1ÍNDICE DEL CONTENIDO Presentación………………………………………………………………………………………………………………Página 2 Introducción………………………………………………………………………………………………………………Página 3 Resumen……………………………………………………………………………………………………………………..Página 4 Capitulo I: Generalidades 1. Objetivos ………………………………………………………………………………………………………Página 5 2. Metodología…………………………………………………………………………………………………..Página 6 3. Fundamento teórico…………………………………………………………………………………….Página 8 4. Antecedentes……………………………………………………………………………………………….Página 10 5. Equipos y materiales…………………………………………………………………………………Página 12 Capitulo II: Experimentación y análisis 1. Desarrollo de la investigación…………………………………………………………………Página 13 2. Resultados experimentales………………………………………………………………………Página 16 3. Análisis de resultados………………………………………………………………………………Página 18 4. Aplicaciones y usos de producto obtenido…………………………………………Página 24 Conclusiones…………………………………………………………………………………………………………….Página 26 Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………Página 27 2 PRESENTACIÓN En el presente informe daremos a conocer un método de recuperación de Cobre basado en lixiviación ácida, ampliamente usada en metalurgia extractiva que convierte los metales en sales solubles en medios acuosos. Este método es más fácil de realizar y mucho menos dañino, ya que no se produce contaminación gaseosa. 3 INTRODUCCIÓN Hoy en día, la lixiviación en pilas es un proceso industrial ampliamente difundido para el tratamiento de minerales con especies oxidadas y sulfuros secundarios de metales base –en este caso, generalmente con apoyo de técnicas bacterianas- y que ya se intenta y explora intensamente para el tratamiento de los sulfuros primarios. Las metodologías usadas se originaron en el procesamiento de minerales oxidados y generalmente se basan en pruebas metalúrgicas y la experiencia industrial, que terminan por relacionar las variables económicas primarias (recuperación, consumo de ácido y cinética) con las condiciones adoptadas (granulometría de mineral, dosis de ácido en curado, tasa de riego, altura de apilamiento y aplicación de soluciones con alguna forma de contracorriente), para obtener resultados que se expresan en las duraciones de los ciclos y en las concentraciones de especies en las soluciones ricas. Hasta cierto punto, este enfoque usual presenta una cierta dosis de fatalismo, en el sentido que se basa en adoptar un respeto estricto del comportamiento del mineral, con pocas posibilidades de manipularlo para lograr objetivos más bien basados en los requerimientos económicos en una faena hidro-metalúrgica. Este documento presenta un enfoque diferente, basado en reconocer las características y el comportamiento del mineral, para separar simultáneamente aquellas condiciones que deben respetarse y los grados de libertad disponibles, de modo que sea posible conciliar ambos aspectos para establecer y lograr un objetivo más bien basado en los criterios económicos de una operación completa. 4 RESUMEN (EL PROCESO EN UN DIAGRAMA) 5 CAPÍTULO I: GENERALIDADES 1. OBJETIVOS El objetivo de esta práctica es la extracción de un componente de un sólido empleando un disolvente o mezcla de disolventes. 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. La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas. 6 2. METODOLOGÍA Los principales métodos de lixiviación son: in situ, dump, heap, vats y agitación. La selección del método de lixiviación depende de las características físicas y químicas del mineral y los minerales asociados a ser tratados. Los factores importantes son: el grado del mineral, la solubilidad del valor metálico, la cinética de la disolución, el consumo de reactivo, etc. Lixiviación in situ.- Comprende la lixiviación del mineral fracturado en el terreno como se encuentra. El mineral puede ser el residuo dejado de la mina después que ha sido explotado. Este método elimina el minado y el manipuleo de grandes toneladas de materiales. Comprende la inyección de un disolvente acuoso a través de mineral. Después de pasar a través del mineral y disolver algunos valores metálicos, la solución impregnada es bombeada para su tratamiento posterior. Lixiviación en Dump.- Es usada para extraer valores metálicos de materiales tal como salen de la mina conteniendo valores metálicos de materiales tal como salen de un yacimiento en proceso e explotación, La materia prima es usualmente el deshecho generado durante la operación de minado a cielo abierto en gran escala. Este material es descargado sobre una cancha impermeabilizada y el disolvente acuoso es esparcido sobre la superficie del dump y percola a través del dump por gravedad. La solución impregnada es colectada en el fondo del dump y se le da un tratamiento posterior. Después de completar el ciclo de lixiviación, el residuo sólido libre del metal es dejado sobre la cancha. 7 Lixiviación en Vats.- Es usada para extraer valores metálicos del mineral chancado de alta ley en un recipiente limitado. El chancado es necesario para permitir un contacto adecuado entre el solvente acuoso y el valor metálico en el mineral. El tamaño del mineral chancado es de 3/8 a ¾ de pulgada. Una planta de lixiviación de vats consiste de un cierto número de vats. Cada uno mide de 60 a a 175 pies por lado y de 10 a 20 pies de profundidad y equipados con filtros de soluciones especialmente construidos alrededor de las descargas en la base del vats. Los vats usualmente construidos de concreto reforzado con un revestimiento tal como plástico reforzado. Lixiviación por agitación.- Es usada para extraer valores metálicos de mineral finamente molido en un recipiente bien mezclado. El método puede ser obtenido o por agitación mecánica o por agitación con levantamiento de solución por aire. 8 3. FUNDAMENTO TEÓRICO La palabra lixiviación procede del latín “Lixivia” que significa lejía. En Roma esta palabra se usaba para describir los jugos que destilaban las uvas o las aceitunas antes de ser machacadas. Hoy la palabra lixiviación se usa para describir el proceso mediante el cual se lava una sustancia pulverizada con el objetivo de extraer de ella las partes que resulten solubles. Es así, que en minería el término lixiviación se define como un proceso hidro- metalúrgico. Esto significa que, con la ayuda del agua como medio de transporte, se usan químicos específicos para separar los minerales valiosos (y solubles en dichos líquidos) de los no valiosos. Este proceso permite trabajar yacimientos que suelen ser calificados de baja ley (y por tanto de más alto costo de producción por tonelada) siempre que la operación minera involucre una actividad a gran escala. Es decir, que la lixiviación es un proceso de recuperación que hará económico un proyecto conforme se trabajen mayores volúmenes de material. La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas. Para realizar el proceso de lixiviación se requiere disponer de un patio, o superficie de apoyo de la pila, en la que se coloca la impermeabilización. Cuando el patio es recuperado para reutilizarlo con nuevo material se trata de lixiviación en depósitos. Si el patio no es recuperado y el mineral agotado queda en la pila como vertedero que se restaura, se trata de lixiviación en pilas. 9 La lixiviación es la separación de uno o varios solutos contenidos en una fase sólida mediante su contacto con un disolvente líquido que los disuelve selectivamente, pudiendo tratarse de una simple disolución física o de una reacción química que libera al soluto de la matriz sólida. La lixiviación se emplea en la industria alimentaria, farmacéutica y de tratamiento de minerales, separando los componentes deseados de la estructura sólida. 10 4. ANTECEDENTES APARTADO: Este proceso consiste en ir a los depósitos de minerales (minas) y extraerlos de los más convenientes para su beneficio fundamentalmente este proceso radica en el conocimiento de ciertas características físicas del mineral tales como color, brillo, aspecto de fractura. Este apartado se lleva a cabo a mano, con cincel y martillo, con barreta manual y neumáticas, perforadas de barrera y explosivos. Los medios de transporte que se pueden utilizar son carretillas manuales, bandas transportadoras, carretillas mecánicas, transportadoras de carga, grúas viajeras, palas mecánicas, trascabos. MOLIENDA: Esta operación consiste en reducir de tamaño grandes granos de mineral para manejar su manejo y transporte, fundamentalmente este proceso radica en la diferencia de durezas que ofrecen los distintos minerales y las gangas presentes. Esta operación se puede llevar a cabo utilizando quebradoras de campana, quebrantadoras rompedoras, peras, molinos de bolas, molinos de codillos. CRIBADO O TAMIZADO: Fundamentalmente este proceso consiste en seleccionar y clasificar los minerales por medir el índice de finura obtenida durante la molienda, esta operación separa por diferencia de tamaño los materiales útiles de las gangas para esta operación es necesario utilizar telas o laminas perforadas conocidas como tamices, cribas. Los tamices para su manejo generalmente se clasifican por el número de mallas o agujeros que existen en una distancia de pulgada lineal. Este proceso consiste en utilizar un agujero, un juego de tamices colocados verticalmente en orden 11 creciente de superior a inferior, dichos conjuntos pueden estar accionados por dispositivos que produzcan sacudidas, vibraciones, sarapes, oscilaciones, trepidaciones. Durante el tamizado los granos más gruesos son detenidos en los tamices colocados en la parte superior. CLASIFICACIÓN: El principio fundamental de este proceso radica en la diferencia de velocidad de la caída del grano, de los minerales puestos en contacto con una solución acuosa más densa que el agua, esta diferencia de velocidad de caída de los granos delos minerales se debe a la diferencia de densidades de los mismos. Los clasificadores son construcciones cilíndricas verticales como base en forma de cono truncado, la solución que se emplea se vuelve a utilizar limpiando con una prensa de un filtro, el tiempo de reposo es variable según del mineral de que se trate. 12 5. EQUIPOS Y MATERIALES Equipos Chancadora de mandíbulas Chancadora de quijada Vaso precipitado Estufa Mallas 1 Balde de 20 litros 2 baldes pequeños de 5 litros c/u. Mangueras Tubos PVC Soldimix Codos y Ts Materiales Hidróxido de Sodio Fenolftaleína Acido Sulfúrico Cal Laminas de aluminio PH metro Yute Botellas de 500 ml Varillas Pinzas Recipientes 13 CAPÍTULO II: EXPERIMENTACIÓN Y ANÁLISIS 1. DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN MUESTRA GASTO Muestra 1 12.5 ml Muestra 2 14 ml Muestra 3 16 ml Muestra 4 17 ml Muestra 5 (Lavado) 4 ml Muestra 6 (Segundo lavado) 3.5 ml Cálculos de la acidez - Partimos como base 18 g/lit. para dos litros de solución H 2 SO 4 diluido - Utilizamos un 92% de pureza - Damos la equivalencia HIDRÓXIDO DE SODIO Na(OH) EN LA BURETA SE AGREGA UN 4% DE FENOLFTALEINA Y MÁS LA PRESENCIA DE Na(OH) SE TORNA DE UN COLOR LILA DEBIDO A QUE CAMBIA DE UN MEDIO ÁCIDO A UN MEDIO BÁSICO MUESTRA DE 10ml 14 9 g/lit. - 1N - 1000ml X - 0.1N - 3(92%) - Donde “x” es la acidez Muestra 1 = () = 0.0104 g/lit. Muestra 2 = () = 0.0116 g/lit. Muestra 3 = () = 0.0132 g/lit. Muestra 4 = () = 0.0141 g/lit. Muestra 5 = () = 0.0033 g/lit. Muestra 6 = () = 0.0029 g/lit. 15 MUESTRA PESO Muestra 1 0.44 g Muestra 2 0.57 g Muestra 3 0.68 g Muestra 4 0.75 g Muestra 5 (Lavado) 0.14 g Muestra 6 (Segundo lavado) 0.11 g Cálculo de las concentraciones de cobre - Tomamos como base los 100ml de PLS para cada muestra Muestra 1 0.44 g – 100 ml X g – 1000 ml X= 4.4 g/lit. Muestra 2 0.57 g – 100 ml X g – 1000 ml X= 5.7 g/lit. CALENTAMOS EL PLS HASTA UNA TEMPERATURA DE 40ºC COLOCAMOS UN PEDAZO UN PEDAZO DE ALUMINIO DONDE EL COBRE SE IMPREGNARÁ CEMENTO DE COBRE EN LAS PAREDES DE ALUMIO 100 ml DE PLS 16 Muestra 3 0.68 g – 100 ml X g – 1000 ml X= 6.8 g/lit. Muestra 4 0.75 g – 100 ml X g – 1000 ml X= 7.5 g/lit. Muestra 5 0.14 g – 100 ml X g – 1000 ml X= 1.4 g/lit. Muestra 6 0.11 g – 100 ml X g – 1000 ml X= 1.1 g/lit. 2. RESULTADOS EXPERIMENTALES MUESTRA TIEMPO pH ACIDEZ [Cu + ] Muestra 1 1 hr. 3.4 0.0104 g/lit. 4.4 g/lit. Muestra 2 2.5 hr. 3 0.0116 g/lit. 5.7 g/lit. Muestra 3 5 hr. 2.5 0.0132 g/lit. 6.8 g/lit. Muestra 4 7 hr. 2.1 0.0141 g/lit. 7.5 g/lit. Muestra 5 (Lavado) 9 hr. 4 0.0033 g/lit. 1.4 g/lit. Muestra 6 (Segundo lavado) 12 hr. 4.5 0.0029 g/lit. 1.1 g/lit. 17 GRÁFICO DE ACIDEZ VS TIEMPO GRÁFICO DE CONCENTRACIÓN VS TIEMPO 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0 2 4 6 8 10 12 14 A c i d e z ( g / l i t . ) Tiempo (hrs) Muestras CuSO4 Lavado 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 4 6 8 10 12 14 C o n c e n t r a c i o n ( g / l i t . ) Tiempo (hrs) Muestras CuSO4 Lavado 18 3. ANÁLISIS DE RESULTADOS A. primero hemos obtenido nuestro mineral cuprífero B. Una vez obtenido el mineral comenzamos el proceso de conminación. Llevando nuestro mineral en un tamaño regular a la chancadora de quijadas Dándonos como resultado un tamaño de 1/2”, posteriormente continuamos con la reducción de tamaño del mineral para poder realizar un excelente proceso de lixiviación, llevándolo a la chancadora de rodillos la cual nos da 3/8” de tamaño del mineral. 19 Cu2SO4 C. Una vez concluido el proceso de conminución, procedemos a llenar el balde 5 gal con el mineral, y el balde de la parte superior le añadimos 2L agua con un cantidad de 8% de h2so4 y 10% respectivamente mineral H2SO4 20 D. Una vez realizado el proceso de lavado del mineral con acido sulfúrico al 8 y 10%, separamos 6 muestras de sulfato de cobre cada una de 100 ml desde el primera vez q añadimos el acido sulfúrico hasta terminar con el proceso de lavado con agua. E. Una vez terminado todo este proceso, proseguimos a analizar mediante la titulación las diferentes muestras que obtuvimos: Teniendo en cuenta los siguientes instrumentos de medida, materiales y reactivos: Fenolftaleína 4% NaOH al 0,1 N Bureta Vaso de precipitado Por consiguiente hemos añadido 10 ml de sulfato de cobre al vaso de precipitado con unas gotas de fenolftaleína (7 gotas) para luego proceder con la titulación de NaOH, agitando y haciendo caer por determinado tiempo hasta que la solución cambie a un color guinda o lila, viendo el consumo de hidróxido de sodio para cada muestra y midiendo el pH. 21 F. Por el método de cemento de cobre. Teniendo en cuenta los siguientes materiales: Cocinilla Tiras de aluminio de 5x11 mm Vaso de precipitado Vagueta Papel filtro Embudo 22 Una vez teniendo todos los materiales señalados anteriormente procedemos a medir 100 ml de sulfato de cobre (muestras). Prendemos la cocinilla y colocamos el vaso de precipitado hasta llegar a una temperatura 40°C aproximadamente. Una vez llegado a la temperatura requerida colocamos la tira de aluminio en forma de triangulo equilátero. 23 Una vez colocado el aluminio en la solución esperamos a que el cobre se impregne en el aluminio manteniendo la temperatura inicial; el cobre que quede en el vaso de precipitado se procede a decantarlo mediante la ayuda del papel filtro para luego incluirla en cada una de las muestras, una vez acabado todo procedemos a retirar el cobre de la tiras de aluminio para que sequen y así poder pesarlas y poder continuar con el análisis respectivo. 24 4. APLICACIONES Y USOS DE PRODUCTO OBTENIDO APLICACIONES DEL COBRE 1.- Aplicaciones eléctricas, energéticas y telecomunicaciones El cobre es el metal no precioso con mejor conductividad eléctrica. Esto, unido a su ductilidad y resistencia mecánica, tanto a la tracción como a la corrosión, lo han convertido en el material más empleado para fabricar cables eléctricos, tanto de uso industrial como residencial. Asimismo se emplean conductores de cobre en numerosos equipos eléctricos de rendimiento energético, como generadores, motores y transformadores. También son de cobre la mayoría de los cables telefónicos, los cuales además posibilitan el acceso a internet. Por otro lado, todos los equipos informáticos y de telecomunicaciones contienen cobre en mayor o menor medida en sus circuitos integrados, transformadores y cableado interno. 2.- Aplicaciones en Energías Renovables Las fuentes de Energía Renovables serán cruciales para abastecer la creciente demanda de energía que acompañará a la continua industrialización del mundo. Una simple aeroturbina contiene más de una tonelada de cobre. Todos estos sistemas dependen en gran medida del cobre para transmitir la energía que generan con la máxima eficacia y el mínimo impacto medioambiental. 3.- Medios de transporte El cobre se emplea en varios componentes de coches y camiones, principalmente los radiadores, frenos y cojinetes, además naturalmente de los cables y motores eléctricos. Un turismo pequeño contiene en total en torno a 25 kg de cobre, subiendo esta cifra a 45 kg para los de mayor tamaño. También los trenes requieren grandes cantidades de cobre en su construcción: 1 – 2 toneladas en los trenes tradicionales y hasta 4 toneladas en los de alta velocidad. Además las catenarias contienen unas 10 toneladas de cobre por kilómetro en las líneas de alta velocidad. 25 4.- Construcción y ornamentación Una gran parte de las redes de transporte de agua están hechas de cobre o latón, debido a su resistencia a la corrosión y sus propiedades anti-microbianas. El cobre se emplea también a menudo para los pomos de las puertas de locales públicos, y para utensilios sanitarios en hospitales ya que sus propiedades anti- bacterianas evitan el contagio de infecciones y la propagación de epidemias. 5.- Monedas Desde el inicio de la acuñación de monedas en la Edad Antigua el cobre se emplea como materia prima de las mismas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones. USOS DEL COBRE Conocido desde la prehistoria, el cobre es uno de los pocos metales que puede hallarse en la naturaleza en estado puro sin formar compuestos. Se consideraba precioso en la antigüedad, aunque de menor valor que el oro y la plata. Sin embargo, como consecuencia de su sencillo tratamiento metalúrgico, se consiguió una producción elevada antes del cuarto milenio anterior a la era cristiana, y desde entonces se devaluó progresivamente hasta que la telefonía y la electrificación relanzaron su consumo a principios del siglo XX. El cobre es utilizado fundamentalmente en la arquitectura, instalaciones sanitarias y eléctricas, salud y la vida diaria. Sus usos, tanto industriales como domésticos, están condicionados por algunas de sus propiedades: Elevada conductividad eléctrica, que permite su empleo en aplicaciones eléctricas: cables, hilos, piezas varias de aparatos eléctricos; etc. Elevada conductividad térmica, siendo el segundo mejor, después de la plata, conduciendo el calor y la electricidad, permite su utilización en utensilios domésticos (ollas, cacerolas, calderos), en la industria de la alimentación y química (alambiques) y en las aplicaciones de equipos térmicos Resistencia a la corrosión atmosférica normal, debido a la formación de una capa protectora impermeable a base de carbonato básico de cobre hace que se utilice para recubrimientos de techos o en canalizaciones de agua. 26 CONCLUSIONES La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Mientras más azul es nuestro PLS mayor será el contenido de cobre Mientras más contenido de sulfato de cobre en la muestra tendrá un carácter más ácido. A mayor tiempo de percolación aumentara la concentración de PLS El cobre tiene muchas aplicaciones en las fuentes de energía, en los medios de transporte y en la construcción. Los principales usos del cobre esta en hilos o cables de alta conductividad eléctrica, conductores de energía térmica y utensilios domésticos. 27 BIBLIOGRAFÍA http://es.slideshare.net/jekada/lixiviacion http://mineriachilena-edodelabarra.blogspot.com/2009/09/pregunta- 2.html http://es.wikipedia.org/wiki/Lixiviaci%C3%B3n_%28metalurgia%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Lixiviaci%C3%B3n