Lixiviacion de galena con hno3

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas. Posgrado en Metalurgia y Materiales

“ESTUDIO TERMODINÁMICO DE LIXIVIACIÓN DE UN CONCENTRADO DE GALENA A ELEVADA PRESIÓN Y TEMEPERATURA CON ÁCIDO NÍTRICO”

T

E

S

I

S

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN EN INGENIERIA METALURGICA Y MATERIALES P R E SE N T A : Ing. ROBERTO ZÁRATE GUTIÉRREZ

DIRECTOR DE TESIS:Dr. FRANCISCO JAVIER JUÁREZ ISLAS CO-DIRECTOR DE TESIS:Dr. RODOLFO MORALES DAVILA

MÉXICO D.F.

FEBRERO 2007

I RESUMEN La mayoría de la producción mundial de plomo se origina del tratamiento en el horno de soplo y sinterización de concentrado de Galena. El polvo rico en plomo y emisiones de gases emanados de las plantaspersistente, y la dilución de gases de SO2 es un problema del sinter son problemas de gran

dificultad y los procesos anticontaminantes son costosos. Hay algunas razones para que el cambio de tecnología sea necesario. La primera es el crecimiento de las restricciones sobre la descarga de los desechos gaseosos, sólidos y líquidos de las plantas metalúrgicas. La segunda es necesario el uso de menas lascuales no pueden ser tratadas por los procesos usados convencionalmente en el presente. Por lo anterior se pretende obtener una vía alterna basado en las soluciones de [HNO3, Ca(NO3)2] para la obtención del plomo metálico, así como sus diferentes compuestos purificados de plomo como PbSO4 y PbO2. La experimentación se efectuó en un reactor a presión (AUTOCLAVE) de 2 L de capacidad. Las variables deestudio son la temperatura (373.15 – 413.15 K), velocidad de agitación (300 – 700 rpm), adición de agentes catalizadores, presión de O2 (10 – 20 atm), concentración de ácido nítrico ([0.18M]-[2M]) y tiempo (4 horas). Se estudio la parte Termodinámica construyendo los diagramas estabilidad para los sistemas Pb(II)-HNO3, Ag(I)-HNO3. Por otro lado para la lixiviación de galena y argentita con ácidonítrico, se parte de los diagramas E-pH de los sistemas N-H2O, S-H2O, Pb-H2O, Pb-N-H2O, Pb-S-H2O y de ahí se partió para construir los sistemas Pb-N-S-H2O y Ag-N-S-H2O. Las reacciones propuestas para la lixiviación de Galena y Argentita con HNO3 son: 2PbS(S)+2NO3-+4H++O2(g) Pb2++S(S)+PbSO4(S)+2NO(g)+2H2O(l) ΔG413.15=-737.824 kJ mol-1 2Ag2S(S)+2NO3-+4H++5O2(g)+4e 2AgSO4-+Ag2SO4(S)+2NO(g)+2H2O(l)ΔG413.15= -1,890.230 kJ mol-1

II ABSTRACT The majority of the world´s lead production originates from the sinter plantblast furnace treatment of Galena concentrate. The rich powder in lead and emission of gases emanate from the plants is a persistent problem, and the gas dilution of SO2 of the sinter they are problems of great difficulty and the processes antipollutants are costly. There are somereasons in order that the change of technology is necessary. The first one is the growth of the restrictions on the unloading of the gaseous, solid and liquid tailing of the metallurgical plants. The second one is necessary the use of ores which cannot be treated by the processes used conventional in the present. For the previous thing one tries to obtain an alternate route based on the solutionsof [HNO3, Ca(NO3)2] for the obtaining of the metallic lead, as well as it´s different compounds purified of lead as PbSO4 and PbO2. The experimentation was carried out in a reactor to (AUTOCLAVE) pressure of 2 L of capacity. The variables of study were the temperature (373.15 - 413.15 K), agitation speed (300 - 700 rpm), agents' addition catalysts, pressure of O2 (10 20 atm), concentration ofnitric acidic ([0.18M] - [2M]) and time (4 hours). It´s were study the Thermodynamic part constructing the graphs stability for the systems Pb(II)-HNO3, Ag(I)-HNO3. On the other hand for the leaching of Galena and Argentita with nitric acidic, it were part of the graphs E-pH of the systems N-H2O, S-H2O, Pb-H2O, Pb-N-H2O, Pb-S-H2O and of there it were to construct the systems Pb-N-S-H2O and...