Lixiviacion

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DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LA CAPA DE NERNST EN LA LIXIVIACIÓN DEL ÓXIDO DE COBRE CON ÁCIDO SULFÚRICO

Santiago Daniel Zapata Boada
Estudiante de la Escuela Politécnica Nacional-Ecuador.

Los Cedros, Conjunto Sierra Hermosa casa 30. Quito-Ecuador
Teléfonos: Fijo: 022530351, Móvil: 087213441
saintyago88@hotmail.com

ABSTRACT

RESUMEN

El objetivo del presente estudio consistióen medir el espesor de la capa de Nernst en la lixiviación del óxido de cobre con ácido sulfúrico, utilizando como muestra un mineral concentrado de cobre. Se varió la concentración del ácido y la agitación del proceso, para determinar su influencia en el tamaño de la capa de Nernst y en la velocidad de reacción. Además se calculó el número de Damkohler para determinar si el control de lareacción es por la difusión ó por la reacción química. La metodología experimental consistió en medir la concentración de sulfato de cobre producido a distintos tiempos, para analizar la cinética de la reacción química. En condiciones de agitación, los coeficientes de transferencia de masa obtenidos fueron del orden de 6.8E-04 m/s, el espesor de la capa de Nernst aproximadamente 2.5 um, y el número deDamkohler alrededor de 70. En condiciones de lecho fijo sin agitación, el coeficiente de transferencia de masa obtenido fue igual a 2.31E-05, el espesor de la capa de Nernst fue igual a 74.89 um y el número de Damkohler fue de 1860.03. La influencia de la concentración del H2SO4 es mínima, y a medida que aumenta, tanto el espesor de la capa de Nersnt como el número de Damkohler sufren un ligeroincremento. En base a los resultados experimentales se comprobó que la agitación disminuye el espesor de la capa de Nernst, incrementa la difusión y disminuye el tiempo de reacción. También se comprobó que en un lecho fijo el control es de la difusión, y en un lecho agitado el control es por la reacción química.

INTRODUCCIÓN

El objetivo del presente estudio es medir el espesor de la capa deNernst en la lixiviación del óxido de cobre con ácido sulfúrico, variando la concentración del ácido y la agitación del proceso, para determinar la influencia de su tamaño en la velocidad de reacción. Además se necesita calcular el número de Damkohler, a partir de la constante de reacción química y el coeficiente de transferencia de masa, para determinar si el control de la reacción es por la difusiónó por la propia reacción química. La muestra es un mineral concentrado de cobre de Portovelo, calcinado a 500°C.

La lixiviación consiste en la disolución de un sólido en un líquido. La reacción que se produce durante la lixiviación del óxido de cobre con ácido sulfúrico se presenta a continuación:

CuOs+ H2SO4 aq ↔ CuSO4 aq+H2O (1)

La modelización cinética experimental del procesode lixiviación permite predecir las velocidades de reacción cuando las condiciones operativas establecidas se modifican. En hidrometalurgia se trabaja a bajas temperaturas, y las velocidades de reacción son bajas, debido a limitaciones del orden cinético a pesar de tener condiciones termodinámicas favorables. [2]

Por lo general, se trabaja a temperaturas y presiones bajas (atmosférica), por loque su influencia en la reacción es mínima. La concentración del ácido, relacionada con la actividad, juega un papel muy importante en la velocidad de reacción. En un estudio de la lixiviación de calcopirita sulfurizada realizado anteriormente [3] se determinó que la concentración de ácido afecta significativamente la extracción de cobre hasta concentraciones de aproximadamente 0.2 M.Concentraciones de ácido sobre 0.2 M no tienen efecto adicional sobre la extracción de cobre. La máxima extracción de cobre obtenida en estas condiciones fue de aproximadamente 90%.

Figura 1. Efecto del ácido sulfúrico en la extracción de cobre y hierro desde las calcinas. [3]

Las condiciones termodinámicas más importantes en el proceso de lixiviación son el potencial de hidrógeno (pH) y el...
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