Introducción a la Hidrometalugia

Introducción a la
hidrometalurgia

hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviación selectiva ( disolución )
de los componentes valiosos de las menas y su posterior recuperación de la
solución por diferentes métodos. El nombre de hidrometalurgia se refiere al
empleo generalizado de soluciones acuosas como agente de disolución.
La hidro-electrometalurgia comprende el conjunto deprocesos de lixiviación y
precipitación por medio de electrólisis, donde los procesos electroquímicos son
precedidos por los procesos hidrometalúrgicos.
Hay tres principales etapas de los procesos hidrometalúrgicos :
( 1 ) Disolución del componente deseado presente en la fase sólida.
( 2 ) Concentración y/o purificación de la solución obtenida.
( 3 ) Precipitación del metal deseado o suscompuestos.
Los reactivos químicos empleados ( agentes lixiviantes ) deben reunir muchas
propiedades para poder usarse, por ejemplo : no deben ser muy caros, deben ser
fácilmente recuperables y deben ser bastante selectivos para disolver
determinados compuestos. Los procesos de lixiviación y purificación de la solución
corresponden a las mismas operaciones que se practican en el análisis químico,solamente que a escala industrial.
En estos apuntes sólo se presenta los procesos hidro-electrometalúrgicos de
algunos de los metales más comunes en Chile: el cobre y el oro. Se recomienda al
estudiante referirse a las varias publicaciones que se publicaron estos últimos
años en el campo de la hidrometalurgia para profundizar los temas que le
interesan.

Fundamentos Termodinámicos

2.1.Reacción Química
En la práctica, se acostumbra escribir una reacción química, bajo la forma :
aA + bB ⇔ cC + dD (1)
En (1), a,b,c,d : Coeficientes estequiométricos
A,B : Reactantes
C,D : Productos
El valor de la energía libre estándar de la reacción (ΔG°) puede determinarse
conociendo los potenciales químicos estándares o las energías libres de formación
de los reactantes y productos :Donde νi son los coeficientes estequiométricos de la reacción.
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Fundamentos Termodinámicos
Universidad de Atacama
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En este caso :
(2)
En (2), ΔG° : Variación de energía libre estándar de la reacción (1)
(cal/mol o joule/mol)
a,b,c,d : Coeficientes estequiométricos
: Energías libres estándar de formación (o
potenciales químicos ) de los compuestos
que participan en la reacción.
En lastablas, se escriben también G° o F°.
Se usa la convención de LATIMER.
a 298 K ( 25°C )
Utilizando los estados estándares, la variación de energía libre (ΔG) de esta
reacción, puede ser expresada como :
(3)
En (3), ΔG° : Energía libre estándar de la reacción
aA,aB,aC,aD : Actividades de los productos y reactantes
T : Temperatura (K)
R : Constante de los gases ( 1.987 cal/mol.K )
Universidadde Atacama
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Al equilibrio, no hay variación de energía libre : ΔG = 0.
Por lo tanto :
(4)
A 25°C ( ΔG° en cal/mol) :
(5)
La ecuación (4) define K, constante de equilibrio de la reacción considerada a la
temperatura T :
(6)
En (6), a,b,c,d : Coeficientes estequiométricos
aA,aB,aC,aD : Actividades de los productos y reactantes. En
soluciones diluidas, las actividades de las especiesdisueltas se
aproximan por su concentración molar (mol/litro). La actividad de
un solido o líquido puro es 1.
Universidad de Atacama
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Ejemplo
Se considera la reacción CuO + 2H+ Cu2+ + H2O
(Concentraciones en mol/litro)
2.2. Reacción Electroquímica
Por lo general, una reacción electroquímica (o semi reacción), es decir en que
participan además electrones, se escribe en el sentido de lareducción (captación
de electrones) :
(7)
En (7), Ox. : Especie oxidante
Red. : Especie reductora
n : Número de electrones que participan en la reacción
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La condición de equilibrio para un sistema electroquímico es :
(8)
Ecuación de NERNST
En (8), E : Potencial de la reacción electroquímica (V)
R : Constante de los gases ( 1.987 cal/mol.K )
T : Temperatura ( K...