Ciencia

LIXIVIACIÓN de un MINERAL TOSTADO de COBRE y PRECIPITACIÓN del COBRE de la DISOLUCIÓN por CEMENTACIÓN
1.- INTRODUCCIÓN 1.1. Lixiviación
El principal objetivo de un proceso de extracción hidrometalúrgico es la lixiviación selectiva del metal o elementos beneficiables de una mena mediante un agente lixiviante. En la mayoría de los casos, los procedimientos hidrometalúrgicos se aplican a menaspobres o a menas ricas difícilmente tratables mediante procesos pirometalúrgicos. La lixiviación, generalmente, exige una preparación previa del mineral, bien física (trituración, molienda) con el fin de reducir el tamaño del sólido, o bien química (tostación, calcinación, fusión) para transformar el mineral en compuestos fácilmente solubles. Son muchos los reactivos capaces de disolver minerales,sin embargo, sólo unos pocos tienen un coste suficientemente bajo como para ser utilizados. Además del coste hay que considerar otros factores importantes como la capacidad del disolvente para lixiviar selectivamente los compuestos metálicos deseados, la velocidad de disolución, la facilidad, eficiencia y variedad de métodos por los que el metal puede ser recuperado posteriormente de la soluciónlixiviada, la posibilidad de recuperación y reutilización del agente lixiviante y, finalmente, la acción corrosiva sobre los equipos. Los agentes lixiviantes que se usan comúnmente incluyen soluciones acuosas de ácidos y bases. El NH3 es el más usado cuando la ganga es básica, y su alto coste es compensado por su capacidad de ser recuperado. Se usa extensamente en la metalurgia del Ni, por su granselectividad y también para Co y Cu. El H2SO4 es el disolvente ácido más utilizado ya que es el más barato, lo que compensa su baja selectividad.

1.2.- Cementación
La cementación es la precipitación de un metal de un determinado potencial de reducción, a partir de las soluciones de sus sales, por otro metal menos noble que él, es decir, por un metal cuyo "potencial normal de electrodo" es menorque el del metal a cementar. La reacción básica de la cementación del cobre puede escribirse: Cu2+ + 2/n M = Cu + 2/n Mn+ (1)

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Esta reacción es de naturaleza electroquímica y puede escribirse de la forma: Reacción catódica: Cu2+ + 2 e- = Cu Reacción anódica: 2/n M = 2/n Mn+ + 2 e(2) (3)

Para que el proceso de cementación tenga lugar, se requiere que la variación de energía libre para lareacción (1) sea negativa. ∆Go = -n FEo (4)

donde: Eo es el potencial electroquímico para la reacción (1) que viene dado por la diferencia de los potenciales para las ecuaciones (2) y (3). Escribiendo las ecuaciones de Nernst para (2) y (3): E(Cu2+/Cuo) = Eo(Cu2+/Cu) - RT/2F ln 1/a(Cu2+) E(M2+/Mo) = Eo(M2+/M) - RT/2F ln 1/a(M2+) El potencial de la reacción global es: E = Eo(Cu2+/Cuo) -Eo(M2+/M) - RT/2F ln [a(M2+)/a(Cu2+)] donde: T = Temperatura en K F = Constante de Faraday (96.500 C/mol) R = Constante de los gases (8,31 J/mol.K) a(Cu2+) y a(M2+) = Actividades del cobre y del metal que se usa como cementante en la disolución. En el caso de la cementación del cobre, el lixiviado está constituido por: H2O, CuSO4, H2SO4, FeSO4, Fe2(SO4)3, CaSO4, MgSO4, Al2(SO4)3. El cementante es hierrometálico en forma de chatarra de acero, chatarra de hierro desestañada y cortada en trozos finos. También podrían utilizarse otros metales diferentes del hierro que fueran menos nobles que el cobre (tales como el cinc y el aluminio), pero el proceso de cementación resultaría más caro. La mayor ventaja del proceso de cementación es su simplicidad. Prácticamente todo el cobre de una solución puedeser precipitado utilizando un número bastante reducido de tanques. Sin embargo, el producto obtenido no es químicamente puro. La composición típica de un cemento de cobre es la siguiente: Cu 85-90%, Fe 0,2%, SiO2 + Al2O3 0,5% y el resto oxígeno. El cemento de cobre se funde y se afina electrolíticamente. (7) (5) (6)

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2.- OBJETIVO
Determinar la influencia del tiempo en la velocidad de...