Oxidacion fe

OXIDACION FERROSO A FERRICO
Y ARSENICO III A ARSENICO V

NUEVO INTENTO EN PROYECTO 21/00


1. ANTECEDENTES

1.1 Producción de sulfato férrico a partir de chatarra: Patente Codelco. En un reactor agitado, cargado con chatarra de fierro en medio de ácido sulfúrico e inyección mediante un premezclador de gases y sparger de una mezcla de O2/SO2. Las reacciones que ocurren en el reactor sonlas siguientes:


Fe + H2SO4  H2 + FeSO4 (a)

2 FeSO4 + SO2 + O2  Fe2(SO4)3 (b)




1.2 Proceso Cuprex: se emplea FeCl3 (125 g/L),como agente lixiviante de concentrados de calcopirita. La solución PLS es extraída en planta SX. La solución de refino resultante, (mayoritariamente solución ferrosa), es oxidada a 50°C, con unamezcla gaseosa de O2/SO2 , (reacción b). De tal manera que la solución férrica recuperada es reciclada al proceso de lixiviación de concentrados.


1.3 Lixiviación de un Concentrado de Cobre (covelita,16% Cu, 24% de Fe, en una matriz de pirita) en reactor agitado con inyección de una mezcla gaseosa de O2/SO2 . Condiciones y eficiencias de operación:

• Tiempo de residencia: 3 h
• Concentracióninicial de Fe3+ 10 g/l
• S/L : 10% de sólido
• Mezcla gaseosa 98 % O2, 2 %SO2 (V/V). O bien 5 vrm (volúmenes de reactor por minuto) de la mezcla indicada.
• Temperatura: 80°C.
• H2SO4 305 kg/ton concentrado
• Eficiencia de lixiviación de cobre 90%.
• Turn over de Fe2+ / Fe3+ inicial = 3.5 veces

La temperatura es factor clave : bajo 70°C la lixiviación disminuye su eficiencia. Lasolución final en cuanto a fierro contiene mayoritariamente Fe3+.
1.4 Una solución de sulfato ferroso ( solución de refino resultante del modelo propuesto), es reoxidada a 50°C, con una mezcla gaseosa de O2/SO2 .(reacción b). De tal manera que la solución férrica recuperada, es reciclada al proceso. La velocidad de oxidación en estas condiciones es bien rápida al principio : 18 g Fe2+/Lh, mientrasque al final de reacción es de aproximadamente 6.9 g/L

1.5 En 40 minutos una solución de FeSO4 (0.1M), a 80°C en presencia de una mezcla gaseosa de O2/SO2 (98 y 2% resp.), se produce un 80% de oxidación de ferroso a férrico.

1.6 Proceso KCC (proceso llevado a cabo a escala piloto industrial en Chuquicamata): en medio amoniacal la calcopirita y covelina que acompaña los concentrados finales demolibdeno son oxidados completamente al inyectar oxígeno y una solución de ABS a un flujo bien definido teniendo como sets point de Eh = 175 mV(ESC ) y pH =11 . La temperatura del sistema exotérmica es de 65° C en promedio. En este caso el cobre lixiviado es acomplejados por el amoniaco de la siguiente manera:

CuFeS2 + 4.75O2 + 4 NH3   Cu(NH3) 4 2+ + 2SO42- + ½ Fe2O3
G°= -374 kcalCuS + 2O2 + 4 NH3   Cu(NH3) 4 2+ + SO42- G°= - 181 kcal


½ Cu2S + 1.25 O2 + 4 NH3 + ½ H2O   Cu(NH3) 4 2+ + ½ SO42- + OH-
G° = - 103 kcal

Por lo cual en este caso también se comprueba el poder oxidante de la mezcla de sulfito o azufre(IV) y oxígeno. La teoría predice la formación de un “Acido de Caro” o peroxidisulfúrico, H2SO5. El cual bajo condicionesde hidrólisis produce agua oxigenada y sus radicales libres asociados a los mecanismos de reacción del agua oxigenada producida “in situ”.


1.7 Oxidación de cianuro por la mezcla gaseosa O2/SO2 o bien ABS+O2 :
El ión cianuro excedentario en el proceso de lixiviación de oro y plata en pilas, es oxidado a ion cianato con alta eficiencia, al inyectar una mezcla de gas O2/SO2 en un pozoacondicionado para tal efecto. Posteriormente el ión cianato sigue una descomposición a aminas y sus sales amónicas correspondientes a través de un mecanismo accionado por presencia de metales y luz solar. Una proveedor americano demostró que reemplazando la mezcla gaseosa O2/SO2 por ABS e inyección solo de aire bastaba para oxidar catalíticamente el cianuro. Las reacciones son las siguientes:

NaCN...