Precipitaci N
Páginas: 24 (5814 palabras)
Publicado: 3 de agosto de 2015
Dpto Ingeniería de Minas
Universidad de Antoagasta
CAPITULO 4
PRECIPITACION DE COBRE
4.1.- INTRODUCCION
De las etapas anteriores, lixiviación y/o extracción por solventes, se obtiene una
solución que contiene disuelto los iones de interés. En esta etapa, precipitación, es
necesario llevarlos a una forma sólida que sea comercializable o que pueda ser tratada
mediante otros procesos. En términosgenerales, los procesos de precipitación utilizados
caen en algunas de las siguientes categorías:
a.- Cementación.
b.- Electrodepositación.
c.- Reducción mediante gases.
d.- Precipitación de sales insolubles.
en la mayor parte de estos procesos la reducción del ion metálico ocurre mediante algún
fenómeno electroquímico, de allí que resulte de gran importancia establecer algunos
principios deelectroquímica básica para tener una adecuada comprensión de ellos. En el
anexo A se entregan algunos conceptos de termodinámica y de cinética electroquímica
útiles para estos propósitos.
4.2.- CEMENTACION
4.2.1.- Cementación de cobre.
a.- Descripción del proceso.
La cementación de cobre, utilizando chatarra de fierro es uno de los métodos más
antiguos de precipitación que se han utilizado. En laactualidad este procedimiento ha
sido abandonado por todas las faenas medianas, las que prefieren la combinación
lixiviación - extracción por solventes - electrodepositación, pero aún es utilizado por
faenas de pequeña envergadura. La reacción principal es la siguiente:
Cu2+
+
Fe
=
Fe2+
+
Quiroz R., Curso Metalurgia, 2012
Fe
(4-1)
1
Dpto Ingeniería de Minas
Universidad de Antoagasta
b.-Reacciones parásitas.
De acuerdo a la estequiometría del proceso, un átomo gramo de hierro por cada
átomo gramo de cobre, el consumo teórico de hierro debiera ser de 0.88 Kg. Fe/Kg. Cu.
Sin embargo en la práctica este consumo varía entre 1,2 y 2,0 Kg. Fe/Kg. Cu. La razón
del mayor consumo se debe a varias reacciones parásitas que actúan en el sistema.
En primer término está la disolución del hierropor el exceso de acidez de la
solución de lixiviación. Esta reacción es la siguiente:
Fe +
2 H+
=
Fe2+
+
H2
(4-2)
en ella puede observarse como producto de reacción al hidrógeno gaseoso, esto lleva a
tomar medidas especiales de seguridad en los reactores donde ocurre la cementación ya
que la acumulación de este gas puede producir explosiones.
Otro factor de pérdidas de hierro lo da lapresencia de ion férrico. Este se puede
encontrar presente en la solución de lixiviación, producto de la disolución de minerales, o
bien puede formarse por la reacción del ion ferroso con el oxígeno:
2 Fe2+ +
½ O 2 + 2 H+
=
2 Fe3+
+
H2O
(4-3)
este ion reacciona con el fierro metálico de acuerdo a:
2 Fe
3+
+
Fe
= 3 Fe
2+
(4-4)
y con el cemento de cobre formado según:
2 Fe3+ +
Cu
= 2Fe2+ + Cu2+
Quiroz R., Curso Metalurgia, 2012
(4-5)
1
Dpto Ingeniería de Minas
Universidad de Antoagasta
que es una forma indirecta de consumir hierro ya que el cemento de cobre al formarse ha
consumido 0,88 unidades de ese metal.
Puede observarse que las reacciones (4-4) y (4-5) establecen un ciclo con la
reacción (4-3), de allí que una de las formas de evitar los consumos excesivos de agenteprecipitante sea el de minimizar la presencia de oxígeno en el medio. Asimismo se evita la
reacción de redisolución del cobre precipitado:
Cu +
½ O 2 + 2 H+
=
Cu2+
+
H2O
(4-6)
Otra reacción secundaria es la de formación de cloruro cuproso, la que tiene lugar
entre el cemento de cobre formado y el cloruro existente en la solución de lixiviación:
CuCl2
+
Cu = Cu2Cl2
(4-7)
Esta reacciónes perjudicial porque en el posterior tratamiento pirometalúrgico del
cemento, el cloruro cuproso se volatiliza, perdiéndose en los gases de descarga del
reverbero. De allí que las agencias de compra de cemento de cobre castiguen la
presencia de cloruros. Para evitar este problema, debe trabajarse siempre con un exceso
de chatarra de fierro, asimismo, el cemento, una vez obtenido, debe de...
Universidad de Antoagasta
CAPITULO 4
PRECIPITACION DE COBRE
4.1.- INTRODUCCION
De las etapas anteriores, lixiviación y/o extracción por solventes, se obtiene una
solución que contiene disuelto los iones de interés. En esta etapa, precipitación, es
necesario llevarlos a una forma sólida que sea comercializable o que pueda ser tratada
mediante otros procesos. En términosgenerales, los procesos de precipitación utilizados
caen en algunas de las siguientes categorías:
a.- Cementación.
b.- Electrodepositación.
c.- Reducción mediante gases.
d.- Precipitación de sales insolubles.
en la mayor parte de estos procesos la reducción del ion metálico ocurre mediante algún
fenómeno electroquímico, de allí que resulte de gran importancia establecer algunos
principios deelectroquímica básica para tener una adecuada comprensión de ellos. En el
anexo A se entregan algunos conceptos de termodinámica y de cinética electroquímica
útiles para estos propósitos.
4.2.- CEMENTACION
4.2.1.- Cementación de cobre.
a.- Descripción del proceso.
La cementación de cobre, utilizando chatarra de fierro es uno de los métodos más
antiguos de precipitación que se han utilizado. En laactualidad este procedimiento ha
sido abandonado por todas las faenas medianas, las que prefieren la combinación
lixiviación - extracción por solventes - electrodepositación, pero aún es utilizado por
faenas de pequeña envergadura. La reacción principal es la siguiente:
Cu2+
+
Fe
=
Fe2+
+
Quiroz R., Curso Metalurgia, 2012
Fe
(4-1)
1
Dpto Ingeniería de Minas
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b.-Reacciones parásitas.
De acuerdo a la estequiometría del proceso, un átomo gramo de hierro por cada
átomo gramo de cobre, el consumo teórico de hierro debiera ser de 0.88 Kg. Fe/Kg. Cu.
Sin embargo en la práctica este consumo varía entre 1,2 y 2,0 Kg. Fe/Kg. Cu. La razón
del mayor consumo se debe a varias reacciones parásitas que actúan en el sistema.
En primer término está la disolución del hierropor el exceso de acidez de la
solución de lixiviación. Esta reacción es la siguiente:
Fe +
2 H+
=
Fe2+
+
H2
(4-2)
en ella puede observarse como producto de reacción al hidrógeno gaseoso, esto lleva a
tomar medidas especiales de seguridad en los reactores donde ocurre la cementación ya
que la acumulación de este gas puede producir explosiones.
Otro factor de pérdidas de hierro lo da lapresencia de ion férrico. Este se puede
encontrar presente en la solución de lixiviación, producto de la disolución de minerales, o
bien puede formarse por la reacción del ion ferroso con el oxígeno:
2 Fe2+ +
½ O 2 + 2 H+
=
2 Fe3+
+
H2O
(4-3)
este ion reacciona con el fierro metálico de acuerdo a:
2 Fe
3+
+
Fe
= 3 Fe
2+
(4-4)
y con el cemento de cobre formado según:
2 Fe3+ +
Cu
= 2Fe2+ + Cu2+
Quiroz R., Curso Metalurgia, 2012
(4-5)
1
Dpto Ingeniería de Minas
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que es una forma indirecta de consumir hierro ya que el cemento de cobre al formarse ha
consumido 0,88 unidades de ese metal.
Puede observarse que las reacciones (4-4) y (4-5) establecen un ciclo con la
reacción (4-3), de allí que una de las formas de evitar los consumos excesivos de agenteprecipitante sea el de minimizar la presencia de oxígeno en el medio. Asimismo se evita la
reacción de redisolución del cobre precipitado:
Cu +
½ O 2 + 2 H+
=
Cu2+
+
H2O
(4-6)
Otra reacción secundaria es la de formación de cloruro cuproso, la que tiene lugar
entre el cemento de cobre formado y el cloruro existente en la solución de lixiviación:
CuCl2
+
Cu = Cu2Cl2
(4-7)
Esta reacciónes perjudicial porque en el posterior tratamiento pirometalúrgico del
cemento, el cloruro cuproso se volatiliza, perdiéndose en los gases de descarga del
reverbero. De allí que las agencias de compra de cemento de cobre castiguen la
presencia de cloruros. Para evitar este problema, debe trabajarse siempre con un exceso
de chatarra de fierro, asimismo, el cemento, una vez obtenido, debe de...
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