Descripción: Obtención de cobre de una solución rica de PLS en chatarra de hierro.
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Por hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviación selectiva (disolución) de los componentes valiosos de las menas y su posterior recuperación de la solución por diferentes métodos.…Descripción completa
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Es un informe de laboratorio para el área de química inorgánica.Descripción completa
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Resumen del proceso hidrometalúrgico del cobreDescripción completa
Cobre
es una descripcion de un estudio hidrometalurgico basico del cobre a nivel laboratorioDescripción completa
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 eecto 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 compleo# uando hay compleos 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 conunto# conunto# *or eemplo" 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 baa 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 aleado el ingreso de oxígeno al reactor de cementación" para evitar reacciones competitivas que reduzcan la eectividad 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 eecto 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 eectos de eiciencia del sistema" se requiere un luo continuo y una velocidad de escurrimiento suiciente 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 ee inclinado a unos 37 grados por encima de la horizontal# ada reactor cuenta con los mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el ee a unas 6"? rpm" similar a la rotación que mantienen los camiones que transportan cemento# $a gran ventaa 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 supericies 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 ee a una recuencia muy baa" 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 perecto para el líquido contenido# En el manto del cilindro se ubica una compuerta para eectuar el relleno de chatarra cada vez que se inicia un nuevo turno#
IV.
E-UIPOS MATERIALES: • • • • • • • • •
V.
-ulato de cobre penta hidratado# >alanza# @asos de precipitado# 8gitador magn'tico# Acido sulúrico# *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 sulato de cobre penta hidratado grado reactivo" y 36 gramos por litro de acido sulúrico # 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 1FO para precipitar al hidróxido de Ce# /. Gitular el iltrado con solución est!ndar de H1# $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 deara un color marrón claro narana 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 porcentae de cobre cementado por el Ce en una hora .
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 especiica 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 /d8 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
$n 8 B 8o 6 /;#579 /?#=;?
8hora realizamos la graica L$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 (sulato 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