Cinetica de Lixiviacion

 

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS  

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Facultad de Ing. Geológica, Minera, Metalúrgica, Geográfica y Civil 

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE METALUGICA

CINETIC

DE LIXIVI CION

Curso:

Fisicoquímica II

Profesor del curso:

JORGE LUIS PUENTE IBAÑEZ

Alumno: 

Maldonado Llacsahuanga Jesus Glenn

2017 12 de Julio

 

  RESUMEN

En el presente laboratorio determinamos la factibilidad de la cinética de lixiviación, hallamos la ecuación cinética y el tiempo de operación para las recuperaciones. En la práctica, trabajamos con 300 ml de agua destilada que fue añadida a un vaso de precipitado de 1l y se le agrego 50 gr de mineral oxidado de cobre (2,6% de Cu). Para la lixiviación se añadió 0.25ml de    (98% , densidad densidad 1,84) y se procedió a agitar tomando tiempos acumulados de 2, 4, 8, 12 , 20, 40 y 50 minutos de la cual se extrajeron muestras de 1ml para cada tiempo .Para hallar las ecuaciones cinéticas se emplearon los métodos integral y diferencial. En el método integral asumimos una reacción de primer orden por lo que n=1 y el K obtenido de la gráfica log C Vs. T(seg) fue 0.0207 obteniendo la ecuación / = 0.020 0.0207 7 ∗   ; mientras que por el metodo diferencial, hallamos la concentracion(C*) de la grafica C vs. T(seg) y dt tomando tiempos arbitrarios (0,10,20,30 y 40 seg), luego graficamos Log(-dc/dt) Vs. logC* y de d e la ecuacion obtuvimos n=1 y k=0.022950915 obteniendo la ecuacion / = 0.022950915 ∗  .Por otra parte,procesando los datos de concetracion, volumen , % de Cu , pes peso o de muestra y tiempo , halla hallamos mos la grafic graficaa fraccion rreaccionada eaccionada de ccobre obre vs tiempo , teniendo como resultado para  = 0.96 un tiempo de 6953.745887 minutos.

1

 

  INTRODUCCION

En los últimos tiempos, se ha prestado mayor atención a los minerales de sulfuro de baja ley, ante la escases de depósitos de alta ley. Los complejos de sulfuro son usualmente difíciles de tratar con métodos de procesamiento de minerales convencionales, y por lo general, los concentrados obtenidos no son lo suficiente puros, lo que limita su valor comercial (Ortega y Bonilla, 1993). La flotación convencional no libera todas las fases constituyentes (Majima, 1969) y los diferentes concentrados obtenidos son de calidad pobre con baja recuperación del metal, haciendo que su procesamiento pirometalúrgico posterior sea más complicado y costoso. Como resultado, el metal valioso es extraído del mineral directamente utilizando hidrometalurgia, que utiliza reactivos fácilmente obtenibles y baratos como el ácido sulfúrico. Aunque el ácido sulfúrico no es tan eficaz como otros ácidos, como el ácido nítrico, es sin embargo preferido a todos los otros en términos de costos, el desgaste a la corrosión y la facilidad de regeneración durante la extracción electrolítica 

OBJETIVO

Determinar la factibilidad de la cinética de lixiviación, su ecuación cinética, el tiempo de operación para las recuperaciones y la energía de activación.

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  FUNDAMENTO TEÓRICO

LIXIVIACIÓN: En metalurgia extractiva se conoce como lixiviación al proceso de extraer desde un mineral una especie de interés por medio de reactivos que la disuelven o transforman en sales solubles. En otras palabras, en la lixiviación se recuperan especies útiles desde una fase líquida, correspondiente a la sustancia o una sal de esta en disolución acuosa. Los minerales que usualmente son lixiviados son aquellos menos oxidados (óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.). ECUACIÓN CINÉTICA DE LIXIVIACIÓN: Durante la lixiviación la concentración de la especie de interés en solución se va incrementando, por tanto nuestra ecuación cinética será:

+⁄ =  ∗  

Donde: + +  ⁄: Incremento de la concentración de la solución con el tiempo

K: Constante cinética n: orden cinético de la reacción C: Concentración de la solución en el tiempo t. Para la determinación de la ecuación de cinética de lixiviación se emplean dos métodos: diferencial e integral.

METODO INTEGRAL: Se asume una reacción de primer orden (n=1). Con los datos de Concentración C (g Cu/l) y tiempo (min) se grafica log C Vs. Tiempo. La ecuación que se obtiene será LogC=-Kt/2.3+LogCo donde Co=0, y se deduce la constante K.

2

 

 

MÉTODO DIFERENCIAL: Con los datos de Concentración C (g Cu/l) y tiempo (min) se grafica C Vs. Tiempo. La curva obtenida o btenida se ajusta exponencialmente.

Asumiendo intervalos de dt constantes determinamos sus respectivos dC, hallamos los valores dC/dt. Luego graficamos los valores log dc/dt en función al log C; de aquí obtenemos la ecuación lineal: logdC/dt=logK+n.logC y reemplazando los valores hallamos las constantes K y n, obteniendo asi la ecuación cinética de lixiviación.

3

 

  TRABAJO EXPERIMENTAL

A.  Factores de operación: Relación solido/líquido: 1/6 (50g mineral /300ml solución). T°=20°C (ambiente) Tiempo de agitación: 60 minutos Concentración solución lixiviante  , 1.5% en peso

B.  Equipo: Vaso 400 ml y de 1 litro, 1 probeta de 100ml, pipeta de 10 ml, tubos de prueba para colectar muestras, preparar muestras, equipo agitador magnético. 1.  Calculamos el volumen de ácido concentrado (98%  , densidad 1,84) necesario para 300ml de solución 1,5% peso

0.3 ∗

2. 

1 1.5    100  ó  = 0.25     ∗   ∗ 1.84 98   

En el vaso de 1lt preparamos la solución e iniciamos la agitación a la vez que añadimos

el mineral al sistema (to=0)

3.  Durante el proceso vamos retirando muestras de 1ml para los tiempos acumulados de 2,4,8,12,20,30 y 50 minutos, y las reservamos para el posterior análisis.

4. 

Centrifugamos antes de proceder a medir la transmitancia de las muestras

5. 

Medimos las transmitancia de cada muestra

4

 

  CÁLCULOS EXPERIMENTALES

T°: 20°C

Los datos obtenidos de las muestras fueron:

T(min) TRAMITANCIA ABSORVANCIA 2 86.3 0.063989204 4 83.6 0.077793723 8 80.1 0.096367484 12 76.7 0.115204636 20 71.9 0.14327111 30 68.3 0.165579296 50 62.1 0.2069084

C (ppm) 81.4112014 98.9742017 122.604941 146.570784 182.278765 210.660682 263.242239

C (g/l) Dilución 0.081411201 3.5 0.098974202 3.5 0.122604941 3.5 0.146570784 3.5 0.182278765 3.5 0.210660682 3.5 0.263242239 3.5

log C -0.545247792 -0.460409948 -0.367423982 -0.289884545 -0.195195877 -0.132348469 -0.03557638

C 0.284939205 0.346409706 0.429117295 0.512997743 0.637975679 0.737312388 0.921347836

Tiempo 2 4 8 12 20 30 50

5

 

 

Método integral: Probamos si los datos obtenidos se ajustan a recta de una ecuación cinética integrada. Los datos serán:   Concentración inicial: Co



  Concentraciones (C) para un tiempo t



Reaccion orden 1 a)  Graficamos Log C en función del t

Log C Vs. Tiempo 0 -0.1

0

10

20

30

40

50

60

-0.2

    )    C     (      G-0.3    O    L

-0.4 -0.5

0.009 .0099x 9x - 0.46 0.4681 81 y=0

-0.6

TIEMPO

De la ecuación obtenida deducimos la constante k LogC = K.t/2.3 + LogCo y = 0.0099x - 0.4681 Entonces: k/2.3 =0.0099 ⇢K=0.0207 Y n=1 ya que la ecuación es de primer orden. Nuestra ecuación seria:  

 = 0.0207 0.0207 ∗  

6

 

 

Método diferencial:  Aplicamos la ecuación cinética:    ⁄ =  ∗   , linealizando la ecuación tenemos : log(( ⁄) =  +  log . De los datos obtenidos calcularemos las constantes n y K.

T(seg) CONCENTRACIÓN 2 0.284939205 4 0.346409706 8 0.429117295 12 0.512997743 20 0.637975679 30 0.737312388 50 0.921347836

CONCENTRACIÓN VS. TIEMPO 1.2 1

   N     Ó    I 0.8    C    A    R    T 0.6    N    E    C    N0.4    O    C

y = 0.3404e0.0229x

0.2 0 0

10

20

30

40

50

60

TIEMPO

Tomamos tiempos arbitrarios para hallar dC*, C*,t*, además el C* lo hallaremos a partir de la ecuación C*=y = 0.3404e0.0229x  Además: t* = (t1+t2)/2 Sean los tiempos (seg): 0, 10, 20,30 y 40, entonces Conc a t1 0.3404 0.42799923 0.53814142 0.67662784

Conc a t2 0.42799923 0.53814142 0.67662784 0.85075262

dC 0.08759923 0.11014219 0.13848641 0.17412479

7

 

  Graficamos:

log(dc/dt) Vs. Log C -1.75 -0.45

-0.4

-0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0 -1.8 -1.85

    )    t     d     /    c     d     (    g    o     l

y = x - 1.6 1.639 392 2

-1.9 -1.95 -2 -2.05 -2.1

Log C

De la gráfica, obtuvimos la ecuación y = x - 1.6392 Por tanto n, que es igual a la pendiente seria n=1 y logK= - 1.6392 ⇢ K=0.022950915 

Entonces nuestra ecuación seria:

 

 = 0.022950915

 

8

 

 

Análisis segun fracción de cobre reaccionado (): 

t1 0 10 20

t2 10 20 30

t* C 5 0.381694823 15 0.479920947 25 0.603424782

30 40 35 0.758711346   Datos: análisis de cobre (%CU) en la muestra (aprox. 2,6% Cu)



  Peso de muestra



t* 5 15 25 35

 

0.08808342 0.11075099 0.13925187 0.17508723

  Análisis de cobre (g/l) en solución lixiviante para cada tiempo (t)



t1 0 10 20 30

t2 10 20 30 40

dt 10 10 10 10

log (dc/dt) log C -2.05749971 -0.41828373 -1.95804627 -0.31883029 -1.85859284 -0.21937686 -1.7591394 -0.11992342

  Volumen (V) de la solución lixiviante (l)



    ∗ )      () () = (% ∗   ) ) (

C*

VOL (lt)

%Cu

0.381694823 0.479920947 0.603424782 0.758711346

0.3 0.3 0.3 0.3

0.026 0.026 0.026 0.026

PESO DE MUESTRA (gr) 50 50 50 50

9

 

 

Fracción reaccionada Vs. Tiempo 0.2 0.18 0.16

y=

   a     d    a 0.14    n    o    i 0.12    c    c    a    e 0.1    r    n 0.08    o    i    c    c 0.06    a    r     f

0.049x0.3351

0.04 0.02 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

tiempo

Para  = 0.95 el tiempo seria Reemplazando en la ecuación: =((0.95/0.049)^(1/0.3351)) = 6953.745887 minutos

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  CONCLUSIONES

Mediante el desarrollo de esta práctica se pudo obtener la ecuación cinética de lixiviación tanto por el método integral como por el diferencial.   Entender la importancia de la cinética de lixiviación en una reacción es importante ya nos permite determinar la factibilidad de la reacción.   La cinética nos brinda información para poder predecir velocidades en una gran  

 

variedad de condiciones. De la gráfica obtenida: Fracción de cobre reaccionada Vs. Tiempo podemos predecir la cantidad de cobre reaccionada para cierto tiempo tiempo además, nos permite ver que que para cierto T (min) ya no habrá un incremento de la reacción sino que se mantendrá constante, este estudio nos permitirá enfocarnos en modificar otros parámetros tales como la temperatura o la concertación del reactivo lixiviante para poder optimizar el proceso de extracción del cobre.

RECOMENDACIONES    

Se recomienda el uso de un cronometro para tomar los tiempos correspondientes.

 

Es importante medir adecuadamente el volumen para cada tiempo, de esta forma evitaremos errores operacionales.   Se recomienda centrifugar las muestras antes de proceder a realizar las lecturas de tramitación con el fin de obtener resultados más exactos.

BIBLIOGRÁFIA  

Manual de laboratorio de Fisicoquímica 2- Ing. Puente. UNMSM-EAP ING METALÜRGICA

   

https://es.wikipedia.org/wiki/Lixiviaci%C3%B3n_(metalurgia) https://www.academia.edu/6896709/Conceptos_de_lixiviaci%C3%B3n_de_minerales

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