1º Prueba Parcial de Hidrometalurgia 1) Explique las etapas elementales en las que se puede subdividir el proceso heterogéneo.Reacción Heterogénea Global, se tiene: aA + <B> → rR + s<S> Donde: A = es la solución lixiviante propiamente tal. B = representa el material sólido que contiene el elemento de Interés a disolver. R = representa el producto fluido de la reacción. S = es el material sólido en la reacción. 1.- Transporte del reactivo A por escurrimiento de la masa de fluido 2.- Difusión externa de A, desde el seno de la solución hasta la superficie de la partícula, a través de la capa límite estacionaria que se crea alrededor de la partícula. 3.- Difusión interna en la partícula por difusión a través de los poros 4.- Adsorción de A sobre un sitio activo, ya sea en la superficie externa de la partícula o en la superficie interna de los poros. 5.- Reacción en la superficie, es decir, transformación de los reactivos A y B en los productos R y S en la fase absorbida. Esta reacción puede ser de simple descomposición (química) o de óxido - reducción (electroquímica). 6.- Deserción de R desde la superficie externa e interna de la partícula. 7.- Difusión interna de R, desde el interior de la partícula por difusión a través de los poros. 8.- Difusión externa de R hacia el seno de la fase fluida a través de la capa límite que rodea a la partícula. 9.- Transporte de R hacia el exterior del sistema por escurrimiento de la masa de fluido. 10.- Generación y transferencia de calor en el interior del grano. 2) Nombre y explique brevemente las etapas que están involucradas en un mecanismo simplificado de lixiviación. - Transferencia de masa en el film de fluido - Difusión de A a través del residuo sólido poroso como producto de reacción: - Reacción de A con el sólido en la superficie de reacción: - Difusión de los productos formados a través del residuo sólido hacia la superficie exterior del sólido: - Transferencia de masa de los productos de reacción hacia el seno de la solución: Transporte de R hacia el exterior del sistema por escurrimiento de la masa de fluido. 3) Explique el proceso de lixiviación in-situ, indicando las condiciones de las diferentes variables involucradas en dicha lixiviación. Este proceso se produce en un cuerpo mineralizado el cual posee una cierta permeabilidad para q la solución lixiviable pueda entrar por los huecos. Además debe poseer una roca impermeable en su base, la cual permita posteriormente la extracción de la solución ya lixiviada. Su lixiviación es muy lenta y su recuperación es baja ya que es aplicada a cuerpos mineralizados de baja ley. La extracción se produce a través de un túnel ubicado en la parte inferior del cuerpo mineralizado, con cierta pendiente la solución escurrirá hacia este sector debido a que busca el lugar con menos presión. Se pueden realizar perforaciones en ciertos sectores con el fin de inyectar la solución lixiviable para lograr un mejor alcance con la solución. Lixiviación de bajo costo producto ya que requiere solo, una bomba, mangueras, pendiente en el suelo, estanque que capte los fluidos y ojala (en cuanto a lo ambiental), un suelo calcáreo más adelante para q neutralice la concentración de H+. El carácter ácido es necesario para evitar productos de oxidación como CuO.5 6 y 7): Naturaleza física y química del sólido y de la composición de la fase fluida. De esta forma el Cu++ se reduce en el cátodo de acuerdo a: Cu++ + 2ê Cu (cátodo) . . 5) En una reacción heterogénea con que variables se relacionan las etapas de flujo forzado y difusión externa.0 y bajo 16. . Cu(OH)2. y de las características de las moléculas que difunden. por lo tanto habría una mayor difusión hacia y fuera de la partícula.Presiones parciales de gases = 1 atm .. caudal de la face fluida. porosidad y tamaño de los poros. O2. . se desprende de que es posible reducir Cu++ a Cu de sus soluciones por acción del hidrógeno. evitándose de esta manera su posterior precipitación a pH > 4. . mayor velocidad de reacción. pero en ausencia de O2.La precipitación electrolítica se puede realizar aplicando al cátodo un potencial inferior a 0. el cobre metálico es termodinámicamente estable estando en contacto con agua. d) A que potencial es posible reducir el Cu++ 1.A pH sobre 4.4) Si un mineral de cobre presenta una velocidad de reacción proporcional a su área superficial. Flujo forzado(1y 9): tipo de reactor. velocidad relativa entre el fluido y la partícula y tipo de reactor. se favorece también termodinámicamente la formación de óxidos y en un medio fuertemente alcalino.Considerando las temperaturas = 25ºC 2.Actividad de las especies sólidas y diferentes iones = 1 3. b) Que condiciones requiere la tenorita y la cuprita para ser lixiviadas.La tenorita (o paramelaconita) sólo necesita condiciones de pH. u otros). el cobre puede disolverse como CuO2=.. debido a que a mayor tamaño de partícula. el poder reductor de éste aumenta al aumentar el pH. ¿Qué método de lixiviación recomendaría y por que? El método por lixiviación en pilas. ya que tendría un bajo consumo de acido.0. Difusión interna (poros) (3 y 7): Tamaño y forma de las partículas. . Difusión externa(2 y 8): (Transformación de masa) tamaño y forma de la partícula. c) Como es la estabilidad del cobre metálico. Además. por ejemplo) con O2 gaseoso es posible ya que la línea de oxidación del agua a O2 está muy por encima de la oxidación del cobre. tamaño y forma de la partículas.La lixiviación ácida oxidante del Cu (como cemento de cobre.34 v.En forma inversa. No dependen del tipo de reactor empleado. 7) a) En que condiciones se puede obtener la lixiviación o disolución de los óxidos simples de cobre..A través de todo el rango de pH. la cuprita necesita además la presencia de un agente oxidante (iones Fe+3.Observando la posición relativa del equilibrio Cu++/Cu con respecto al equilibrio H+/H2. Etapas el interior de la partícula (4. necesita de una cierta acidez libre. y para poder permanecer en ella. . . La difusión en los poros depende del diámetro y longitud del poro. mientras que en esas condiciones.La disolución de los óxidos simples de cobre es termodinámicamente posible en el dominio ácido y en presencia de oxidantes. al estar el Cu++ en solución. Debemos evaluar el grado de chancado y el tamaño de la partícula (granulometría deseada) de acuerdo a la recuperación que obtendremos.A mayor temperatura apuramos la transferencia de masa y la reacción química. se encuentra a cargo del estudio metalúrgico. si en el aspecto cinético. Por lo tanto. Comente la influencia q puede tener la presión y la T° en el aspecto termodinámico de la lixiviación. c) Comente la influencia del Eh y Ph en los procesos de lixiviación. inferimos q la T° es el parámetro de influencia en el aspecto termodinámico.En general propiedades físicas y químicas del mineral y comportamiento metalúrgico de la mena.A mayor presión menor tiempo de lixiviación. puesto que se esta considerando el equilibrio termodinámico de especies en soluciones acuosas.A mayor temperatura menor tiempo de lixiviación. . .Flujo de lixiviación (flujo de solvente y tipo de solvente con el que se va a trabajar) . usados y obtenidos respectivamente. . . La T° es un factor muy importante. a) Explique claramente que parámetros estudiaría para definir el proceso de lixiviación. Mientras tanto q la presión no tiene mayor influencia en el aspecto termodinámico.Debemos realizar un análisis químico con el fin de determinar la ley de la mena. a) Determinar el área en que es mas factible que ocurra una reacción química a un determinado PH y EH. De un análisis económico la empresa a definido que el proceso de lixiviación a utilizar dentro de la respuesta metalúrgica.8) En el desarrollo de un proyecto minero Ud.Evaluar la lixivialidad de la mena en pruebas de laboratorio con un 30% de sólido. ocurre mayor cinética .Importante también de acuerdo a las pruebas metalúrgicas considerar la recuperación máxima y el consumo máximo de acido. El Ph y Eh en un proceso de lixiviación determinan si el cobre se mantiene en solución y precipito. . ocurre mayor cinética. . 9) a) ¿Qué significado tienen las líneas de estabilidad del H2O en un diagrama de pourbaix? b) Comente la influencia que puede tener la presión y la temperatura en el aspecto cinético de la lixiviación. para posteriormente determinar la factibilidad de que ocurra o no dicha reacción. b) Si la decisión es lixiviación en pilas dinámicas. Es necesario para no afectar la percolabilidad del flujo y trabajar con una cinética adecuada en las reacciones químicas. . b) El aspecto cinético de la lixiviación da cuenta del tiempo necesario para que ocurra la reacción. . indicando valores aproximados un promedio de concentraciones de acido y cobre. 50gr/L de concentración de acido [H+] en 24 horas. pues influye en el equilibrio de algunas rxsqcas. explique mediante un diagrama de flujo. c) Las condiciones del Ph y Eh nos permiten visualizar posibilidades de reacción sin tener que recurrir al cálculo termodinámico para los fenómenos que ocurren en medio acuoso. el proceso de lixiviación y el movimiento de las soluciones. se puede recurrir a las siguientes expresiones: Pág. implican una gran disminución de la energía libre asociada a la reacción considerada. La difusión en los poros depende de las características de las moléculas que difunden y del diámetro y longitud del poro. La limitación normalmente es el aspecto cinético ya que depende del tiempo que demora la reacción. y con el coeficiente de difusión. generalmente del mismo tipo empleado en la base de la pila. Ataca a los sólidos provocando la disolución de la especie mineral. La difusión externa define la difusión en fase homogénea en solución. 16) Que tipos de estanques se utilizan Usualmente se emplean estanques del tipo tronco piramidal invertido. y revestidos con un material impermeable. directamente excavados en el terreno. con la concentración c. con paredes inclinadas en 45º y bases cuadradas. y queda caracterizada por la Ley de Fick. Ambos conceptos pueden ser agrupados como transferencia de masa de fluido en el film y difusión propiamente tal en la capa de sólido. 9 . la coordenada de posición x (medida perpendicularmente al plano de referencia). más difícil es la difusión. La difusión interna es la difusión del reactivo en la capa de producto sólido poroso que se puede formar durante la reacción. mientras más largo y estrecho es el poro. 13) La lixiviación en pilas solo puede adaptarse luego de? Un análisis basado en el comportamiento metalúrgico de la mena (determinado en laboratorios) y este deberá clarificar el proceso metalúrgico completo necesario para obtener una máxima recuperación y determinar cuales son los costos asociados a las diversas etapas. 12) Explique el fenómeno de difusión en hidrometalurgia y relacionar con la 1º ley de Fick. Para optimizar el uso de revestimiento para contener un volumen determinado en estanques de este tipo. Temperaturas bajas en el proceso implicas bajo tiempo de reacción. Todos los minerales de Cu son termodinámicamente lixiviables.11) En un proceso hidrometalúrgico ¿como son las condiciones termodinámicas y condiciones cinéticas? y porque? Son muy favorables. 1° Ley de Fick: Relaciona la cantidad de material que difunde por unidad de tiempo en una dirección perpendicular a un plano de referencia de área unitaria. Aumentar la velocidad de agitación. . (la lixiviación). de P. y cuando un mineral o metas es inestable y deberia descomponerse. depende de la T° y presión. .Debe recoger las aguas adicionales provenientes de lluvias o nevadas. Si un proceso es controlado por transferencia de masa y se tiene un proceso de lixiviación por agitación ¿q haría usted para aumentar la velocidad de reacción?. Energía de activación: energía que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso (una rxqca). . concentración alta. Rx de oxidación Fe+2 Fe+3 + e.18) Cuales son los criterios de dimensionamiento de los estanques de proceso. en q zonas se puede lixiviar y sus condiciones. no tiene q ver con el tiempo. investigar la influencia del pH y del Eh del electrodo en el equilibrio de las reacciones de interés. existe un intercambio de electrones. 1. Energía libre de gibbs: parte de la energía total de un sistema que puede convertirse en trabajo en condiciones isotérmicas. Importancia del D. durante períodos de detención del sistema de riego. . > presión > cinética. >T°> cinética. . sin la necesidad de realizar cálculos Tdcos. Uso de los diagramas de Pourbaix Nos permite saber cómo se comporta una sustancia o elemento dentro de parámetros establecidos de pH y Eh. Fe+3 gana un electrón. Cinética: indica en cuanto tiempo ocurrirá la rx.-Rx Redox:Rx de óxido reducción donde se produce una semi reacción de óxido y otra de reducción.Debe poder recibir la solución correspondiente a la diferencia entre la humedad de escurrimiento bajo riego y la humedad retenida por el ripio (determinado previamente en laboratorio)..Deben mantener un nivel mínimo compatible con el sistema de bombeo. aumentar la superficie específica. Rx de reducción Fe+3 + e Fe+2 . Fe+3 pierde un electrón.Puede dotárseles de capacidad adicional para alimentar la planta de tratamiento. Termodinámica: ciencia que nos indica si una rx (lixiviación) va ocurrir o no. aumentar el tiempo de residencia de las partículas.
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