HIDROMETALURGIA

HIDROMETALURGIA OBJETIVOS.  -

Recuperar del mineral una solución en la que se encuentre nuestro producto a recuperar.

FUNDAMENTO

TEORICO.

La

hidrometalurgia hid rometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones liquidas, acuosas y orgánicas. Se basa en la concentración de soluciones en uno a varios elementos de interés. Metales, presentes como iones, que por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son separados y aislados de forma específica. Como resultado se obtiene una solución rica en el ion de interés y con características caracter ísticas propicias para la próxima etapa productiva. productiva. En general los metales extraídos por esta técnica son proveniente de minerales anteriormente Lixiviados en medios sulfato, sul fato, cloruro, amoniacal, amoniacal, etc. Metales como Cobre, Níquel, Vanadio y Uranio, son extraídos de esta forma. Por este último metal se dio comienzo a la Hidrometalurgia durante el auge de la industria nuclear apoyada económicamente por la segunda guerra y posteriormente guerra fría. Los procesos hidrometalúrgicos normalmente operan a temperaturas bajas (en el rango de 25ºC a 250ºC). Las presiones de operación pueden variar de unos pocos kPa (vacío) hasta presiones tan altas como 5000 kPa. El punto fuerte de la hidrometalurgia radica en la gran variedad de técnicas y combinaciones que pueden ser usadas para separar metales una vez que han sido disueltos a la forma de iones en solución acuosa. Por lo que se puede decir que por hidrometalurgia 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. El nombre de hidrometalurgia se refiere al empleo generalizado de soluciones acuosas como agente de disolución. La

hidro-electrometalurgia comprende el conjunto de procesos de lixiviación y precipitación por medio de electrólisis, donde los procesos electroquímicos son precedidos por los procesos hidrometalúrgicos. Hay tres principales etapas de los procesos hidrometalúrgicos: ( 1 ) Disolución del componente componente deseado presente en la fase sólida. ( 2 ) Concentración y/o purificación de la solución obtenida.

( 3 ) Precipitación del metal metal deseado o sus compuestos. compuestos. Los

reactivos químicos empleados (agentes lixiviantes) deben reunir  muchas propiedades para poder usarse, por ejemplo: no deben ser muy caros, deben ser fácilmente recuperables y deben ser bastante selectivos para disolver  determinados compuestos. Los procesos de lixiviación y purificación de la l a solución corresponden a las mismas operaciones que se practican en el análisis químico, solamente que a escala industrial. Influencia de las características de las partículas Tamaño de las partículas:

La

superficie de reacción aumenta cuando

disminuye el tamaño de las l as partículas. Forma

y textura de las partículas: El efecto de la forma de las partículas es

poco importante importante en hidrometa hidrometalurgía, lurgía, y muy difícil de modelizar. m odelizar. reactividad de los granos de minerales es fuertemente afectada por factores tales que orientación cristalina, inclusiones, dislocaciones e impureza impurezas. s. Factores

mineralógicos:

La

Porosidad: La

velocidad de cualquier reacción aumenta con la porosidad, ya que la difusión es más fácil y/o hay una mayor superficie de reacción. Efectos galvánicos galvánicos:: Cuando dos minerales conductores están en contacto

eléctrico en una solución, el de potencial más electronegativo se va a disolver  preferentemente. Efecto galvánico en la disolución de arsenopirita en contacto con pirita

Efecto de las especies que compiten con la especie valiosa: Minerales

otros que el mineral valioso, si están presentes en la mena, pueden eventualmente consumir los reactivos de lixiviación, disminuyendo sus concentraciones y la velocidad de reacción. Por ejemplo, los carbonatos consumen el ácido sulfúrico en la lixiviación de cobre y los sulfuros consumen el cianuro en la disolución de oro. Sistemas de lixiviación

En general, la práctica industrial de la lixiviación presenta diferentes sistemas de operación que se seleccionan de acuerdo a factores técnicos y económicos en el análisis de un proyecto, algunos de los cuales son : - 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, ... Una forma de clasificar los métodos de lixiviación es: Lixiviación de lechos fijos:

- in situ, in place - en botaderos - en pilas - en bateas Lixiviación de pulpas:

- por agitación, a presión ambiente - en autoclaves

Resumen de diferentes técnicas de lixiviación de minerales

Rangos Aplicación resultados Ley

de y Métodos de Lixiviación

del mineral

En Botaderos

En Pilas

Percolación

Agitación

Baja

Baja-media

Media-alta

Alta ley

ley

Tonelaje

Inversión Granulometría Recuperacione s típicas de Tiempo tratamiento Calidad de soluciones

Grande Mínima Corrido mina

Gran a mediano Media de Chancado grueso

Amplio rango Media a alta Chancado medio

Amplio rango alta Molienda húmeda

40 a 50 %

50 a 70%

70 a 80%

80 a 90 %

Varios años

Varias semanas

Varios días

horas

Diluidas (1-2 gpl Cu) recuperación incompleta, reprecipitació n de Fe y Cu, Problemas canalizacione principales en s, su aplicación evaporación, pérdidas de soluciones, soluciones muy diluidas.

Diluidas (1-6 gpl Concentradas Medianas (5Cu) (20-40 gpl Cu) 15 gpl Cu) bloqueo por  Recuperación finos, requiere incompleta, de más requiere de inversión, grandes áreas, manejo de canalizaciones, materiales, reprecipitacione necesidad de s, evaporación. mayor control en la planta.

molienda, lavado en contracorrient e, tranque de relaves, inversión muy alta, control de la planta es más sofisticado.

Lixiviación in situ - in place La

lixiviación IN PLACE se refiere a la lixiviación de residuos fragmentados dejados en minas abandonadas, mientras la lixiviación IN SI TU se refiere a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado. Por lo general, estas operaciones presentan actualmente un gran interés por los bajos costos de inversión y operación que se requieren, y que posibilitan recuperar valores metálicos que de otra manera no podrían ser extraídos. Los bajos costos son consecuencia de evitar o al menos disminuir los costos de extracción minera, el transporte del mineral a la planta y de los desechos finales del proceso, y la construcción de una planta de lixiviación. Generalmente, la recuperación es baja ( < 50% ). Dependiendo de la zona a lixiviar, que puede ser subterránea o superficial, se distinguen tres tipos de lixiviación in situ. Tipo

I : Se trata de la lixiviación de cuerpos mineralizados fracturados situados cerca de la superficie, sobre el nivel de las aguas subterráneas. Puede aplicarse a minas en desuso, en que se haya utilizado el "block caving", o que se hayan fracturado hidráulicamente o con explosivos (IN P LACE LEACHING).

Tipo

II : Son lixiviaciones IN SI TU aplicadas a yacimientos situados a cierta profundidad bajo el nivel de aguas subterránea, pero a menos de 300 - 500 m de profundidad. Estos depósitos se fracturan en el lugar y las soluciones se inyectan y se extraen por bombeo. Tipo

III : Se aplica a depósitos profundos, situados a más de 500 m bajo el nivel de aguas subterráneas.

Lixiviación en botaderos (Dump leaching)

Esta técnica consiste en lixiviar lastres, desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que debido a sus bajas leyes (por ej. < 0.4% Cu) no pueden ser  tratados por métodos convencionales. Este material, generalmente al tamaño "run of mine" es depositado sobre superficies poco permeables y las soluciones percolan a través del lecho por gravedad. Normalmente, son de grandes dimensiones, se requiere de poca inversión y es económico de operar, pero la recuperación es baja (por ej. 40-60 % Cu) y necesita tiempos excesivos para extraer todo el metal. Las soluciones se alimentan generalmente por aspersión. Normalmente la lixiviación en botaderos es una operación de bajo rendimiento (pero también de bajo costo). Entre las diferentes razones para ello se puede mencionar : - Gran tamaño de algunas rocas (> 1 m). - Baja penetración de aire al interior del botadero. - Compactación de la superficie por empleo de maquinaria pesada. - Baja permeabilidad del lecho y formación de precipitados (yeso, ...) - Excesiva canalización de la solución favorecida por la heterogeneidad de tamaños del material en el botadero.

Lixiviación en batea (por percolación)

Esta técnica consiste en contactar un lecho de mineral con una solución acuosa que percola e inunda la batea o estanque. Un esquema de equipo empleado en lixiviación en batea es el siguiente:

Los

minerales a tratar por este método deben presentar contenidos metálicos altos o muy altos, debiendo ser posible lixiviar el mineral en un período razonable (3 a 14 días) y en trozos de tamaño medio con tonelajes suficientes de mineral percolable en el yacimiento que permitan amortizar la mayor inversión inicial que requiere este tipo de proceso. Ya que esos minerales no existen más, es una tecnología antigua actualmente en desuso.

Lixiviación en pilas (heap leaching)

El mineral procedente de la explotación, a cielo abierto o subterránea, debe ser ligeramente preparado en una planta de chancado y/o aglomeración, para conseguir una granulometría controlada que permita un buen coeficiente de permeabilidad. Una vez preparado el mineral, se coloca en montones de sección trapezoidal y altura calculada para proceder a su riego con la solución lixiviante. Tras percolar a través de toda la pila, se recolectan los líquidos enriquecidos

(solución rica) que se llevan a la planta de proceso de recuperación de la sustancia mineral (sal o metal). Las

aguas sobrantes del proceso vuelven a ser acondicionadas para ser  recicladas hacia las pilas. También en algunos casos es preciso añadir agua nueva, para reponer las fuertes pérdidas de evaporación del circuito. Se denomina cancha de lixiviación a la superficie de apoyo de la pila donde se coloca la impermeabilización. Cuando la cancha es recuperada para reutilizarla con un nuevo mineral se trata de lixiviación en PI LAS DINAMICAS, mientras que si el terreno no es recuperado y, por lo tanto, el mineral agotado queda en el depósito como nueva base para otra pila, se está en la lixiviación en PILAS ESTATICAS o PERMANEN TES. La

solución rica (S.R. o P.L.S. : pregnant leach solution) es generalmente impura y diluida y debera ser purificada y concentrada antes de recuperar el metal. En la hidrometalurgia del cobre, eso se realiza mediante la extracción por  solvente seguida por la electrodepositación del cobre. La solución rica sólo contiene 4 ² 6 g/l Cu y 1 - 2 g/l H2SO4 y es impura ( 5 g/l Fe, SiO2, Al2O3 coloides, sólidos en suspensión, ...) Lixiviación por agitación 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. 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. Los agitadores mecánicos son simplemente impulsores colocados en el interior del tanque, mientras que los tanques agitados con aire son a menudo tanques de tipo "Pachuca". Agitación mecánica

Agitación neumática

Sus ventajas comparativas con otros métodos de lixiviación son : - Alta extracción del elemento a recuperar  - Tiempos cortos de procesamiento (horas) - Proceso contínuo 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 sólidolíquido (espesamiento y filtración) En la región de Atacama, Chile, se puede mencionar la planta " La Coipa", propiedad de Minera Mantos de Oro y mayor productora de plata del mundo. Utiliza el proceso de cianuración de oro y plata por agitación en ocho tanques en serie. Procesa 16000 t/día de mineral para producir 8214 kg/año de oro y 3315 t/año de plata (1993). Variables del proceso El análisis de las variables de la lixiviación por agitación en sistemas industriales, para la definición y optimización del proceso, debe necesariamente hacer confluir aspectos técnico, operacionales y económicos.

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, 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 lixiviada. Debido a lo anterior, y además, para disminuir los consumos de energía por concepto de molienda y los costos de filtración y decantación, la agitación se deberá tratar de realizarla al mayor tamaño que la operación lo permita. 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. Existe al principio una extracción rápida, que decrece posteriormente al máximo obtenible para un tamaño dado de partícula. Esta curva se puede obtener de pruebas de lixiviación en botellas en el l aboratorio. Mineralogía del mineral

El tamaño y la disposición de la especie valiosa influye el grado de molienda necesario para exponer esta especie a la solución lixiviante. La

arcillas son una familia de minerales, alumino-silicatos, existen en todos las menas y producen partículas muy finas (algunos micrones). La presencia de muchas arcillas puede impedir una buena filtración del relave. Otras variables La

lixiviación se realiza a temperatura ambiente (o en autoclaves).

La

concentración de reactivos debe ser optimizada según el tipo de operación. El porcentaje de sólidos debe ser en la mayoría de los casos lo más alto posible para alcanzar una alta concentración del ion metálico en la solución de lixiviación, minimizar los costos de inversión en el circuito de lixiviación por menor  capacidad volumétrica y reducir el tamaño y costo subsecuente de espesamiento y filtración.

El porcentaje de sólidos en la pulpa varía entre 20 y 50%. La

velocidad de agitación debe ser lo suficiente alta para mantener los sólidos en suspensión, para que no decanten. Una velocidad de agitación alta tiende a favorecer la cinética de la reacción, pero tiene un costo energético apreciable. Favorece también la disolución de gases en la solución. Existen varios diseños de agitadores. Purificación

y concentración de la solución

En un proceso de purificación o de concentración, siempre hay dos fases en contacto (líquido - sólido o líquido - líquido). Se trata de un proceso de: Purificación si la impureza va a la otra fase Concentración si el elemento deseado va a la otra fase Los

procesos de purificación y/o concentración son muy variados y dependen de: - la naturaleza del elemento deseado - las impurezas presentes en la solución - el tipo de proceso de recuperación - el grado de pureza deseado para el producto final

Los

procesos de purificación y/o concentración se pueden dividir en varias categorías: - Hidrólisis - Cementación - Precipitación de un compuesto específico - Extracción por solventes - Resinas de intercambio iónico Para evaluar un proceso de separación, los criterios son la selectividad de la separación, la recuperación (o grado de remoción) y el consumo de reactivos (o de energía). Obviamente, esos tres parámetros están intercorrelados y se necesita hacer la evaluación económica del proceso que se desea utilizar. Hidrolisis

Los

procesos de hidrólisis se basan fundamentalmente en el mismo tipo de reacción de precipitación de hidróxido, con la diferencia de que en la mayor  parte de los casos no se termina la reacción en un hidróxido sino en una sal básica, en una sal doble o hasta en un óxido. Dentro de este tipo de reacciones, la que tiene mayor interés industrial es la hidrólisis del hierro, utilizado comúnmente como un método de eliminación de esta impureza en circuitos hidrometalúrgicos. Cementacion La

cementación de un metal a partir de una solución, depende de una reacción de desplazamiento en la cual un metal menos noble reduce a los iones del metal por precipitar al estado metálico. Entonces, éste sale de la solución, y los iones del metal menos noble entran en la solución para substituirlos. Por ejemplo: Cu2+ + Zn => Cu + Zn2+ El metal utilizado debe tener un potencial de electrodo inferior al potencial del metal que se desea precipitar. Cementación del cobre en la superficie de una partícula de zinc La

reacción se produce a la superficie del metal, que se agrega habitualmente en forma de polvo a la solución impura. Para alcanzar  velocidades de reacción aceptables con impurezas que se encuentran en bajas concentraciones, se tiene que agregar un exceso de metal, lo que conduce a la obtención de cementos impuros. Además, estos cementos contienen todos los metales de potencial superior al metal agregado. El mejor metal utilizado para cementar las impurezas de una solución es generalmente el mismo metal que se desea recuperar desde la solución pura. Así, no se agrega otra impureza a la solución. Por ejemplo, el cadmio y el cobre contenidos en las soluciones de lixiviación de concentrados de zinc se cementan con polvo de zinc. Además de utilizarse como método de purificación de soluciones, la cementación puede utilizarse para recuperar el metal valioso a partir de soluciones diluidas (Ej.: cementación de cobre por chatarra de hierro). Precipitación

de un compuesto especifico

Cuando otros métodos no son aplicables, se pueden usar reactivos específicos de precipitación. Estas reacciones son generalmente complejas, necesitan condiciones de trabajo estrictas y consumen reactivos costosos. Por  ejemplo, se usa el nitrosobetanaphtol para precipitar el cobalto contenido en las soluciones de electroobtención de zinc.

Se puede aplicar todas las reacciones que estudiaron en el ramo de química en la enseñanza media tales como precipitación de sulfuros, formación de sales, ... Por ejemplo: AgNO3 + NaCl => AgCl (precipitado) + NaNO3 Es importante el fenómeno de envejecimiento de un precipitado, favorecido por una temperatura alta y un tiempo de contacto soluciónprecipitados largo. El envejecimiento consiste en la disolución de las partículas más finas y formación de precipitados más gruesos, generalmente acompañado por un cambio en la estructura cristalina de estos. Mejora la insolubilidad del precipitado y su posterior filtración. Fenómeno

de coprecipitación

La

coprecipitación es cuando hay precipitación de dos o más elementos al mismo tiempo. El elemento minoritario puede ser disuelto en la matriz cristalina del elemento mayoritario, o absorbido en su superficie. Esto puede ser ventajoso, ya que la la concentración del elemento minoritario en la solución puede bajar a niveles mucho más bajos que por  precipitación de este elemento en forma pura. Por ejemplo, en la hidrometalurgia del zinc, impurezas como el Ge y el As coprecipitan con un "hidróxido" (*) de hierro , probablemente por absorción en la superficie de los floculos de "hidróxido" de hierro. ( (*): Existen varias formas de precipitar el hierro : como jarosita, goetita,...) Electrometalurgia La

ELECTROMETALURGIA consiste en la producción de depósitos metálicos mediante la aplicación de la ENERGIA ELECTRICA. Se distingue: La

electrometalurgia en solución acuosa: Aplicada fundamentalmente a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores ( Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te ). La

electrometalurgia en sales fundidas: Aplicada principalmente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores ( Tierras raras, Ti, V, W, Zr, Th). Procesos electrometalúrgicos

Según el tipo de depósito obtenido, se distinguen los siguientes PROCESOS ELECTROMETALURGICOS :

E LECTROOBTENCION (Electrowinning) de metales: Consiste en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo (pulvielectrometalurgia) o bien, depósitos de compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales). E LECTROREFINACION (Electrorefining) de metales: Consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro. GA LVANOPLASTIA (Electroplating): Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados). E LECTROCONFORMADO (Electroforming): Consiste en la elaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica. Proceso electroquímico

Un proceso de naturaleza electro-química se caracteriza por presentar la realización simultánea de dos reacciones denominadas anódicas y catódicas. En la primera sucede una transformación química de oxidación y se liberan electrones. La reacción catódica involucra un proceso químico de reducción con participación de los electrones liberados en el ánodo y que viajan por  CONDUCTORES ELECTRÓNICOS (cables) que unen el cátodo con el ánodo. En la solución, no hay desplazamiento de electrones, sino que los iones se desplazan en la solución. Los aniones (-) van hacia el electrodo de carga positiva y los cationes (+) hacia el electrodo de carga negativa. El electrolito es un CONDUCTOR IONICO. Los

procesos electroquímicos pueden ser clasificados en dos tipos según sean o no espontáneos. Los primeros suceden en forma natural y la celda se denomina GALVÁNICA o PI LA. Los no espontáneos se realizan por medio de la aplicación de corriente externa y se realizan en una celda llamada ELECTROLITICA. Los

procesos de electrodepositación de metales no son espontáneos y necesitan un aporte de energía eléctrica para ser forzados a ocurrir, por lo cual se estudian las celdas electrolíticas en estos apuntes. La FUENTE DE ENERGIA ELECTRICA debe proporcionar corriente continua o directa (DC) a la celda, permitiendo el flujo forzado de electrones entre el ánodo y el cátodo dónde son consumidos. En forma simple, la fuente de energía actúa como bomba impulsora de electrones que fluyen por los conductores y los electrodos. Cantidad de metal depositado o disuelto Ley de Faraday

La

ley de Faraday establece que la masa de metal depositado es proporcional a la cantidad de corriente que circula a través de la celda y al tiempo de operación de la electrólisis. Se expresa así: mF : masa depositada (g) M : Peso molecular del metal depositado n : Valencia del ion metálico en la solución F

:

Constante

de

Faraday

(96487

Coulomb/equivalente) (1 coulomb = 1 A x 1 s) I : Corriente que circula (A) t : Tiempo de operación de la electrólisis (s) El equivalente electroquímico (EEQ) de la substancia transformada, se define como la cantidad de sustancia que es afectada por el paso de una corriente de 1 A en 1 hora. El equivalente electroquímico de un metal queda determinado por las siguientes constantes: Eficiencia de corriente La

masa que se obtiene con la ecuación de Faraday (mF) es teórica o estequiométrica, ya que considera que toda la corriente que circula se aprovecha solo para depositar el metal, pero en los procesos reales de EW de cobre, hay reacciones parásitas y la masa depositada realmente (mR) es menor a lo que se esperaba. La

EFICIENCIA DE CORRIEN TE se define como la razón entre la cantidad de cobre depositada y la que se debería haber depositado teóricamente según la ley de Faraday : Como concepto, indica la fracción de corriente que es efectivamente utilizada en la reacción de depositación de cobre. Así, por ejemplo, si la EC es de 0.8 (80%), significa que solamente el 80% de la corriente está siendo útilmente utilizado y el 20% restante está siendo empleado en reacciones paralelas o parasitarias, fugas, etc. Por ejemplo, en EW de Cu, Reacción principal: Cu2+ + 2 e- => Cu 97 % I

Reacción parásita: Fe3+ + 1 e- => Fe2+ 3 % I

METODICA EXPERIMENTAL.

LIXIVIACION

 -

Armar el sistema siguiente.

 -

Preparar la solución de ácido sulfúrico de 1 l t al 10%.

 -

Esperar a que se termine esta parte del experimento.

CEMENTACION

 -

De lo obtenido en la lixiviación, realizar la cementación con aprox. 300ml.

 -

Colocar esta solución en un vaso de precipitado.

 -

Introducir una viruta en el vaso de precipitado.

 -

Esperar a que la solución se torne transparente.

ELECTRODEPOSICION

 -

Armar el sistema mostrado en la figura.

 -

Usar la solución restante del producto de la lixiviación.

 -

Mantener la solución entre 55º y 60ºC

 -

Usar como cátodo una placa de cobre y como ánodo una placa de aleación de plomo antimonio.

 -

Antes de colocar el cátodo y el ánodo pesarlos.

 -

Darse tiempo limitado para la electrodeposición.

 -

Pasada la electrodeposición volver a pesar el cátodo y el ánodo.

 -

Medir la distancia de separación entre las placas.

 -

Medir las dimensiones del cátodo.

DATOS CALCULOS Y RESULTADOS.

LIXIVIACION

Volumen calculado de H2SO4: 60ml Volumen obtenido de licor de sulfato de cobre: 800ml aprox.

CEMENTACION

Cantidad de viruta usada: 1 Tiempo:

60min.

Se vio que la solución casi se tornaba transparente.

ELECTRODEPOSICION

Masa inicial del ánodo: 224.62gr 

Masa inicial del cátodo: 28.18gr  Tiempo de

electrodeposición: 60min

Temperatura:

55º - 60ºC

Voltaje empleado: 3[V] Intensidad de corriente usada: 1[A] Distancia de separación de los electrodos: 2.5cm Dimensiones del cátodo: 6.5*6 Masa final del ánodo: 224.65gr  Masa final del cátodo: 29.32gr  Masa electrodepositada de cobre: 1.14gr  Masa electrodepositada de sulfato: 0.03gr 

2e + Cu2+ => Cuº

Con la formula y los datos calculamos: Masa electrodepositada de cobre (teorico): 1.19gr 

OBSERVACIONES.

El proceso fue realizado sin mucha dificultad, en la lixiviación se demoro mucho tiempo, para la cementación la hora no fue suficiente para que se complete el proceso y la electro deposición del licor de sulfato de cobre durante su proceso emitió gases asfixiantes.

CONCLUSIONES.

Todo

el proceso de electrometalurgia fue realizado en dos prácticas ya que llevan mucho tiempo. La electro deposición fue casi un éxito ya que la masa teórica no esta muy lejos de la practica.

BIBLIOGRAFIA.

Fuente de la Universidad de Atacama de Chile. www.wikipedia.com APLICACIONES HIDROMETALURGICAS OBJETIVOS.

 -

Observar la manera en que se realizan los recubrimientos electrolíticos en laboratorio.

 -

Saber hasta que punto se debe realizar la electrolisis para tener un buen acabado.

FUNDAMENTO

La

TEORICO.

hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones liquidas, acuosas y orgánicas. Se basa en la concentración de soluciones en uno a varios elementos de interés Metales, presentes como iones, que por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son separados y aislados de forma especifica. Como resultado se obtiene una solución rica en el ion de interés y con características propicias para la próxima etapa productiva. En general los metales extraídos por esta técnica son proveniente de minerales anteriormente Lixiviados en medios sulfato, cloruro, amoniacal, etc. Metales como Cobre, Níquel, Vanadio y Uranio, son extraídos de esta forma. Por este último metal se dio comienzo a la Hidrometalurgia durante el auge de la industria nuclear apoyada económicamente por la segunda guerra y posteriormente guerra fría. Los procesos hidrometalúrgicos normalmente operan a temperaturas bajas (en el rango de 25º C a 250º C). Las presiones de operación pueden variar de unos pocos kPa (vacío) hasta presiones tan altas como 5000 kPa. El punto fuerte de la hidrometalurgia radica en la gran variedad de técnicas y combinaciones que pueden ser usadas para separar metales una vez que han sido disueltos a la forma de iones en solución acuosa.

Galvanotecnia

Para recubrir las teteras con una delgada capa de plata ³con el fin de protegerlas de la corrosión y darles un acabado atractivo³ se emplea el proceso conocido como galvanotecnia. Los objetos que van a ser galvanizados se limpian y después se colocan en un baño que contiene cationes (átomos cargados positivamente) del metal que se quiere depositar sobre los mismos. El objeto se conecta al terminal negativo de una fuente de electricidad, lo que hace que el objeto atraiga los cationes metálicos del baño.

Cromado

El cromado se realiza con el fin de otorgarles una buena presentación o de acabados decorativos al material (o piezas) tratado, otras veces otorgarles mayor  dureza y exigente acabado liso con brillo al espejo y con alta precisión.

Los

insumos químicos utilizados para el proceso del cromado son: Hidroxido de sodio (en escamas) : NaOH Carbonato de sodio: Na 2CO3

Metasilicato de sodio Tripolifosfato

de sodio

Cianuro de sodio: NaCN Cianuro de cobre: CuCN Bisulfito de sodio

Sulfato de niquel: NiSO 4.7H2O Cloruro de niquel: NICl 2 Acido Bórico: H3BO3 Peróxidos de hidrogeno: H2O2

Nitrato de plata AgNO 3 Oxido cromico (en escamas): CrO 3 Acido sulfúrico : H 2SO4 Los

anodos (láminas o planchas): -Aceros o hierro -Niquel -Plomo-estaño (7% Sn) -Cobre

Los

Materiales o Piezas: Los materiales o las piezas a recubrir pueden tener  origen de fabricación ó de uso que requieren este tratamiento para un rendimiento más adecuado y mejor. Las

materias primas o materiales a tratar que generalmente representan para darle el tratamiento de cromado brillante pueden ser: muebles (silla, mesas, etc.), instrumentos de música. Por otra parte, las materias primas o materiales a recubrir con cromo duro pueden ser: todo tipo de matrices, ejes hidráulicos, asientos de rodamientos, asientos de rodajes, gusanos extrusores, guía hilos, rodillos, cigüeñales, vástagos (de trenes de aterrizaje), pistones, árboles de levas, camisetas de motores, soportes de aparato de óptica, malla de ladrilleros (minería), etc. todos con fines de darles mejor dureza.

METODICA EXPERIMENTAL.

 -

Calentar la solución de Cu(CN) -4 de 55 ªC a 60 ªC.

 -

El elemento a recubrir debe estar libre de impurezas, ya sea grasas, suciedad y demás.

 -

Conectar mediante los cables con pinzas de cocodrilo el elemento en cuestión con la fuente de energía, controlar la intensidad y el voltaje.

 -

Controlar de que la pieza no quede demasiado recubierta ya que no tendrá una buena apariencia.

 -

 -

Ver siempre de que primero se realice un baño en cobre y luego se pase a hacerlo con la plata. No es necesario de calentar la solución que se usará para el baño con plata, ni tampoco someterlo con ninguna fuente de corriente eléctrica, por simple inmersión se realiza el baño.

OBSERVACIONES.

Durante la práctica cada uno de los experimentadores realizo el baño a diferentes piezas. En algunos casos las piezas estaban debidamente limpias y en otros casos totalmente sucias. Se hicieron baños en llaves, monedas, clips, cadenas, uñas, llaveros y alambres. Las

llaves en algunos de los casos se las baño completamente con cobre. En otros mitad cobre y mitad plata. En ambos casos no se tomaron datos de masas ni intensidad, por ser esta una práctica más de aplicación que de teoría, y se aplicaron diferentes intensidades. Las

monedas al igual que las llaves se las realizo de las dos formas, pero en algunos casos se dejo mucho tiempo la pieza en la solución y quedo con demasiado recubrimiento lo que hizo de la pieza un elemento no muy preciado, por su mal aspecto. En el clip se realizo un plateado demasiado excesivo al grado de que parecía más que bañado en plata, una pieza de plástico. La

cadena no estaba debidamente limpia por lo que al hacer el bañado en cobre se tubo problemas ya que la solución fue ensuciándose, y la cadena no podía ser totalmente recubierta, se realizo este proceso por partes, es decir, primero parte de la cadena luego lo demás y así hasta lograrlo. Pero la pieza no tenia un buen aspecto al final de la práctica pues no estaba totalmente cubierta y por haber  estado sucia el recubrimiento se fue quitando muy fácilmente. Las

uñas, los llaveros y los alambres, fueron exitosamente bañados pues tenían un aspecto favorable y no tenían ningún exceso, además estaban sin ninguna impureza.

CONCLUSIONES.

Durante la práctica se debe evitar los excesos en el recubrimiento y se debe de cuidar de que la pieza no contenga ninguna impureza. Después de realizar el baño se debe pulir la pieza para que tenga un mejor  aspecto y así sea más comercializable.

BIBLIOGRAFIA.

Enciclopedia Encarta 2006. www . wikipedia . com www. google . com