lixiviación

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Lixiviación

3.1. Cinética de Reacciones
3.1.1. Introducción
El hecho de que una reacción sea termodinamicamente posible ( G Cu2+ + 5 Fe3+ +
2 S° ) :

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CuFeS2 + 8 H2O => Cu2+ + Fe3+ + 2 SO42- + 17 e- + 16 H+
17 Fe+3 +17 e- => 17 Fe2+
--------------------------------------------------------------------------------G Cu2+ + 17 Fe2+ + 2 SO 2- + 16 H+CuFeS2 + 16 Fe
2
4
Pero en la práctica, después de 100 días de lixiviación, sólo se alcanza a poner en
solución un 5 % de la calcopirita, 50 % de calcosina y 80% de covelina.

3.1.2. Definiciones
3.1.2.1. Reacción homogénea - heterogénea
Reacción Homogénea : Reacción química u electroquímica en la cual todos los
productos y reactantes pertenecen a una sola y misma fase.
Ejemplo : MnO4- + 5Fe2+ + 8 H+ Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O
Reacción Heterogénea : Una reacción es heterogénea si tiene lugar en dos o
más fases.
Ejemplo : NaCl (sólido) Na+ + Cl- (solución)

3.1.2.2. Velocidad de una reacción
En general, las reacciones químicas se pueden escribir :
o
o
o

A + B => C + D
A => B
A => B => C

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La velocidad de una reacción (v) es el número demoles transformados por unidad
de tiempo del componente i involucrado en la reacción química : dNi .
dt

La velocidad se puede definir de varias formas :
(a)

Basada en la unidad de volumen de fluido reaccionante

(b)

Basada en la unidad de volumen del reactor

(c)

Basada en la unidad de superficie interfacial en un sistema de dos
fluidos o basada en la unidad de superficie delsólido en los sistemas
líquido - sólido (reacción heterogénea):

(d)

Basada en la unidad de masa del sólido en los sistemas fluido-sólido

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3.1.3. Etapas de una reacción
En general, los sistemas hidrometalúrgicos están caracterizados por sistemas
heterogéneos, es decir , sus reacciones tienen lugar en una interface en la cual
ocurre transferencia de materia deuna fase a la otra.

Figura 3.1.1. Esquema de una reacción de lixiviación con
disolución completa del mineral.

Las reacciones heterogéneas son controladas por la velocidad de la reacción
química propiamente tal o por la transferencia de masa de los diversos reactantes
hacia la superficie de contacto de los dos fases. En la figura 3.1.1. se muestra un
modelo simplificado de lixiviación,con disolución completa del mineral. Este caso
representa la disolución de especies puras que no forman residuos sólidos como
producto de la reacción, tales como el oro en cianuro, la chalcantita en ácido
sulfúrico,...

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Las etapas principales de una reacción son :
(1)

Transporte de masa de los reactantes gaseosos a través de la interfase
gas - líquido yposterior disolución (cuando es el caso).

(2)

Transporte de masa de los reactantes a través de la capa límite
solución - sólido, hacia la superficie del sólido.

(3)

Reacción química o electroquímica en la superficie del sólido,
incluyendo adsorción y desorpción en la superficie del sólido y/o a
través de la doble capa electroquímica.

(4)

Transporte de masa de los especiesproducidos a través de la capa
límite hacia el seno de la solución.

La etapa controlante de una reacción es la de velocidad más lenta ( R.D.S. : Rate
Determining Step). El control de la reacción global puede ser :
- Por transporte de masa ( etapa 1, 2 o 4 )
- Por reacción química (etapa 3)
- Mixto
Las reacciones homogéneas son generalmente más rápidas que las reacciones
heterogéneas, ya quenecesitan transporte de masa en una sola fase y que las
especies en solución reaccionan rápidamente. Por otra parte, las reacciones
heterogéneas implican el transporte de masa a través del límite entre dos fases, lo
que a veces es la etapa controlante de las reacciones. Las reacciones más
importantes en hidrometalurgía son heterogéneas, y a veces son controladas por
el transporte de masa (...