TOSTACION GABRIELA ALEJANDRA MORA MOSCOSO Escuela Politécnica Nacional – ECUADOR Teléfono Fijo: (02) 2021935 E – mail:
[email protected]
ABSTRACT
The practice objective is to determinate parameters like temperature and atmosphere in order to roast a sulphurous sample. To make the roast process, we used the Nichols oven.In the Nichols oven, we used fuel and air. In the process, the sample was place in the oven, and in a period of time, the sample change to oxide, sulphate and suphide of copper and iron. Then the sample was lixiviated. The result of this practice was the quantity of copper sulphate increases when time pass, meanwhile copper oxide decreases after three hours and suphide is not formed. With ion, the behavior is different, the quantity of sulphide is bigger than oxide and sulphate, keep almost constant.
Resumen
Esta práctica tiene como objetivo el determinar los parámetros como temperatura y atmósfera para la tostación de una muestra sulfurosa. Para realizar el proceso de tostación, se utilizó el horno Nichols. Para el cual, se usó combustible y aire. En el proceso se colocó la muestra en el horno, se esperó un tiempo para que formen óxidos, sulfatos y sulfuros de cobre y hierro, para posteriormente pesar la muestra y llevar a lixiviación. El resultado de esta práctica fue que la cantidad de sulfato de cobre aumenta al transcurrir el tiempo, mientras que el óxido de cobre disminuye después de tres horas y no se forma sulfuro. Mientras que con el hierro, el comportamiento es distinto, la cantidad de sulfuro que se produce es mayor a la del óxido y sulfato, manteniéndose casi constante.
INTRODUCCION Tostación
La tostación es un proceso que consiste en la reacción entre sólidos y gases a altas temperaturas que permite transformar estos sólidos en otros favorables para la posterior recuperación de sus elementos de valor. La atmósfera del horno puede ser oxidante, reductora o clorurante.[2] Temperatura y Cinética de Tostación.
La eficiencia de la tostación, depende de la cinética de tostación, la cual es una función de la temperatura, velocidad de calentamiento, tamaño de partícula y composición de la atmósfera del horno (presión parcial de los gases oxidantes). [1] La cinética de tostación de los sulfuros y sulfoarseniuros, se incrementa con la disminución del tamaño de partícula, por lo que los hornos deben tratar los minerales en un cierto rango de tamaño de partícula que asegure su reacción completa. Los tamaños usuales de trabajo de d 80 son de 75 a 150 μm. También se trata con concentrados gruesos (0.25 a 1 mm), en este caso la remolienda del material calcinado es necesaria previo a la lixiviación.[1] Tostación de Sulfuros.
La reacción de tostación de minerales sulfurados, arsenicales y otros, puede ser analizada mediante los diagramas de estabilidad de Evans o Kellogg, donde se puede determinar que bajo condiciones de atmósfera oxidante o con bajo contenido de SO2, la pirita, marcasita y pirrotina son oxidadas a magnetita y luego a hematina.[3]
3FeS2(s) + 8O2(g) = Fe3O4(s) + 6SO2(g)
[1]
3FeS(s) + 5O2(g) = Fe3O4(s) + 3SO2(g)
[2]
4 Fe3O4 (s) + O2(g) = 6Fe2O3(s)
[3]
Bajo condiciones reductoras o en atmósferas ricas en azufre o SO 2 la pirita se descompone en pirrotina y azufre mediante un proceso de termodesulfuración.[3]
FeS2(s) = FeS(s) + S(g)
[4]
En este caso el azufre migra a la superficie de los granos del mineral donde se volatiliza dejando una pirrotina con estructura porosa. En presencia de oxígeno el azufre volatilizado se oxida a SO2.[3]
S(g) + O2(g) = SO2(g)
[5]
La reacción de tostación con sulfuros asociados con minerales de cobre, cinc y plomo es menos común. Los sulfuros metálicos se oxidan a sus respectivos óxidos y a dióxido de azufre.[5]
2MS (s) + 3O2 = 2MO (s) + 2SO2 (g)
[6]
Lixiviación
En los circuitos de lixiviación industrial las soluciones lixiviantes son recirculadas continuamente entre etapas o ciclos de lixiviación y extracción por solventes. En la extracción por solventes se extrae selectivamente el elemento valioso, mientras los demás iones permanecen en solución acuosa. Como consecuencia los iones metálicos diferentes del elemento que se desea extraer y los aniones que los acompañan llegan a un estado estacionario donde su concentración puede ser muy alta.[4] La concentración de los iones acumulados en el proceso de lixiviación (fierro, aluminio, magnesio, manganeso, etc.), proviene de la disolución de las especies que contienen el metal de interés y de la ganga. Esta disolución depende del consumo de ácido del mineral, tiempo de residencia del mineral en la pila y concentración de ácido en las soluciones lixiviantes.[4]
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Horno Nichols
Cargar el horno con 24 mm H2O de combustible y 90 mm H2O de agua con una atmósfera de
λ = 1.62.
Apagar la agitación del horno. Con la ayuda de un traje especial abrir el horno. Alimentar con 1 kg de material sulfurado. Encender la agitación. Esperar un tiempo aproximado de 1 hora hasta que el material reaccione con los gases de combustión. Controlar que los tanques de gas no se congelen debido a la presión que están sometidos.
Lixiviación
En la lixiviación acida se toma 1 g de la muestra después de haber pasado por el horno. Se coloca en 100 ml de ácido sulfúrico. Agitar por 15 minutos. Dejar reposar por 10 minutos. Tomar una alícuota de 25 ml. Etiquetar. Dejar enfriar por 10 minutos.
Absorción atómica
Para obtener los resultados de las muestras lixiviadas, se procedió a realizar una absorción atómica, para obtener los datos de las cantidades de cobre en la muestra. DATOS EXPERIMENTALES
Tabla 1. Muestras Lixiviadas (Cu) Muestra
Tiempo (h)
Cobre (g/l) Soluble en Agua
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
0.02 0.075 0.11 0.3 0.45 0.64 0.73
Cobre (g/l) Soluble en H2SO4
Cobre Total (%)
0.17 0.72 0.86 0.89 0.89 0.92 0.98
13.19 13.39 11.27 11.15 10.39 10.45 10.18
RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS
Tabla 2. Peso de Cobre en la muestra. Tiempo (h)
Cu Sulfato (g)
Cu Oxido (g)
Cu Sulfuro (g)
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
0.002 0.008 0.011 0.030 0.045 0.064 0.073
0.015 0.065 0.075 0.059 0.044 0.028 0.025
0.115 0.062 0.027 0.023 0.015 0.013 0.004
Tabla 3. Porcentaje de Cobre en la muestra. Tiempo (h)
Cu Sulfato (%)
Cu Oxido (%)
Cu Sulfuro (%)
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
1.52 5.60 9.76 26.91 43.31 61.24 71.71
11.37 48.17 66.54 52.91 42.35 26.79 24.56
87.11 46.23 23.69 20.18 14.34 11.96 3.73
100 90 80 % 70 e j 60 a t n 50 e c r 40 o P 30 20 10 0
Cu sulfato Cu oxido Cu sulfuro
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
tiempo (h)
Grafico 1.Tostación Cu 600°C, λ=1.6
Se observa en el gráfico de tostación del cobre que antes de las tres horas el porcentaje de cobre como óxido aumenta, pero el mismo va disminuyendo mientras transcurre el tiempo. El porcentaje de cobre como óxido va aumentando, y como sulfuro va disminuyendo, esto se da porque la tostación es proceso en el que la reacción favorece a la formación de sulfatos mientras que los óxidos y sulfuros disminuyen su presencia en la reacción. CONCLUSIONES
La formación de Sulfato de cobre es mayor que la de óxido y sulfuro de cobre. Antes de tres horas hay un incremento en la formación de óxido de cobre pero luego esta formación decrece. La eficiencia de la tostación es una función de la temperatura, velocidad de calentamiento, tamaño de partícula y composición de la atmósfera del horno (presión parcial de los gases oxidantes).
RECOMENDACIONES
Cuando se toma la muestra se debe tener todo el equipo de protección contra quemaduras, debido a que la temperatura del horno es muy alta. Se debe tomar la muestra de forma rápida, y con mucha precaución para evitar accidentes en el laboratorio.
BIBLIOGRAFIA [1] Aguad Jorge., Jordán Héctor., Vargas Tomas., “Lixiviación de Mineral es Oxidados de cobre con soluciones ácidas”. Universidad de Chile. Mayo 3,2010.
http://cabierta.uchile.cl/revista/12/articulos/pdf/12_7.pdf. [2] De la Torre E., Guevara A., Ríos C., Artículo: “Tostación como pretratamiento de Minerales Auríferos Refractarios”. Departamento de Metalurgia Extractiva. Págs. 40 -71. [3] Currás, E.,Morales, A. “El presente de la tostación de minerales sulfuro en España” .
www.uam.es/personal_pdi/ciencias/ecurras/Presente.doc - Similares.Fecha de publicación: 2009-03-24 [4] Ortuño Angel. 1999. “Introduccion a la química industrial” página 222 [5] Cruz Carlos.1995.”Estudio de los fenómenos de transporte en la reacción de tostación”. Universidad de Castilla -La mancha.
ANEXOS
Ejemplo de Cálculo:
Peso Total Cu:
Peso Cu Sulfuro:
Peso Óxido + Sulfato:
Peso Óxido:
Peso Sulfuro:
Porcentaje Sulfuro:
Porcentaje Óxido:
Porcentaje Sulfato:
