FACULTAD DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES INDUSTRIA DE LA METALURGIA EXTRACTIVA I
INFORME 1 LIXIVIACION DEL COBRE
Nombre:
CALLISAYA CALLISAYA RIGOBERTO
Docente:
Ing. SOLEDAD YANARICO
Semestre:
SEPTIMO
Fecha:
9 de mayo de 2013
Lixiviación de cobre 2013 LIXIVIACION DEL COBRE 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Realizar la lixiviación por agitación de minerales oxidados de cobre (crisocola) con solución de ácido sulfúrico a temperatura constante.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Preparar solución de ácido sulfúrico al 10% en peso.
Triturar y moler el mineral de crisocola hasta malla 20.
Lixiviar por agitación el mineral de cobre a una temperatura constante de 60 °C.
2. FUNDAMENTO TEORICO 2.1 Características de la crisocola La crisocola es un mineral del grupo de los Silicatos, subgrupo Filosilicatos. Es un silicato de cobre hidratado de fórmula (Cu,Al)4H4 (OH)8 Si4O10 ·nH2O), a veces denominado "cobre silíceo". Podemos observarlo formando incrustaciones en la roca, en masas estalactíticas o bien rellenando vetas, con un intenso color verde brillante a azulado. Los ejemplares de mayor pureza, una vez pulidos llegan a ser piedras ornamentales muy apreciadas (wikipedia).
2.1.1 Ambiente de formación La crisocola es una mineral de formación secundaria, se forma en la parte superior de los yacimientos de cobre, la llamada zona de oxidación, por lo que es fácil encontrar la crisocola asociada a otros minerales del cobre como son la cuprita, azurita, malaquita y otros muchos minerales secundarios del cobre, como la limonita. Esta característica hizo que fuera usada por los mineros de la antigüedad como indicador en la superficie de yacimientos de cobre (wikipedia). La Crisocola se encuentra generalmente formando masas Botroidales o redondeadas y cortezas, o obturaciones de venas. Debido a su color claro, a veces es confundido con la turquesa. Entre los lugares con mayores depósitos de Crisocola localizados se encuentran Israel, República Democrática del Congo, Chile, Cornualles en Inglaterra, y Arizona, Utah, Idaho, Nuevo México y Pensilvania en los Estados Unidos. (wikipedia)
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Lixiviación de cobre 2013 2.1.2 Propiedades de la crisocola A continuación se presenta las principales propiedades física y químicas de la crisocola.
Crisocola
General Categoría
Minerales filosilicatos
Clase
9.ED.20 (Strunz)
Fórmula química
(Cu,Al)4H4 (OH)8 Si4O10 ·nH2O
Propiedades físicas
3
Color
Verde a azul, a veces pardo
Raya
Blanca
Lustre
Vítreo a deslucido
Transparencia
Trasnslúcido a opaco
Sistema cristalino
Ortorrómbico
Hábito cristalino
Masivo, nodular o botroidal
Fractura
Concoidea
Dureza
2,5 a 3,5 (escala de Mohs)
Tenacidad
Frágil
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Lixiviación de cobre 2013
Densidad
1,9 a 2,4 (variable hasta >3)
Índice de refracción
nω = 1,460 nε = 1,570
Birrefringencia
+0,110
Propiedades ópticas Uniaxial (+) Solubilidad
Se descompone en ácido clorhídrico
Fluorescencia
No fluorescente Fuente: (wikipedia)
2.2 Conceptos fundamentales de lixiviación 2.2.1 Definición de la lixiviación Es una etapa fundamental en el proceso, que involucra la disolución del metal a recuperar desde una materia prima sólida, en una solución acuosa mediante la acción de agentes químicos. Esta transferencia del metal hacia la fase acuosa, permite la separación del metal contenida en la fase sólida de sus acompañantes no solubles. En la hidrometalurgia del cobre dada su variedad de sustancias sólidas que contienen cobre factibles de beneficiar por lixiviación, complican la extensión de los fundamentos del sistema lixiviante (sólido – agente – extractante – métodos). (scribd, 2009)
2.2.2 Factores Técnicos y Económicos involucrados en un análisis de un proyecto de lixiviación.
ley de la especie de interés a recuperar
reservas de mineral
caracterización mineralógica y geológica
comportamiento metalúrgico
capacidad de procesamiento
costos de operación y de capital
rentabilidad económica.
2.2.3 Materia Prima
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Lixiviación de cobre 2013 Según origen:
Fuentes primarias (menas desde yacimientos)
Fuentes secundarias (desechos de procesos, chatarras metálicas, efluentes de plantas)
Según química:
Cobre Metálico (cobre nativo, chatarras, productos cementación, barros anódicos)
Cobre Oxidado (menas oxidadas, calcinas de tuestas, nódulos marinos polimetálicos)
Cobre Sulfurados (menas sulfuradas, matas cupríferas, productos sulfurados)
2.2.4 Agentes lixiviantes La selección depende de su disponibilidad, costo, estabilidad química, selectividad, producir, regenerar y que permita la recuperación del cobre de la solución acuosa en forma económica. Se clasifican en:
Acido inorgánicos (ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico)
Bases (hidróxido de amonio)
Agentes oxidantes (oxígeno, ión férrico, ión cúprico)
Agentes acomplejantes (amoniaco, sales de amonio, cianuros, carbonatos, cloruros)
2.2.5 principales Reacciones Químicas
Lixiviación en agua CuSO4 = Cu+2+SO4-2
Lixiviación ácida CuO+2H+ = Cu+2+H2O
Lixiviación ácida – oxidante Cu2S+O2+4H+ = 2Cu+2+2H2O+S0
Lixiviación ácida – oxidante – acomplejante
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Lixiviación de cobre 2013 CuFeS2+CuCl2 = 4CuCl+FeCl2+2S0
Lixiviación alcalina
Lixiviación alcalina acomplejante
Lixiviación alcalina – oxidante - acomplejante
2.2.6 Cinética de lixiviación (scribd, 2009) Aporta dos tipos de información importante para: a.
Diseño de equipos y procesos
b. Determinación de mecanismos Los cuales son los factores que determinan la velocidad de un proceso y como puede ser manejable en la práctica, es un apoyo fundamental por varias causas: a.
Los procesos hidrometalúrgicos operan a temperatura ambiente o algo superior
b. Las reacciones son de carácter heterogéneo
2.2.7 Mecanismo Sólido – Líquido (scribd, 2009) Etapas consecutivas:
Disolución de reactantes gaseosos en la solución acuosa
Transporte de los reactantes disueltos hacia la interfase sólido – líquido
Transporte de los reactantes a través de una capa producto o ganga mineral hacia la superficie de reacción (difusión: poros, sólido)
Reacción química de los reactantes con el mineral
Transporte los productos solubles a través de la capa producto hacia la superficie sólido líquido
Transporte de los productos solubles hacia el seno de la solución
2.2.8 Factores que afectan la cinética (scribd, 2009)
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–
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Temperatura
Geometría, tamaño, porosidad del sólido
Formación producto sólido o no
Tipo de Control
Naturaleza reacción química
Concentración de los reactantes y productos solubles
2.2.8 Métodos de lixiviación (scribd, 2009) La selección del método depende de: 1. Características físicas y químicas de la mena 2. Caracterización mineralógica 3. Ley de la mena 4. Solubilidad del metal útil en la fase acuosa 5. La cinética de disolución 6. Magnitud de tratamiento 7. Facilidad de operación Los métodos más característicos son:
Lixiviación de lechos fijos
Lixiviación in situ
Lixiviación en bateas
Lixiviación botaderos
Lixiviación en pilas
Lixiviación de pulpas
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Lixiviación en agitadores
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Lixiviación de cobre 2013
Lixiviación en autoclaves
2.2.9 Lixiviación por Agitación (scribd, 2009) 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. Es también el tipo de técnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados. La lixiviación en reactores, es solo aplicable a material finamente molido, ya sean lamas, relaves, concentrados o calcinas de tostación, y se realiza utilizando reactores agitados y aireados. Esta operación permite tener un gran manejo y control del proceso de lixiviación. Además, la velocidad de extracción del metal es mucho mayor que la lograda mediante el proceso de lixiviación en pilas o en bateas. Es un proceso de mayor costo, ya que incluye los costos de la molienda del mineral.
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Lixiviación de cobre 2013 Sus ventajas comparativas con otros métodos de lixiviación son :
Alta extracción del elemento a recuperar
Tiempos cortos de procesamiento (horas)
Proceso continuo que permite una gran automatización
Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos
Sus desventajas son :
Un mayor costo de inversión y operación
Necesita una etapa de molienda y una etapa de separación sólido-líquido (espesamiento y filtración).
Las principales variables del proceso son:
Granulometría:
El tamaño de partículas debe ser menor a 2mm (problemas de embancamiento), pero no deben tener exceso de finos (menos de 40% < 75 micrones) ya que dificultan la separación sólido-liquido.
Tiempo de agitación:
El tiempo necesario para una extracción aceptable es muy importante para el proceso (velocidad de dilución).
Mineralogía del mineral:
El tamaño y la disposición de la especie valiosa influye en el grado de molienda necesario para exponer esta especie a la solución de lixiviación.
•
•
Otras variables: La lixiviación se realiza a temperatura ambiente (o en autoclaves). El % sólidos debe ser en la mayoría de los casos lo mas alto posible para alcanzar una alta concentración del ion metálico en la solución de lixiviación (20% y 50%)
•
La velocidad de agitación debe ser lo suficientemente alta para mantener los sólidos en suspensión (para que no decanten).
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Lixiviación de cobre 2013
3. MATERIALES Y EQUIPOS
Materiales y reactivos o
Malla 20
o
Bandejas metálicas
o
Vasos precipitados de 400 ml.
o
Cortador de Riffles
o
Vaso precipitados 250 ml
o
Termómetro de mercurio -10 °C a 200 °C.
o
Agua destilada
o
Ácido Sulfúrico
o
Varilla de vidrio
Equipos
10
o
Balanza electrónica de precisión.
o
Hornilla eléctrica.
o
Cronómetro
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Lixiviación de cobre 2013 4. PROCEDIMIENTO
LIXIVIACION DE COBRE
Moler el mineral de cobre (crisocola) hasta un tamaño de partícula de – 20 mallas.
Realizar el cuarteo de la muestra, hasta obtener 35 g de mineral. También enviar a análisis químico para la determinación de la ley de cabeza.
Preparar 115 ml de una solución al 10 % en porcentaje peso de ácido sulfúrico.
Mezclar el mineral y la solución de ácido sulfúrico en un vaso de precipitados. Elevar la temperatura hasta 60 º C
Homogenizar la mezcla utilizando un agitador magnético por el lapso de 10 minutos.
Decantar la mezcla lixiviada. Filtrar la solución.
Analizar el contenido de cobre de la solución (llevar a análisis químico la solución rica)
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Lixiviación de cobre 2013
5. CALCULOS Y RESULTADOS Datos:
Preparación de ácido sulfúrico al 10% en peso:
En un vaso pp de 250 ml añadir 50 ml de agua y verter lentamente 6.1 ml de (conc), finalmente aforar a 115 ml.
Determinamos la cantidad de cobre que se recuperó:
Determinamos la cantidad total de cobre presente en el mineral:
Determinamos el porcentaje de cobre real en el mineral:
Las reacciones producidas son: Lixiviación de la crisocola (solución de color verde)
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Lixiviación de cobre 2013 6. DISCUSIÓN
Como se puede observar la cantidad de cobre que se logró lixiviar fue de 1.12 g de Cu, pero este difiere demasiado con la cantidad total de cobre, 0.13 g Cu, contenido en el mineral. Por lo que se analiza que posiblemente exista un error en el análisis químico en la determinación de la ley de cabeza, ya que no puede ser tan bajo por tratarse mineral de crisocola.
Y de no darse un error en el análisis químico, sólo se puede atribuir este tipo de errores en el cuarteo de mineral.
Por lo expuesto no se puede determinar el porcentaje recuperación, sin embargo se determinó el porcentaje de cobre experimental en el mineral el cual es 3.21%.
El tiempo de lixiviación del mineral se realizó en dos etapas: la primera, se realizó en un lapso de 12 minutos a una temperatura de 60
–
65 °C. la segunda, se realizó por un lapso de 10
minutos pero a temperatura cerca a la de ebullición 80°C.
La velocidad de agitación no fue constante por que no se contó con un agitador magnético, su tuvo que improvisar con una varilla de vidrio.
El tiempo que demoró en el enfriamiento fue de 16 minutos, el cual nos indica que este proceso no fue forzado.
7. CONCLUSIONES
Se realizó la lixiviación por agitación de minerales oxidados de cobre (crisocola) con solución de ácido sulfúrico al 10 % en peso a temperatura variable de 65°C
–
80 °C en un tiempo de 22
minutos, donde se obtuvo un licor verde de concentración 12.43 g Cu/litro.
Se preparó la solución de ácido sulfúrico al 10% en un peso (6.1 ml en 115 ml )
En la preparación de muestra, se procedió al cuarteo (por Riffles), trituración por rollos y finalmente molienda en el mortero (se usó mortero por la necesidad de poca muestra).
La cantidad de cobre que se logró lixiviar fue de 1.12 g de Cu, pero este difiere demasiado con la cantidad total de cobre, 0.13 g Cu, contenido en el mineral. Por lo que se analiza que posiblemente exista un error en el análisis químico en la determinación de la ley de cabeza, ya que no puede ser tan bajo por tratarse mineral de crisocola
8. BIBLIOGRAFÍA scribd. (2009). http://es.scribd.com. Obtenido de http://es.scribd.com/doc/43934665/lixiviacion-de-cu wikipedia. (s.f.). http://es.wikipedia.org. Obtenido de http://es.wikipedia.org/wiki/Crisocola
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