Informe 3 de Hidro

HIDROMETALURGIA

Informe de laboratorio N°3 Evaluaciones de acidez en la lixiviación de minerales de Cobre

Profesor: Ing. Luis Huere Anaya Integrantes: Huaman Borja Madeleine  Gomez Hidalgo Michelle Shimabukuro Rebolledo Diego  Taipe Izquierdo Alexander 



Fecha Fecha d e Realiza Realizació ció n:

27 de febrero de 2017

Fech Fecha a de Entrega:

6 de Marzo de 2017

2017-I

1. Objetivos: 

Ejecutar la lixiviación de un mineral oxidado de cobre empleando la técnica de agitación y evaluar comparativamente la influencia de acidez.



Determinar la pureza del ácido sulfúrico mediante la técnica de valoración química.



Calcular la cantidad de cobre extraída del proceso de lixiviación.

2. Fundamento teóric o:

Son minerales oxidados. Los minerales oxidados de cobre se originan en la descomposición y oxidación de los minerales sulfurados. Fueron los primeros minerales explotados. Los principales minerales oxidados son la malaquita, la azurita, la crisocola, la cuprita y la brochantita. Los minerales oxidados una vez extraídos se someten a operaciones de trituración y molienda para reducir el tamaño de partícula.La lixiviación acida es el proceso más utilizado para la recuperación de cobre desde minerales oxidados. La rentabilidad de esta operación va a estar determinada por el consumo de ácido sulfúrico y del grado de extracción del cobre. Se sabe que un aumento en la concentración de ácido en las soluciones lixiviantes impulsa una mayor recuperación de cobre, pero también se produce un elevado consumo de ácido por especies reactivas de la ganga, lo que repercute negativamente en la economía del proceso. La lixiviación del cobre tiene por objetivo la obtención del 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 disoluciones ácidas .El consumo de reactivo lixiviante está en función de la cantidad de especies que reaccionan con él y de la velocidad con la que lo hacen. Si un mineral de ganga reacciona más rápido que los minerales de cobre y, además se encuentra en mayor cantidad, entonces éste limita la lixiviación del cobre. Concentración y Dosificación de ácido sulfúrico, la concentración de ácido sulfúrico es el que otorga la capacidad de carga a la solución lixiviante. En efecto, a mayor concentración de ácido sulfúrico, disminuye el pH y aumenta la disolución del sulfato de cobre y se sulfata el cobre remanente. Este ácido inyectado en la alimentación se va consumiendo en el recorrido a través del reactor, éste consumo de ácido se debe a reacciones químicas tanto con la ganga como con restos de cobre que no reaccionaron en la etapa de curado, provocando un aumento del pH, que a su vez puede provocar la precipitación de sales. La dosificación de ácido en esta etapa queda determinada por la combinación óptima del flujo y la concentración alimentada.

3. Procedimiento:

Preparación de soluciones

50 cc Naranja de metilo

250 cc Na CO  0.1 N Titular y corregir acidez si fuera necesario

H SO  28 gr/lt

Instalación de equipo de agitación

Mineral -100M

Condiciones: Dilución 3/1 Mineral: 100 g Disolvente: 300 mL Acidez: 28 gr/lt

Muestrear a los 10 minutos, dejando de agitar por unos 5 minutos, con pipeta de 5 cc, sin extraer sólidos

Efectuar la valoración de H SO

Corregir acidez, reajustar dilución y reiniciar agitación

Repetir control a los 20, 30 y 40 minutos

Filtrar la pulpa y lavar el sólido

Secar y pesar el residuo de lixiviación

83.50 g

Balance Metalúrgico

% pérdida de peso

Consumo de H SO

4. Materiales y Reactivo s:

Mineral de cobre oxidado

Agitador Magnético

H2SO4

Na2CO3

Pipeta gr aduada

Fiolas

Matraz Erlenmeyer

Anaranjado de Metilo

Cucharon y bandeja

Balanza

Soporte

Vaso precipitado

5. Resultados: 

Determinación de la pureza del acido sulfúrico:

1,84

 

∗ 0.3  =

0.552 20.1

27.46

 

= 0.0274

=

 

∗ 1000 = 27.46

 

4.9 ∗  20.1

Vgasto = 112.65 ml

112. 65 ml

100%

90 ml

X%

La pureza del ácid o sul fúr ico es 79.89 %



Preparación d el ácido c on un a concentració n de 28 g/L g 28 ∗ 0.5L = 14 gramos L

 =

Va =

  ∗ %  

14  = 9.52   1.84  0.7989 

Llenar 100 ml de agua destilada a una fiola , pipetear 9.50 cc de ácido sulfúrico concentrado y agregar a la fiolas , después de esto llenar hasta los 500 ml.

Condiciones Mineral (gr)

100 gramo s

Granulometría

100M

Diluc ión (L/s)

3/1

H2SO4 (g/l)

28 g/L

Tiempo (min)

30 minut os

Tipo de agitación Volumen (cc) Tabla1:  condiciones de la lixiviación



Controles:

Tiempo (minutos)

 Ac id ez de l a solución(gr/lt)

Consumo de ácido(gr/lt)

 Adici ón (gr )

H2SO4(cc)

0 10 20 30

28 0.49 21.56 25.48

27.51 6.44 2.52

8.4 8.25 1.899 0.7424

5.71 4.95 1.3 0.5

= 19.29 Tabla 2: Consumo y adición de ácido sulfúrico

Resultados:

  

Volumen de soluc ión: 295 cc Peso r esidual f inal: 85.50 gramos Perdid a de min eral (%): 16.5%

Consumo de H2SO4:

295 Lt   ∗ 25.48 = 7.5166  1000  19.1532  − 7.5166 100 

∗

1000 1

∗

1000  1

∗

1 1000 

= 116.369 /

Graficas de laboratorio:

Consumo vs Tiempo 9 8 7 6

   o    m5    u    s    n 4    o    C

3 2 1 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Tiempo

Grafica1:  Consumo Vs Tiempo

Acidez vs Tiempo 30 25 20    z    e     d    i 15    c    A

10 5 0 0

5

10

15

20

25

30

Tiempo

Grafica 2: Acidez vs Tiempo

35

40

45

Adición vs Tiempo 10 9 8 7    n 6     ó    i    c    i 5     d    A 4

3 2 1 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Tiempo

Grafica 3:  Adición vs Tiempo

Balance Metalúrgico: |Producto

Tiempo (minutos)

Ley (Cu)

Volumen (L)

Masa (g)

Masa Acumulada

Recuperación (%)

PLS 1

10

1.63

0.30

0.49

0.49

37.08

PLS 2

20

2.94

0.30

0.88

0.88

66.87

PLS 3

30

3.24

0.30

0.97

0.97

73.70

PLS 4

40

3.45

0.30

1.04

1.04

78.47

RIPIO

0.34%

0.08

0.28

cabeza calculada

1.32

Tabla3:  Balance metalúrgico

1.32

6. Recomendaciones 









Antes de empezar el laboratorio, lavar y enjuagar con agua destilada los instrumentos de vidrio con los que se trabajará en el laboratorio. Valorar la solución de ácido sulfúrico antes de comenzar el proceso para determinar su acidez correcta debido a que el ácido se degrada con el tiempo. Regular las RPM de la máquina agitadora a aproximadamente 300, dado que si son muy bajas, el mineral del fondo del vaso de precipitado no será agitado debidamente. Al momento de la valoración, verter el carbonato de sodio gota a gota y agitar el enlermeyer constantemente, frente a un fondo blanco para apreciar claramente el punto de viraje del indicador.

Tener mucho cuidado con los carbonatos ya que en una lixiviación de cobre los carbonatos consumen mucho acido sulfúrico.

7. Conclusiones 

Se ejecutó la técnica de lixiviación de un mineral oxidado de cobre con ayuda de la técnica de agitación.



Se determinó la pureza del ácido sulfúrico usado en el laboratorio la pureza fue de 79.89 %.



La recuperación de cobre fue del 78.47%.

8. Cuestionario: 

¿De qué manera influye la acidez en la lixiviación de óxidos de cobr e? ¿Porq ue es imp ort ante evaluar la acidez?

Un aumento en la concentración de ácido en las soluciones lixiviantes impulsa una mayor recuperación de cobre, pero también se produce un elevado consumo de ácido por especies reactivas de la ganga “(Guiachetti , 2011.pag.41) Es importante la acidez en el proceso de lixiviación porque con ello tratara de obtener cobre que se encuentra en minerales oxidados, los cuales son separados a través de la aplicación de una disolución de ácido sulfúrico y agua, en el procesos, se hará la transferencia del metal hacia la fase acuosa, lo que permitirá la separación del metal contenido en la fase sólida, de sus acompañantes no solubles, además es importante porque está ligada a la rentabilidad de esta operación. 

¿Por qu é es im port ante reconocer la pur eza del ácido en una prueba de lixiviación a nivel laboratorio?

Si es importante conocer la pureza del ácido, ya que en el laboratorio debemos fijarnos que según Guiachetti (2011) que “exista una relación proporcional entre el ácido que se consume y el cobr e que se lixivia”. (Pág., 43)

También la pureza nos sirve para poder determinar cuánto de ácido concentrado debemos agregar a la lixiviación.



¿Si un mineral consume una cantidad grande de ácido en Kg/TM implica que hay una alta extracción? Explique

Los consumos varían según la reacción y la cantidad de metal o mineral a disolver .Partiendo de cantidades estequiometrias, los consumos reales son siempre superiores .Algunas menas mantienen tal cantidad de ganga alcalina (carbonatos) ,que el consumo por neutralización puede exceder los límites de rentabilidad del proceso .(Instituto Tecnológico Geominero, [IBM] (2008),pag.43)



Presentar las ecuaciones balanceadas de la lixiviación con H2SO4 de calcita, siderita, oligisto , zincita



Calcita

CaCO3 + H2SO4 

Siderita

FeCO3 + H2SO4 

Fe2(SO4)3 + 3H 2º

Zincita

ZnO+ H2SO4



FeSO4 + H2CO3

Oligisto

Fe2O3 +3 H2SO4



CaSO4 + H2CO3

H2O + ZnSO4

Efectuar el balance metalúrgico con los datos de ensaye de la sol ució n de la página 4

|Producto

Tiempo (minutos)

Ley (Cu)

Volumen (L)

Masa (g)

Masa Acumulada

Recuperación (%)

PLS 1

10

1.63

0.30

0.49

0.49

37.08

PLS 2

20

2.94

0.30

0.88

0.88

66.87

PLS 3

30

3.24

0.30

0.97

0.97

73.70

PLS 4

40

3.45

0.30

1.04

1.04

78.47

RIPIO

0.34%

0.08

0.28

cabeza calculada

1.32

1.32



Graficar para su prueba



Consumo de ácido (Kg/TM) Vs tiempo de lixiviación (min)

TIEMPO

CONSUMO  ACIDO

CONSUMO  ACIDO

(minutos)

(gr/lt)

(Kg/TM)

0 10 20 30

0 0.49 21.56 25.48

0 0.1445 63.6 75.16

Consumo de acido VS tiempo de lixiviacion 80 70

    )    M60    T     /    g    K 50     (    o     d    i 40    c    a    e     d 30    o    m 20    u    s    n 10    o    C

0

-10



0

5

10

15

20

25

30

35

Tiempo(min)

Extracción de cobre (%) Vs tiempo de lixiviación Extraccion de Cobre VS tiempo de lixiviacion 90.00 80.00

    ) 70.00    %     ( 60.00    n    o    i 50.00    c    a    r    e 40.00    p    u    c 30.00    e    R

20.00 10.00 0.00 0

5

10

15

20

25

Tiempo(min)

30

35

40

45



De acuerdo a sus r esultados y gráfi cos, cual es el consumo d e ácido y extracción de cobre a las dos hor as de lixiviación

Con los resultados obtenidos en laboratorio nos podemos dar cuenta de que para dos horas todo el cobre ya se habrá lixiviado y hacer este proceso no sería económicamente factible.



¿Qué materiales se empl ean para fabricar l os t anques y accesorio s de una planta de lixiviación p or agitación de óxidos de cobre? 

Arteaga (2011) afirma:

Generalmente un tanque de agitación necesita: 





Un recipiente circular que puede estar cerrado o abierto en la parte superior .Para evitar zonas con bajas velocidades las esquinas se eliminan empleando un fondo casi esférico Deflectores en la pared, para evitar que el fluido gire como un sólido rígido Un rodete o hélice que estará acoplado a un eje vertical .La excentricidad de inclinación del eje se puede variar para lograr rendimiento mayor

Los accesorios de una planta de lixiviación son el mineral molido, solución.(pag,3)



¿Cuál es el rango adecuado para lixivi ar un min eral de cobre oxidado?

Para elegir la concentración, es necesario buscar el equilibrio de ciertos factores y parte en consumo de la cinética de las reacciones, se requiere un mínimo de ácido libre para mantener solubilizados los productos formados.(Instituto Tecnológico Geominero, [IBM] (2008),p.79.



¿Qué elementos con sid erados como im pur ezas afectan el proceso de lixivi ación de cobr e? ¿Cuáles son este efecto?







Las soluciones de lixiviación siempre producen sulfato ferroso, equivalente al menos al sulfato férrico que ha reaccionado. Esto representa un inconveniente para la posterior recuperación del Cu de las soluciones aumentando el costo (Instituto Tecnológico Geominero, [IBM] (2008),pag.81) La mayor desventaja los medios cloruros son gran poder solubilizador ,factor positivo en la lixiviación pero negativo en el posterior estado de la separación ,por incrementar su complejidad ,otra desventaja es la corrosividad de las soluciones de cloruros, que obliga a la construcción de lso equipos con materiales específicos y caros como acero inoxidable ,titanio, plomo, etc. (Instituto Tecnológico Geominero, [IBM] (2008),pag.82) Las soluciones estériles se recirculan o rechazan, con o sin depuración. La recirculación conlleva un aumento de compuestos tales como hierro, oxidos, sulfatos. arsenico, cloro, acidos, etc. Este aumento sobre todo en sustancias nocivas como el As,Cl,ácidos, pueden ser perjudiciales al proceso en si o en estados posteriores por lo que debe efectuarse una depuración periódicamente. (Instituto Tecnológico Geominero, [IBM] (2008),p.94)

9. Referencias Bib liog ráficas:

  Minería Química. (2008). España:ITGE, pag.79









Instituto

Tecnológico

Geominero.

Consumo de Ácido Sulfúrico y cinética de la lixiviación de un mineral oxidado de cobre (2011).Chile: Universidad de Chile,pag.41-43 Schulz ,B (2003).Introducción a la Metalurgia .Chile: Universidad Santiago de Chile,pag.192 Arteaga H. Agitación. Perú: Universidad Nacional de Trujillo,Pag.3