Labo 2 C.docx

Laboratorio de Procesamiento de Minerales II

Práctica de Laboratorio N° 2 INFORME

Integrantes:  Gil, Gianella  Huaman, Paul  Coaquira, Edison  Salazar, Eduardo  Castilo, Daniel Mesa: 02 Sección: C11 – 4 – B Profesor: Teobaldo Roque Semana 02 Fecha de realización: 19 de febrero Fecha de entrega: 26 de febrero 2015 – I

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INTRODUCCIÓN En los circuitos de lixiviación industrial las soluciones lixiviantes son recirculadas continuamente entre etapas o ciclos de lixiviación y extracción por solventes. En la extracción por solventes se extrae selectivamente el cobre, mientras los demás iones permanecen en solución acuosa. Como consecuencia los iones metálicos diferentes del cobre y los aniones que los acompañan llegan a un estado estacionario donde su concentración puede ser muy alta. La concentración de los iones acumulados en el proceso de lixiviación (fierro, aluminio, magnesio, manganeso, etc.), proviene de la disolución de las especies que contienen el metal de interés (cobre) y de la ganga. Esta disolución depende del consumo de ácido del mineral, tiempo de residencia del mineral. En este caso se desarrollaré la lixiviación por agitación en las cuales las evaluaciones se determinaran según el consumo del ácido libre que se tomará de cada muestra.

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I.

OBJETIVOS

El objetivo central de este trabajo es poder evaluar y describir el efecto de la carga iónica de la solución de lixiviación sobre la cinética de disolución de cobre y el consumo de ácido en la lixiviación de minerales oxidados de cobre. Además se desea evaluar el efecto que presenta el aumento de la concentración de ácido en el consumo de ácido y la disolución de cobre.

II.

FUNDAMENTO TEORICO

El cobre cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos. Los procesos pirometalúrgicos que conducen finalmente a la producción de ánodos de cobre. Estos ánodos son corroídos posteriormente en celdas de electro refinación y los átomos de cobre de los ánodos son así disueltos en una solución acuosa ácida. Es en este punto, entonces, que los productos de la extracción hidrometalúrgica y pirometalúrgicos alcanzan la misma etapa. Las técnicas hidrometalúrgicos para la extracción de cobre se aplican principalmente a los minerales de cobre con oxígeno

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III.

CUESTIONARIO

a. Efectuar el balance metalúrgico de su prueba con los datos de ensayo de su hoja adjunta

Datos:

Dilución (L/S) = 3/1 Peso del mineral (g) =230 H2SO4 + H2O (g/L) = 690

Tiempo (min)

Gasto de Na2CO3 (cc)

Acidez solución (g/L)

Consumo acido (g/L)

Adición (g)

H2SO4 (cc)

Adición de agua (cc)

0

0

8.03

0

-

-

-

20

27

2.28

5.75

1.51

0.82

19.20

40

34

1.38

6.66

0.91

0.49

19.50

60

-

-

7.18

∑ = 2.42

Presentar los cálculos del consumo neto de H2SO4 de su prueba, en K/TM g Acido no reaccionado = 0.690L × 8.03 = 5.54 𝑔 L 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐 𝒅𝒆 á𝒄𝒊𝒅𝒐 𝒏𝒆𝒕𝒐 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 á𝒄𝒊𝒅𝒐 − á𝒄𝒊𝒅𝒐 𝒏𝒐 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏𝒂𝒅𝒐

Consumo neto de acido = 12.41 − 5.54 = 6.87g 690g ×

1kg 1TM × = 6.9 × 10−4 𝑇𝑀 1000g 1000kg 1𝑘𝑔

6.87 g × 1000𝑔 = 6.87 × 10−3 𝑘𝑔

Consumo neto de acido =

6.87 × 10−3 kg = 25.60 −4 6.9 × 10 TM

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Graficas: a) Consumo acumulado de ácido (g/L) vs. Tiempo (minutos)

CONSUMO DE ÀCIDO VS. TIEMPO consumo de àcido ()g/l

8 7 6 5 4 3 2 1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo (minutos)

extraccion acumulada de cobre (%)

b) Extracción acumulada de cobre (%) vs. Tiempo (minutos)

% extracción acumulada de cobre vs. 80 tiempo 70 60 50 40 30 20

10 0 0

20

40

60

80

100

120

140

tiempo (s)

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1.1. ¿Cómo influye la granulometría en la lixiviación de óxidos de cobre? La granulometría en los óxidos de cobre, es muy importante ya que al triturar aumentamos la superficie del mineral y hay un mayor contacto con el reactivo, y la velocidad de extracción será más rápido, pero hay que tener en cuenta que una reducción de tamaño excesivo perjudica la lixiviación. 1.2. Presentar las ecuaciones balanceadas de la lixiviación con H2SO4 de malaquita, azurita, crisocola, cuprita y tenorita.

Malaquita: CuCO3.Cu(OH)2 + 2H2SO4 → 2CuSO4 + CO2 + 3H2O

Azurita: 2CuCO3.Cu(OH)2 + 3H2SO4 →

Crisocola: CuSiO3.2H2O +

Cuprita : Cu2O +

H2SO4 →

H2SO4

Tenorita: CuO +

CuSO4 + SiO2

CuSO4 + Cu

→

H2SO4

3CuSO4 +2CO2 + 4H2O

→

CuSO4

+ 3H2O

+ H 2O

+ H2O

1.3. Además de los minerales de cobre indicados, que otros minerales son consumidores de ácido. Los minerales que se encuentran en la ganga como la caliza CaCO3, que al reaccionar con el ácido sulfúrico genera una reacción de neutralización, la esfalerita también es un consumidor de ácido.

1.4. ¿Cuáles son los principales errores cometidos en el desarrollo de su prueba? ¿Cómo podría corregirlos? No esperar el tiempo adecuado para la separación sólido – líquido de nuestra solución, después de realizar la agitación. Se corregiría esperando el tiempo adecuado para que sedimenten las partículas en suspensión.

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1.5. ¿Cuáles son las ventajas de usar el ácido sulfúrico como lixiviaste? ¿Cuál es el costo de este lixiviante? Las ventajas que tiene el ácido sulfúrico es que es más económico, no tóxico, fácil de regenerar y de fácil disponibilidad. También se debe recordar que otros ácidos como el HCl, presenta el anión cloruro que aumenta la corrosividad. Sabiendo que el acido comercial, por kilogramo cuesta $ 9.24. El ácido sulfúrico es el agente

lixiviante utilizado en la lixiviación del cobre El consumo de ácido sulfúrico es un agregado de costo significante en el proceso extractivo, especialmente en las plantas de mediana y baja capacidad.

1.6. Industrialmente, como se realiza una lixiviación en botaderos para la lixiviación minerales marginales (sulfuros de bala ley). Se realiza con un agente oxidante como el ión férrico con ayuda de las bacterias que son las encargadas de catalizar la reacción y con un ambiente ácido. Las bacterias obtienen su energía de la oxidación del ión ferroso a férrico estas producen la re oxidación del ión ferroso. Esta lixiviación se genera por una reacción redox mientras que el ión férrico se reduce a ión ferroso el sulfuro de cobre se oxida a sulfato de cobre generando así su disolución, pero este proceso demanda mucho tiempo (años).

EMPLEADO EN LA INDUSTRIA: La agitación mecánica fue usada hasta fines de los años 80 para la lixiviación de minerales de cobre oxidado de alta ley en Minera Michilla, Enami en Taltal y en Ojancos Copiapó, en que los minerales eran molidos y lixiviados por agitación mecánica, con un tiempo de retención de 16 a 24 horas, con soluciones ácidas en caliente, aprovechando el calor de disolución y de reacción del ácido sulfúrico. En la región de Atacama, Chile, se puede mencionar la planta "La Coipa", propiedad de Minera Mantos de Oro y mayor productora de plata del mundo. Utiliza el proceso de cianuración de oro y plata por agitación en ocho tanques en serie.

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IV. OBSERVACIONES: Se debe tener en cuenta algunos parámetros al momento de aplicar la lixiviación por agitación como el tamaño de partícula, la ley del mineral y el consumo de ácido. La lixiviación por agitación se utiliza para menas de alta ley o cuya especie útil es de alto valor comercial

V. CONCLUSIONES: El tiempo es un factor importante en la lixiviación por agitación ya que a mayor tiempo hay menos consumo de ácido libre. La velocidad de agitación durante el proceso de lixiviación es un factor importante a tener en cuenta, ya que está relacionada directamente con la cantidad de cobre que se va a disolver en la solución. La temperatura es relevante en el proceso de lixiviación por agitación, viéndose influenciado al aumento de la misma, disminuyendo el ácido consumido durante el ensayo, y aumenta el porcentaje de cobre disuelto. El proceso de lixiviación por agitación reduce el tiempo utilizado en la obtención del metal de interés.

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GRUPO N⁰2 Realizar el balance de materiales de su experimento empleando un flowsheet a nivel de laboratorio. Considerar los pesos y volúmenes empleados en el experimento. Luego de concluir con su informe, basado en los resultados se debe diseñar los tanques de agitación. 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Tonelaje de tratamiento: 20000 ton/ día Número de tanques: 11 tanques Tiempo de lixiviación: 25 Horas % de solidos: Obtenidos del experimento Densidad real (G.S): obtenidos del experimento ¿Cómo sería su Diagrama de flujo? En el diagrama se debe incluir el sistema de preparación y dosificación del ácido sulfúrico.

RESOLUCIÓN: #Tanques: 11



DATOS DEL PROBLEMA Capacidad: 17500 ton/día = 833,333 ton/h

%Sólidos:25%

Gravedad específica: 2,8 g/cm3

Tiempo de lixiviación: 25horas

H = 1.5D

Hallando la cantidad de agua en la pulpa: 25% =

833,333𝑡𝑜𝑛/ℎ 𝑡𝑜𝑛 833,333 + 𝐻2 𝑂 ℎ

H2O= 2499,999ton/h



Hallando el flujo de pulpa: 𝑄=



833,333 𝑡/ℎ 2499,999𝑡/ℎ + = 2797,618𝑚3 /ℎ 2,8 𝑡/𝑚3 1 𝑡/𝑚3

Cálculo del volumen de cada uno de los 11 tanques:

𝑉=

25ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ∗ 2797,618𝑚3 /𝐻 = 6358,222𝑚3 11 3

𝐷=√

6358,22 ∗ 4 = 17,54𝑚 1,5𝜋

ℎ = 17,54 ∗ 1,5 = 26,31𝑚 ≈ 26,5𝑚

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DIAGRAMA DE FLUJO:

H2SO4 (ac)

H2SO4 (CC)

Tanque de Dosificación

1 TANQUES DE AGITACIÓN

R E C U P E R A C I Ó N

2

7

4

3

8

9

RECUPERACIÓN DE ÁCIDO

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6

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