Informe Cementacion Grupo 3

INFORME LABORATORIO “CEMENTACIÓN DE COBRE”

Profesores: Sergio Rivera. Profesor Ayudante: Cristobal Muñoz, Carlos Toledo. Alumnos:



Rubén Astudillo



Javier Cerda



Javiera Donoso Sergio Ortiz Shadyck Pereira



Fecha de Entrega: 17/10/2016







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ÍNDICE ÍNDICE



















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INTRODUCCIÓN

















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METODOLOGÍA

















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RESULTADOS

















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ANÁLISIS DE RESULTADOS















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DISCUSIONES

















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CONCLUSIONES

















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ANEXOS



















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REFERENCIAS

















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INTRODUCCIÓN La cementación es la precipitación de un metal desde una solución acuosa, que se produce por efecto de las presencias de otro metal menos noble. En este proceso el metal precipitado usualmente se deposita o " cementa" sobre el metal añadido. El proceso se basa en el potencial de electrodo que tengan los metales involucrados. El metal con potencial electrodo más alto, en este caso el cobre, tiene mayor tendencia a la oxidación, y pasará a la solución desplazando al metal que está a un menor potencial positivo (hierro), como se muestra en la reacción. 𝐶𝑢𝑆𝑂% + 𝐹𝑒 ⟶ 𝐹𝑒𝑆𝑂% + 𝐶𝑢 Cu+2 + Fe0 ⟶ Fe+2 + Cu0 Para la realización del experimento se debieron utilizar distintos materiales: • • • • • •

Varilla de agitación Clavos de hierro Virutilla Paño de cocina Solución de ac. Sulfato de cobre 2,9 g/L ( entregada) Papel pH

Los objetivos de la experiencia de laboratorio serán: entender, comprender y analizar el proceso de cementación, obtener una comparación de cementación entre virutilla y clavo; dejamos en claro que son del mismo material pero con una diferencia de áreas; y finalmente, realizar cálculos teóricos para los consumos de Cu y Fe en cada caso.



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METODOLOGÍA A continuación, se detallan los pasos que se llevaron a cabo en el laboratorio 1. Se registraron los pesos del clavo, la virutilla, y los vasos precipitados, para lo cual se utilizó la balanza analítica. 2. Después, se agregaron cien milímetros de PLS en dos vasos precipitados. 3. Posterior a esto, se introdujo de manera simultánea el clavo y la virutilla en dos vasos de precipitado. 4. Se midió el nivel de PH inicial en ambos vasos. 5. Se prosiguió con mediciones de pH del PLS con la virutilla cada cinco minutos durante veinte minutos debido a los rápidos cambios visuales que se observaban. 6. Una vez pasados los veinte minutos se retiró el PLS descargado (refino) y el cobre cementado de la virutilla filtrándolo con el paño, se pesó nuevamente la virutilla, y el paño húmedo en este caso y se dejó secar el paño durante cuatro días. 7. En el caso del PLS y clavo, por el contrario, no hubo grandes variaciones visuales en los primeros minutos y se dejó reaccionar también durante cuatro días. 8. Después de este tiempo y una vez con el paño seco, se registró el peso en conjunto del paño y el cobre cementado, para posteriormente compararlos. Se siguió el mismo procedimiento con el clavo, se pesó en conjunto con el vaso sin el PLS, y se pesó el clavo solo también. 9. Finalmente se obtuvieron todos los pesos antes y después, y de esta forma es posible compararlos para determinar de forma precisa el cobre cementado en ambos casos.





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RESULTADOS Masas de clavos y virutilla (g) Antes de Después de variación cementar cementar de masa

Cu cementado

Clavo

2,61310

1,589

-1,0241

0,738

Virutilla

4,6981

6,1075

1,4094

0,3019

Reaccion Total

𝐶𝑢𝑆𝑂% + 𝐹𝑒 ⟶ 𝐹𝑒𝑆𝑂% + 𝐶𝑢 Análisis de Clavos consumo teórico de Cu 2,61310 𝑔 𝐹𝑒 ∗

1 𝑚𝑜𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢 𝑔 ∗ ∗ 64 = 2,9864 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑢 56 𝑔 1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒 𝑚𝑜𝑙

Análisis de virutilla consumo teórico de Cu 4,6981 𝑔 𝐹𝑒 ∗

1 𝑚𝑜𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒 𝑔 ∗ ∗ 64 = 5,359257 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑢 56 𝑔 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢 𝑚𝑜𝑙 Análisis de consumo teórico de Fe

2,9𝑔 𝐶𝑢 1 𝑚𝑜𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒 56𝑔 ∗ 0,1 𝐿 ∗ ∗ ∗ = 0,25375 𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒 𝐿 64𝑔 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑢 1 𝑚𝑜𝑙



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ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Primero se hace un análisis en la variación de la masa de la virutilla, correspondiente a 1,4094 g, lo que indica que al final de la cementacion la masa de la virutilla aumentó con respecto al inicio debido a que en esta aun habia prescensia de agua y probablemente, restos de cemento de cobre entremedio de la virutilla. En el análisis de la variación de masa del clavo, se obtiene una diferencia negativa correspondiente a -1,0241g, esto debido a que se consumió el hierro. Con respecto a la cementacion de cobre en el clavo, se obtuvo 0,738g al momento de pesarla. Este valor podría haber sido mayor si se analiza la diferencia de masa del clavo antes y despues de cementar, pero como es necesario filtrar, parte del cementado podría haber quedado en solucion, disminuyendo el total obtenido.







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DISCUSIONES En este informe se realizarán suposiciones basadas en nuestra experiencia, trataremos de concluir casos hipotéticos, como por ejemplo ¿qué pasaría si aumentáramos la temperatura? En este caso podríamos concluir que al haber un aumento en la temperatura podemos ver una aceleración en la reacción, es decir, la cementación se realizaría de una forma más rápida. Es importante tener en cuenta, al momento de realizar nuestro experimento, que el clavo y la virutilla sean de hierro, y que no presenten alguna capa de zinc (oxidación), de esta manera será posible la reacción de óxido-reducción. Si no se tiene precaución con el óxido, el material estaría en una zona de pasivación, por lo que la cementación no sería posible. Además, si nosotros agitamos el contenido que se está cementando en el vaso precipitado también aumentaremos la velocidad de la reacción entonces podemos concluir en ambos casos de que el aumento de temperatura y la agitación en la cementación produce un cambio en la cinética de la reacción. También podemos observar que en los vasos precipitados se muestran burbujas, eso se debe a que se liberan iones hidrógeno en la solución (debido a la reducción del hidrógeno). El cambio de pH en el PLS, (en este caso fue mínimo porque en sí la solución inicial ya era totalmente ácida, entre 1-2pH) se debió a lo mismo mencionado anteriormente y en base a la liberación de H+, se debe netamente a la cantidad de cobre que se quiere cementar. El cambio de color que presentó el PLS se produjo así mismo por la disminución de la concentración de cobre producto de la cementación. Porque pierde Cu+2 que se adhieren al clavo o a la virutilla, por consiguiente, el Fe va hacia la solución pasando a Fe+2 diluido. Otro punto que hay que mencionar, es la disminución del volumen de PLS que se produjo después de la cementación del clavo, debido principalmente a la evaporación. También se podría estudiar la opción de utilizar otro ácido, como el ácido nítrico. La ventaja del ácido nítrico es que es un gran agente corrosivo, ideal para casos donde existen altos porcentajes de impurezas presentes en la roca (cobre negro), aunque es nuestro caso es inncesario.





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CONCLUSIONES Para concluir, la reacción involucrada que relaciona los iones de Cu y Fe, se aplica totalmente. Se puede observar que los clavos donde predomina el Fe, se cementaron de manera rápida, efectiva y notoriamente, demostrando la reacción química. Asimismo, se puede concluir que a una mayor superficie, donde predominan altas cantidades de ion Fe, tienen mayor cementación de Cu. Por ende, si hay una superficie regular con alta concentración de Fe, tendrá mayor cementación de Cu. Otro punto a concluir es que la cementación con chatarra de Fe tiene grandes ventajas, una de ellas es que el precipitado se puede separar con mucha facilidad. Si llevamos esto a la industria es muy útil al momento de tener una solución acuosa donde este el Cu diluido, como el caso de un proceso posterior a la lixiviación. Si seguimos observando el proceso, este es muy veloz en comparación con una pila de lixiviación o un EW, por este motivo es muy rentable para realizarlo en la gran industria. Finalmente, según los datos base entregados de concentración de Cu comparados con los datos obtenidos de consumo de Cu, podemos concluir categóricamente que la concentración inicial entregada de PLS no contenía los 2,9 g/L indicados, debido a que el consumo de Fe fue de 1,02g y el teórico es de 0,253 g, es así que podemos afirmar que la concentración es mayor a 2,9 g/L.



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ANEXOS



Imagen 1. Clavo en PLS

Imagen 2. Virutilla en

Tiempo (minutos)

Virutilla

0 5 10 15 20

Tabla 1. Medición de Ph de virutilla en PLS cada 5

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Imagen 3. Medición de Ph con el uso del papel Ph.



Imagen 4. Filtración de PLS





Imagen 5. Pesando virutilla libre de PLS



Imagen 6. Cementación virutilla



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Imagen 7. Cementación de clavo, después de 4 días





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REFERENCIAS • • • •



http://es.scribd.com/doc/63043050/Cementacion-Con-Chatara-de-Hierro-a-n-Ivel-LabOratorio#scribd http://digital.csic.es/bitstream/10261/17169/1/Estudio_cin%C3%A9tico.pdf https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_electroobtencion_proceso.asp http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/23104/Capitulo4.pdf

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