia muy baa" correspondiente a una vuelta por cada ? a 7 minutos# En su interior los cilindros presentan un sistema de protección basado en tacos de madera de ibra larga" como la madera de eucaliptos" colocados uno al lado del otro" con el sentido de la ibra orientada hacia el interior del reactor# 8l humedecerse" la madera se hincha" generando un sello perecto para el líquido contenido# En el manto del cilindro se ubica una compuerta para eectuar el relleno de chatarra cada vez que se inicia un nuevo turno#

IV.

E-UIPOS  MATERIALES: • • • • • • • • •

V.

-ulato de cobre penta hidratado# >alanza# @asos de precipitado# 8gitador magn'tico# Acido sulúrico# *h metro# *ipeta ;6 ml# >ombilla para pipetear# *iseta#

PROCEDIMIENTO: CEMENTACION: *reparar un litro de una solución con 7 gr# Blt# de u" a partir de sulato de cobre penta hidratado grado reactivo" y 36 gramos por litro de acido sulúrico # En un vaso de precipitado de 3 litros# 8plicar agitación al sistema por medio de una barra magn'tica# Cinalmente colocar las l!minas de hierro en solución cuprosa y tomar muestras cada 36 minutos# Detirar las l!minas de hierro# $avar el cobre precipitado# -ecar y pesar ambos" el cobre cementado y las l!minas de hierro# Ciltrar la solución para recuperar cualquier cobre precipitado# -ecar y pesar este cobre" adicion!ndolo al cobre previamente lavado de las l!minas de Ce#

ANALISIS DE COBRE: 1. olocar ;6 ml de solución en un vaso de 376 ml y diluir con agua a ;66 ml# 2. 8dicionar ;6 ml de 1FO para precipitar al hidróxido de Ce# /. Gitular el iltrado con solución est!ndar de H1# $a solución primero ser! azul" luego rosada y cuando se alcanza el punto inal" todo el color desaparece quedando una solución clara# (cualquier hidróxido errico no

removido por iltración deara un color marrón claro narana en el punto inal)# 0. alcular la cantidad de cobre en la solución despu's de 36" F6" 96 minutos#

VI.

RESULTADOS: .1. alcular el porcentae de cobre cementado por el Ce en una hora .

T!$(! N 31 L!m"n! ; 3 ?

4o 5)r.6 F<#6;9 76#6== F<#=57

4& 5)r.6 F=#799 F5#=73 F5#F;3

7re! 5cm26 <#F x F#< <#? x 7#6 <#? x 7#6

*: u-OF I 73O J 3F<#95 +ensidad 3-OF J ;#5?9F gr# Bml 0 u recuperado J F#;?; gr# 0 u-OF# 73O J 36 gr#

T!$(! N 32  5m"n.6 6 36 F6 96

Vo(. ;666 <66 5<6 556

''m 5("ro6 F=9?#F5 9=6#;6 ;6?#77 6#66

0cu sol# J 36gr#I 73O x ;mol u-OF I 73O x 9?#7F gr# u 3I J 7#6< gr# u3I 3F<#95 u-O F I 73O ;mol u-OF I 73O

Res,(!dos: F#;?; x ;66 J 5;#;94 7#6< 7#6< gr# ////////////////////// ;666 ml#   . ////////////////////// <66 ml# . J F#75; gr# u (en <66 ml#) 4u cementado J F#;?; x ;66 J <6#;54   F#75;

Cons,mo e#r"co: u3I I Ce J u I Ce 3I F#75; gr# u x 77#57 gr# Ce J F#63= gr# Ce 9?#7F gr# u 

F#63= gr# Ce J 6#<=7 gr# Ce B gr# u F#;?; gr# u



alculando la constante de velocidad especiica 8 " en cm# Bseg# 8rea total J 3( <#F x F#< ) I 3( <#? x 7 ) I 3( <#? x 7 ) J 3=5#;3 cm 3 /d8 J H8 ( 8 ) dt @ ln 8 J Hat 8o @ 8hora de la tabla 3 podemos hallar las cc inales por la ormulaK ; @; J 3 @ 9=6#;6 x ;666 J  3 x (<66) 3 J =FF#79

;6?#77 x ;666 J  3 x (5<6) 3 J ;;9#?7 6#6x ;666 J 3 x (556) 3 J 6#66

''m C,29 F=9?#F5 =FF#79 ;;9#?7 6#66 8hora hallamos la concentración del u 3IK F=9?#F5 mg# u3I B lt x ;gr# u 3I x ; gr# u 3I J 6#6=F< : ;6? mg# u3I 9?#7F gr# u3I =FF#79 mg# u3I B lt x ;gr# u 3I x ; gr# u 3I J 6#6;;=3 : ? 3I 3I ;6  mg# u 9?#7F gr# u ;;9#?7 mg# u3I B lt x ;gr# u 3I x ; gr# u 3I J 6#66;5? : ? 3I 3I ;6  mg# u 9?#7F gr# u u3I 6#6=F< 6#6;;=3 6#66;5?

8 B 8o ; 6#;9 6#63FF

G (seg#) 6 ;366 3F66

$n 8 B 8o 6 /;#579 /?#=;?

8hora realizamos la graica L$n 8 B 8o vs# GK

/$n 8 B 8o 6 ;#579

-ln(CA/CAo) VS TIEMPO 4 2400; 3,713

3,5 3

      )     o      A 2,5       C       /      A 2       C       (     n 1,5      l    -

1200; 1,856

1 0,5 0

0; 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

TIEMPO

m J (?#3 L ;#7) (;<<6 / <76) m J H8 @

VII.

 

J ;#9?7x;6 /?

;#9?7x;6/?

J H (3=5#;3) J .;;<13=/ ;666

CONCLUCIONES: 1. -e observa el cobre precipitado y la oxidación o solución del ierro# 2. Deportar el peso del precipitado con comentarios sobre el proceso# /. El cobre se oxida pasando a solución en orma de iones (cationes con dos valencias positivas)" la solución es de color azul (sulato de cobre)" los sólidos son est'riles en cobre# 0. $a concentración de cobre en solución es de 3 gr# B$ aproximadamente#

VIII. BIBLIO>RAFIA: 1# El obre :etalurgia Extractiva# 8#H# >iswas y 0#M# +avenport Editorial $imusa 2. idrometalurgia de :etales omunes Meorge +# @an 8rsdale Editorial 2teha

/. Nngeniería Electroquímica #$# :antell Editorial Deverte" -#8# 0# andboo o :ineral +ressing 8rthur C# Gaggart Pohn 0iley and -ons" Nnc# # :etalurgia Extractiva 1o Cerrosa harles >urroughs Mill Editorial $imusa ?# $ixiviación en :ontones# :anual *r!ctico publicado por hester C# :illar @# Extracción en ase líquida Dobert E# Greybal Editorial 2teha

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA

CURSO DE LABORATORIO DE EXTRACITVA I

TEMA: QE:E1G8NO1 +E$ O>DER

PROFESOR:  Nng# 8gusberto ortio

Es,d"!ne:

asta&eda 8maya" esar Eduardo

C"c(o: @NN

TRUJILLO=PER 233