HIDROMETALURGIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALURGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

INFORME : LIXIVIACION LIXIVIACI ON DE Cu

PIROMETALURGIA DOCENTE: ING : HECTOR HERRERA COROVA ALUMNO:

 GONZALES ANCORI LUIS    CODIGO…………..122123 SEMESTRE:

AÑO-2014

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INFORME 01  – 2014 HIDROMETALURGIA

A:

ING. HECTOR HERRERA CORDOVA

DE: LUIS GONZALES ANCORI - VI SEMESTRE DE LA ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA METALURGICA DIA:

21 DE AGOSTO DEL 2014

ASUNTO: INFORME LIXIVIACION DEL COBRE (Cu) CON ACIDO SULFURICO

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 TITULO:

LIXIVIACION DE COBRE CON ACIDO SULFURICO

INRODUCCION.

Con este trabajo a continuación les presento una de las formas prácticas de realizar la lixiviación del cobre en el laboratorio, donde aprenderemos de una manera didáctica las distintas reacciones que suceden durante el proceso de lixiviación y cementación.

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OBJETIVOS.

 Reconocer por experimentación el cobre.  Tiempo de concentración del agente oxidante en este caso el acido sulfúrico.  Saber a que granulometría tiene que estar el mineral de Cu. para una buena recuperación o

cosecha de solución.  Realizar la lixiviación para el cobre.  Diferenciar el sulfato de cobre anhidro del sulfato de cobre hidratado.  Diferenciar las reacciones de lixiviación de reacción de cementación.  Apreciar cada uno de las reacciones que se producirán durante la lixiviación.

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FUNDAMENTO TEORICO

LA LIXIVIACIÓN:  Es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado para que se produzca la elución de uno o más de los componentes solubles del sólido. Por ejemplo tenemos:  El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente.  Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas mediante la lixiviación con

disolventes orgánicos.  Una de las importancias en el ámbito de la metalurgia ya que se utiliza mayormente en la

extracción de algunos minerales como oro, plata y cobre. También se utiliza en Tecnología Farmacéutica Hoy en día, la lixiviación en pilas es un proceso industrial ampliamente difundido para el tratamiento de minerales con especies oxidadas y sulfuros secundarios de metales base en este caso, generalmente con apoyo de técnicas bacterianas y que ya se intenta y explora intensamente para el tratamiento de los sulfuros primarios. Las metodologías usadas se originaron en el procesamiento de minerales oxidados y generalmente se basan en pruebas metalúrgicas y la experiencia industrial, que terminan por relacionar las variables económicas primarias (recuperación, consumo de ácido y cinética) con las condiciones adoptadas (granulometría de mineral, dosis de ácido en curado, tasa de riego, altura de apilamiento y aplicación de soluciones con alguna forma de contracorriente), para obtener resultados que se expresan en las duraciones de los ciclos y en las concentraciones de especies en las soluciones ricas. Hasta cierto punto, este enfoque usual presenta una cierta dosis de fatalismo, en el sentido que se basa en adoptar un respeto estricto del comportamiento del mineral, con pocas posibilidades de manipularlo para lograr objetivos más bien basados en los requerimientos económicos en una faena hidro-metalúrgica .Este documento presenta un enfoque diferente, basado en reconocer las características y el ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

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comportamiento del mineral, para separar simultáneamente aquellas condiciones que deben respetarse y los grados de libertad disponibles, de modo que sea posible conciliar ambos aspectos para establecer y lograr un objetivo más bien basado en los criterios económicos de una operación completa.

LIXIVIACION DEL COBRE (Cu.) En la actualidad el cobre es el que esta produciendo la mayor fuente de divisas al país, me gustaría que conversemos un poco sobre el tema. Empezaremos por los yacimientos de cobre de minerales oxidados. Para la obtención del cobre, estando el mineral en planta, se realizan tres etapas:

Primera etapa: lixiviación en pilas. La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas. Realización del proceso

a)Chancado:  el material extraído de la mina, que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante un chancado primario y secundario, con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a 3/4 de pulgada. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.

b) Formación de la pila:  el material chancado es llevado mediante cintas transportadoras hacia el lugar que se formara la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 metros de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de tuberías ranuradas que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través de la pila.

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c) Sistema de riego:  a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas transportadoras a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto del cobre.

Obtencion del proceso de lixiviación De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre ( CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro(gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a la planta de extracción por solventes. Segunda etapa: extracción por solventes ( SX ) En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl mediante una extracción iónica.

Cómo se hace Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina de esta solución captura los iones de cobre ( CU+2 ) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso. El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentración del cobre en esta solución hasta llegar a 45gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electroobtención.

Tercera etapa:  electroobtención ( EW )Esta etapa corresponde al desarrollo de un proceso electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre disuelto en la solución concentrada.

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Mediante el proceso de elctroobtención se recupera el cobre de una solución electrolito concentrada para producir cátodos de alta pureza de cobre ( 99,99 %) muy cotizados en el mercado.

Cómo se hace La solución electrolítica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre (CUSO4) es llevada a las celdas de electro obtención que son estanques rectangulares, que tienen dispuestas en su interior y sumergidas en la solución, unas placas metálicas de aproximadamente 1 m2 cada una. Estas placas corresponden alternadamente a un ánodo y a un cátodo. Los ánodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por estas se introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos son placas de acero inoxidable que corresponde al polo negativo por donde sale la corriente. Todas las placas están conectadas de manera de conformar un circuito por el que se hace circular una corriente eléctrica continua de muy baja intensidad, la que entra por los ánodos y sale por los cátodos. El cobre en solución ( catión, de carga positiva +2: Cu+2 ) es atraído por el polo negativo representado por los cátodos, por lo que migra hacia éstos pegándose partícula por partícula en su superficie en forma metálica ( carga cero ).

Obtencion Una vez transcurridos seis a siete días en este proceso de electroobtención, se produce la cosecha de cátodos. En este tiempo se ha depositado cobre con una pureza de 99,99 % en ambas caras del cátodo con un espesor de 3 a 4 cm., lo que proporciona un peso total de 70 a 80 Kg. por cátodo. Cada celda contiene 60 cátodos y la cosecha se efectúa de a 20 cátodos por maniobra. Los cátodos son lavados con agua caliente para remover posibles impurezas de su superficie y luego son llevados a la máquina despegadora, donde en forma totalmente mecanizada se despegan las hojas de ambos lados, dejando limpio el cátodo, que se reintegra al ciclo del proceso de electroobtención. Los cátodos de cobre obtenidos son apilados y embalados mediante zunchos metálicos para su transporte final al puerto de embarque, mediante camiones o ferrocarril. Previamente, se efectúa un muestreo sistemático de algunos cátodos para determinar sus contenido de cobre, que debe ser de 99,99 %, e impurezas ( menos de 0,01%, principalmente de azufre ) Codelco Norte - Procesos Productivos-Lixiviación

CARACTERISTICAS DE UNA LIXIVIACION IDEAL Partiendo de la base que el comportamiento del mineral, dentro de ciertos límites, puede ser ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

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dirigido hacia un comportamiento objetivo, proponemos los siguientes requerimientos para una lixiviación ideal.

METODOS DE LIXIVIACION: Lixiviación In Situ - In Place Se utiliza para minas de ley muy baja. La inversión es mínima, pero antes de copiar esto debería él checar la información. Lixiviación en botaderos Se utiliza para menas de ley baja que botan unicamente. La inversión es mínima. Lixiviación en bateas o percolación Se utiliza para menas de ley media-alta. La inversión es media-alta. Lixiviación en pilas o columnas Se utiliza para menas de ley baja-media. La inversión es media, es mas utilizada en Laboratorios. Lixiviación por agitación La lixiviación por agitación es un tipo de lixiviación en la que se agita una pulpa formada por partículas finas y reactivos. Se utiliza para menas de alta ley o cuya especie útil es de alto valor comercial, debido a los grandes costos de inversión. Su objetivo es tener recuperaciones más altas en tiempos más cortos. Usualmente se utiliza para lixiviar calcinas de tostación y concentrados, y es empleada en la extracción de cobre, oro, plata, entre otros.

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APLICACIONES.

 Industrialmente la lixiviación se utiliza para preparar pociones, para ello se toma la droga

(generalmente una planta medicinal) se pulveriza, y se mezcla con el menstruo (alcohol), se coloca en un lixiviador y se deja macerando el tiempo requerido.  También se le puede decir lixiviación al tratamiento de los minerales concentrados y otros

materiales que contienen metales

 La lixiviación se efectúa por medio de un proceso húmedo con ácido que disuelve los

minerales solubles y los recupera en una solución cargada de lixiviación.

 De uso práctico en la minería mediante la cianuración del oro y otros minerales.

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PARTE EXPERIMENTAL. MATERIALES: 

2 vasos de precipitación de 250ml.



2 vagetas.



1 soporte universal.



1 embudo de vidrio.



1 cocinilla.



Papel filtro.

REACTIVOS: 

mena de cobre 100gr.



Agua destilada H2O.



Clavos de fierro Fe.

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H2SO4 CONCENTRADO.

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JUSTIFICACION: La presente investigación da pretende dar a conocer la importancia de la lixiviación del cobre dando a conocer que todo el mundo debe absorber pequeñas cantidades de cobre diariamente debido a que el cobre es esencial para la salud. Los niveles altos de cobre pueden ser dañinos. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de la nariz y la garganta. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náusea, vómitos y diarrea. Cantidades muy altas de cobre pueden dañar el hígado y los riñones y pueden aun causar la muerte.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. A) Verter en un vaso de precipitación una porción pequeña la de la mena de cobre CuO, y mezclamos con ácido sulfúrico H2SO4  al 10% y luego llevamos a calentamiento , evitar la ebullición.



REACCION DE LIXIVIACION:

CuO+H2SO4→CuSO4. 

CEMENTACION: SOLUCION DE COBRE CALENTANDO

CuSO4+FeSO4+Cu.

LEY DEL MINERAL DE COBRE 5,25%. or cada 200gr de mineral, 5,25gr es de cobre.Entonces si tenemos 200gr de mineral de cobre realizamos la siguiente operación: 100grCuO

5,25grCu.

200geCuO

X.

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

()() 

 

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X=10,5grCu.

B). Filtramos la mezcla de H 2SO4 conCuO,notaremos que cambia de coloración de verde oscuro a verde azulado.Este color azulado indica la presencia de cobre La mezcla filtrada, que es de color verde azulado es sulfato de cobre hidratado CuSO 4.5H2O, porque

contiene agua, mientras que el producido en la sedimentación

es sulfato de

cobreCuSO4 anhidro, debido a la ausencia de agua. El residuo que sobra de la filtración se llama relave de cobre el cual tiene una coloración marrón claro.

Al I. AL FINAL DE LA FILTRACION

TENEMOS RESIDUOS DE COBRE LLAMADO RELAVE.

II. RELAVE DE COBRE

sulfato de cobre pentahidratado CuSO4  agregamos clavos de hierro y llevamos a calentar, evitar la ebullición. Notaremos que

conforme vaya calentando que la

solución, ira cambiando de coloración de verde azulado a blanco por la presencia de sulfato de cobre FeSO4.

CuSO4+FeSO4+Cu.

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I. AÑADIMOS

CLAVO DE HIERRO A LA SOLUCION.

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II. LLEVAMOS A

CALENTAR LEVEMENE.

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III. EL COBRE

SE ADHIERE A LA SUPERFICIE DEL CLAVO DE HIERRO.

El precipitado que notamos en el fondo del vaso de precipitado es cemento de cobre con una pureza de 96 a 97%, si queremos cobre máspuro, se realiza presoselectrolíticosentonces tendremos un cobre con una pureza de 99,99% el cual se denomina cobre electrolítico.

5. LA ACTIVACION DEL PROCESO 1a Serie de Reacciones: 4 FeSO4(impregn.) + O2(gas) + 10 H2O 4 Fe(OH)3(sólido) + 6 H2SO4(soluc.) 4 FeSO4(impregn.) + O2(gas) + 2 H2SO4(soluc.) 4 Fe(OH)3(sólido) + 4 H2SO4(soluc.) 2 Fe2(SO4)3(soluc.) + 12 H2O 2 Fe2(SO4)3(soluc.) + 2 H2O - Las especies de fierro se disuelven, principalmente al estado Fe+2. - ElFe+2 queda impregnado en la roca al detener el riego - Luego se oxida a Fe+3 en contacto con el oxígeno gaseoso o por acción bacteriana y - ElFe+3 queda en un estado hidrolizado, simple o complejo. - El Fe+3 hidrolizado se re-disuelve al aportar más ácido en el riego siguiente y consume 0,86 Kg de ácido fresco/Kg de ión ferroso oxidado. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

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- ElFe+3 eventualmente participa en reacciones rédox y retorna al estado ferroso Fe+2. 2a Serie de Reacciones: 12 FeSO4(impregn.) + 3 O2(gas) + 30 H2O 8 Fe(OH)3(sólido) + 12 H2SO4(soluc.) 12 FeSO4(impregn.) + 3 O2(gas) + 6 H2O que se combina con: 4Fe(OH)3(sólido) + 4Fe2(SO4)3(soluc.) + 2Na2SO4 + 12H2O 12 FeSO4(impregn.) + 3 O2(gas) + 6 H2O + 2 Na2SO4 12 Fe(OH)3(sólido) + 12 H2SO4(soluc.) 4 Fe2(SO4)3(soluc.) + 24 H2O 4 Fe(OH)3(sólido) + 4 Fe2(SO4)3(soluc.) 4 NaFe3(SO4)2(OH)6(sólido) + 6 H2SO4(soluc.) 4 NaFe3(SO4)2(OH)6(sólido) + 6 H2SO4(soluc.) El diagrama de purbaix

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CONCLUSIÓNES. 

Legamos a la conclusión que la pureza del cobre obtenido es 96%.



Que la coloración azulada de la solución filtrada, indica la presencia del cobre.



Cuando llevamos a calentar la solución de cobre notamos que el cobre se adhiere a la

superficie del clavo de hierro. 

En un meodo uy eficionete en cuanto a la recupreacion del cobre (Cu)

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RECOMENDACIONES.



No llevar a ebullición la solución de cobre, ya que esto puede dañar nuestro organismo.



Cuando agregamos los clavos de hierro a la solución de cobre, calentar con cuidado para que la reacción se lleve de una forma eficaz.

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