EVALUACIÓN DE ACIDEZ EN LA LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE 1. OBJETIVOS
Emplear la lixiviación de un mineral oxidado de cobre por la técnica de agitación.
Evaluar y determinar la acidez de la solución, gasto del titulante, consumo de ácido, así como la adición, para distintos tiempos.
Cuantificar el consumo neto de ácido, así como también el ácido no reaccionado al final del proceso.
Determinar el porcentaje de la extracción de cobre acumulada, a partir de una ley de cabeza, la cual se va a calcular.
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1.
Lixiviación por agitación:
La lixiviación por agitación es uno de los métodos más utilizados en el cual se requiere que el mineral requiera una granulometría adecuada para una mejor recuperación. Se recurre a la agitación mediante burbujeo o bien a la agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión hasta que se logra la disolución completa, siendo el tiempo de contacto de los sólidos con la solución del orden de horas comparado con el proceso de lixiviación en pilas que requiere meses.
2.2. Variables de control: 2.2.1.
Granulometría
El grado de molienda debe ser lo suficiente para exponer, por lo menos partialmente, la superficie del mineral valioso a la acción de la solución lixiviante. Depende del tipo de mineral y de sus caracteristicas mineralogicas. Debera considerarse un tamaño tal que no contenga un exceso de gruesos (> 2 mm) que produzca problemas en la agitación (embancamiento, (embancamiento, aumento de la potencia del agitador) y que por otra parte, no contenga un exceso de finos (menos de 40% <75 micrones), que dificulten la separación sólido-líquido posterior de la pulpa.
2.2.2.
Tiempo de lixiviación La economía del proceso de lixiviación es función del grado de disolución o porcentaje de extracción del mineral valioso. Sin embargo, esto no es tan importante como el tiempo necesario para una extracción aceptable, es decir la velocidad de disolución.
2.3.
Utilidad y aplicaciones:
Es generalmente aplicado en la lixiviación de minerales oxidados de cobre, generalmente en la calcopirita ya que abunda en mayor proporción en la litósfera. Pero también es aplicado en minerales refractarios, los cuales contienen oro y plata. Es importante evaluar la acidez que se aplica al proceso debido que condicionará los equipos de la planta, regulando costos y mantenimiento de los mismos.
3. PROCEDIMIENTO 3.1.
Equipos y materiales: Mineral de cobre oxidado (- 100m) Reactivos: H2SO4 , NaCO3 , anaranjado de metilo Reactivo precipitante: KOH 2N Vaso precipitación 1000mL Matraz de Erlenmeyer 500cc Fiola de 250mL, 1000mL Bureta de 50mL Embudo de vidrio con vastago largo Pipeta graduada de 10mL Propipeta Pizeta Soporte universal Aro con nuez Espátula Papel de filtro #42 Equipo de agitación de agitación magnética Equipo de pulverización Plancha eléctrica Estufa eléctrica Balanza
Lixiviación de minerales oxidados de cobre
Pulverizar
150g
de
mineral durante 1min.
Preparación de reactivos: H2SO4 9g/L.
Para acidez 10g/L, diluir 2,8cc de H2SO4
Corregir la solución de ácido, haciendo uso de la valoracion.
|nstalar el equipo de agitación. -
Dilución : 3/1 Reajuste de ácido: cada 15 min.
Acondicionar
el
mineral.
Iniciar
el
proceso
de
agitación. Cada
15
min.
Extraer
25mL de la muestra de Control de ácido
lixiviación y realizar el proceso
Calcular la adición de H2SO4 y reajustar la acidez inicial.
Análisis cuantitativo de cobre en el PLS extraído
de
titulación.
Determinar el ácido libre
Disponer de 10mL de PLS en un vaso precipitado y adicionar 50mL de agua.
Llevar el vaso precipitado a la estufa eléctrica, está debe estar a 300C°.
Cuando este caliente agregar 10 ml de KOH, cuan do haya un cambio de color llevar a la estufa eléctrica.
Después de 1 minuto sacar el vaso y agregar 10mL más de KOH y dejar que termine de precipitar (el precipitado de color negro -café)
Armar el equipo de filtración e iniciar con la operación (pesar el papel filtro).
Llevar el papel filtro con el precipitado a la plancha eléctrica y secar.
Una vez seco calcular la cantidad de cobre presente en el precipitado.
4. CÁLCULOS Y RESULTADOS 4.1. Solución de ácido sulfúrico:
Para una concentración de 10 g/L del ácido sulfúrico realizamos el siguiente cálculo: Si: - Densidad es: 1,84 g/cc
1,84 1 9 = 4.89 Entonces:
4.89 97% 100% = 5.04 Para tener una concentración de ácido sulfúrico de 9 g/L necesitamos 5,04 centímetros cúbicos y diluirlo en 1 litro de agua, sin embrago para la realización de este experimentos se preparó solo ½ L, entonces solo se usa 2,52 cc.
4.2. Balance metalúrgico de la prueba de lixiviación
Condiciones:
Dilución (L/S) = 3/1 Peso del mineral (g) =150 H2SO4 + H2O (g/L) = 450
Tiempo (min)
Gasto de Na2CO3 (cc)
Acidez solución (g/L)
Consumo acido (g/L)
Adición (g)
H2SO4 (cc)
Adición de agua (cc)
0
0
8.84
0
2.52
1.36
0
15
26
5.09
3.74
1.73
0.94
24.06
30
32
6.27
4.23
0.51
0.27
24.73
45
41
8.03
5.14
0.76
0.41
23.59
∑=5.52
Cálculo de ácido no reaccionado:
Acido no reaccionado=0.450L×8.03 Lg Acido no reaccionado = 3.61g
Cálculo de consumo de ácido neto:
Consumo de ácido neto = consumo total de ácido ácido no reaccionado Consumo neto de acido = 5.52 3.61 = 1.91 g k × TM =1.5×10− 150× k =1.91×10− 1.91g× k Consumo neto de acido = ,× =12.73 .× TM El resultado obtenido 12,73 kg/TM, nos muestra a cantidad de ácido que ha acumulado de ácido rica vs. tiempo: Grafico reaccionado encomparativo la lixiviaciónentre y queconsumo se obtuvo como la solución de cobre (PLS).
Consumo de acido vs. tiempo 6 ) 5 L / g ( o 4 d i c a e 3 d o m2 u s n o C 1
0 0
10
20
30
40
50
tiempo (s)
Según la gráfica anterior, se observa que a medida que el tiempo transcurra, el consumo acumulado de ácido aumenta, dando así una relación directa con el tiempo.
4.3. Ensayes de control de cobre
Cálculo de la Ley de cabeza: Para nuestro grupo la ley de residuo es de 0.30% Cu, pero para realizar los cálculos, se tiene que, hallar la ley de cabeza. Para eso se debe llevar todas las unidades a gramos de tal manera que se obtenga una cantidad total de gramos de cobre y dicho cálculo sería la ley del mineral en todo el proceso. Sabiendo que el volumen es de 0.450 L.
t(min)
Cu(gr/L)
Cu (g)
00
00
00
15
1.55
0.69
30
2.05
0.92
60
2.07
0.93
90
2.26
1.12
120
2.38
1.07
∑=4.73
Luego, se procederá calcular la cantidad en gramos de cobre en la muestra mineral de 150 g. 150 g 100% X 0.30% X = 0.45 g
Se sumaran el peso del residuo y la sumatoria de la extracción de Cu. Cu (g) = 4.73 g (extracción) + 0.45g (residuo) Cu (g) = 5.18 g
Entonces: 150g 100% 5.18g X% X = 3.45% Cu
La Ley de cabeza de cobre es 3.45 %
Calculo del porcentaje de extracción de Cu:
Para tiempo 15 min: 150-----------100 % x----------- %
1.55g/L
× 0.450 L
=0.6975 g Cu
×100 %= . .
%Cu= 64.51%
x= 3.543g
De la misma manera se realizarán los cálculos para cada tiempo propuesto, y hallar el % de extracción acumulada de cobre para cada uno de ellos.
t(min)
Cu(gr/L)
Cu (g)
% de extracción acumulada de Cu
00
00
00
00
15
1.55
0.69
64.51
30
2.05
0.92
48.78
60
2.07
0.93
48.31
90
2.26
1.12
44.25
120
2.38
1.07
42.02
∑=4.73
Gráfico comparativo entre la extracción acumulada de cobre y tiempo
% de extracción de Cu vs. tiempo 25 e r b 20 o c e d 15 n o i c c a r 10 t x e e d 5 %
0 0
20
40
60
80
100
120
140
Tiempo (s)
Según la gráfica, se puede decir que a medida que transcurre el tiempo el porcentaje de extracción de cobre aumenta, es decir que se va obteniendo más cobre, por ejemplo para 120 min se obtendría 20.69 % de cobre, la cual la relación entre la extracción y tiempo es directamente proporcional.
4.4. Análisis cuantitativo de cobre Datos de laboratorio:
Volumen de PLS
10 mL
Densidad del PLS
1.202 g/mL
Masa del crisol de porcelana
78.70 g
Masa papel filtro
0.98 g
Masa de CuO + masa de papel de filtro
1.96
Cálculos teóricos:
-
Factor gravimétrico:
fg =
-
fg = (.. +)
fg=0.798
Masa medida de CuO:
masa CuO = masa registrada (masa crisol masa papel filtro) masa medida de CuO=80.66(78.700.98) masa medida de CuO = 0.98 -
Error de balanza: Error:
±0.1g
Por lo tanto, con las condiciones de la balanza:
masa medida de CuO = 0.97
-
Masa buscada de Cu:
masa buscada de Cu = masa medida de CuO × fg masa buscada de Cu = 0.97 × 0.798 masa buscada de Cu = 0.775g -
Masa de muestra inicial:
masa δS = volumen S
masaS =1.202 × 10 mL masaS =1.202g -
Porcentaje de Cu en la muestra PLS:
×% %Cu=
×% %Cu= ..
%Cu=6.45 …. Gpl=77.5
5. OBSERVACIONES
Se observó que en el tiempo 30 , al momento de lixiviar el consumo de ácido fue 0, ya que se gastó todo , debido a que al reponer H 2SO4 en el tiempo 15 se agregó 1 ml, la cual fue redondeado y por ello nos salió 0 .
Se observó que el ácido sulfúrico (H2SO4 (ac)) acidifico al mineral de una manera muy rápida, por la cual se vio el CUSO 4 instantáneamente.
También se observó que el mineral se encontraba bien liberado gracias al pulverizador, la cual ayudo a lixiviarse de una manera muy rápida.
Se observó en el producto lixiviado que no solamente habíamos extraído el Cu sino también estaba presente el hierro, comprobándolo por los colores.
Se observó que los reactivos utilizados en la titulación, que fueron el NaCO 3 (ac) que es una base débil y el H 2SO4 (ac) con lo que se tituló, es un ácido fuerte, se
tomó en cuenta que el punto de equivalencia del pH va ser ácido, por ello el pH va a medir < 7, la cual fue favorecida para la lixiviación para acidificar al mineral.
6. CONCLUSIONES
La lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes más altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solución lixiviante. Entonces concluimos que esta técnica que se emplea para lixiviar minerales con leyes altas con un tiempo de tratamiento de horas haciendo uso de agitadores mecánicos que son impulsores colocados en el interior del para que la velocidad de agitación sea suficiente alta para mantener los sólidos en suspensión, para que no decanten, velocidad de agitación favorecer la cinética de la reacción.
Se concluye que cuanto más tiempo se realiza la lixiviación, si la concentración de acidez es de 9g/L, el ácido final no reaccionado es de 3.61 g, así entonces el consumo neto de ácido que se obtuvo después del proceso de lixiviación es de 12.73 kg/TM además para una ley de cabeza de 3.45% se determinó el porcentaje de extracción de cobre, siendo así el valor máximo obtenido 44.02% para 120 min.
Se determinó el porcentaje de cobre que hay en 10 ml extraída de la solución rica (sulfato de cobre) mediante el uso de un reactivo precipitante (hidróxido de potasio) de tal manera que el porcentaje de cobre obtenido es de 6,45%.
7. RECOMENDACIONES
Siempre se recomienda leer las hojas MSDS para conocer la información necesaria de los reactivos con los que se trabaja y saber cómo actuar ante una medida de primeros auxilios.
Siempre revisar que los reactivos se encuentre en un excelente estado para que así se pueda realizar un buen laboratorio, obteniendo % de errores mínimos y coincidan al dato teórico.
Se debe inspeccionar que los equipos y aparatos deben estar en perfectas condiciones de uso para poder trabajar adecuadamente y no tener errores altos-
Se debe de saber utilizar los equipos ya que nos pasó en el pulverizador en el momento de comenzar a retirar el mineral, no se se limpió adecuadamente y hubo pérdidas de mineral.
Es necesario vestir obligatoriamente los implementos de seguridad: bata de algodón, zapatos cerrados, gafas de seguridad y guantes, así podamos prevenir posibles accidentes como: salpicaduras de reactivos, etc.
