PROCESAMIENTOS DE MINERALES II

Laboratorio No 6CEMENTACIONINFORME

Integrantes:Ambrosio Quispe, GermnNarvez Sols, KevinSaravia Arias, Carlos

Grupo: C11 04 AProfesor: Snchez Ziga, Luis EnriqueSEMANA: 7Fecha de realizacin: 20 de marzoFecha de entrega: 27 de marzo

2015- I

I. OBJETIVOS Evaluar la cementacin como un proceso alternativo para producir cobre. Verificar la eficiencia de la tcnica de cementacin.

FUNDAMENTE TEORICO Segn Germn Cceres: La cementacin de un metal a partir de una solucin, depende de una reaccin de desplazamiento en la cual un metal menos noble reduce a los iones del metal por precipitar al estado metlico. Entonces, ste sale de la solucin, y los iones del metal menos noble entran en la solucin para substituirlos (Hidrometalurgia, p. 82).

Ejemplo:

Se tiene que agregar un exceso de metal, lo que conduce a la obtencin de cementos impuros. Adems, estos cementos contienen todos los metales de potencial superior al metal agregado.

CuCu2+Zn2+Zn

El mejor metal utilizado para cementar las impurezas de una solucin es Generalmente el mismo metal que se desea recuperar desde la solucin pura. As, no se agrega otra impureza a la solucin. Por ejemplo, el cadmio y el cobre contenidos en las soluciones de lixiviacin de concentrados de zinc se cementan con polvo de zinc.Adems de utilizarse como mtodo de purificacin de soluciones, la cementacin puede utilizarse para recuperar el metal valioso a partir de soluciones diluidas (ejemplo: cementacin de cobre por chatarra de hierro).

II. PROCEDIMIENTOEn este laboratorio el fin es obtener cobre slido. Sabemos muchos procesos del cual cmo podemos obtener, pero en este laboratorio aprenderemos como obtener cobre solido a partir de una solucin de sulfato de cobre del cual por un proceso de precipitacin el cobre acuoso logre depositarse en la viruta de hierro. Eso lo podemos lograr sabiendo que el hierro contenido en la viruta es ms activo, de cobre a cobre acuoso tiene un mayor potencial y el cobre es menor. Entonces por estos motivos el cobre el hierro se disolver para que el cobre pueda precipitar en la superficie de la viruta. Estas tcnicas eran muy usadas antiguamente pero actualmente hay plantas que la siguen usando por su bajo costo que implica.

Si tenemos cobre acuoso y hierro slido, por estequiometria para que nos de fierro acuoso y cobre solido no resulta pesar 3.97 gramos de hierro para 3 gramos de cobre que se quiere obtener. Pero no todo que se obtiene es cobre y los 3 gramos puede variar. Al disolver en agua la viruta se midi el cido libre, del cual nos result 2.45g/L, completamos acido para que la solucin comience con 5.g/L. Realizamos controles cada 10 minutos por 3 veces. Para los 10 minutos se gast 3,9ml, obteniendo un cido libre de 3.8g/L y se agreg 1.9cc de cido. Para los 20 minutos se agreg 0.11ml de cido sulfrico y para el tercer control 0.1ml. Estos volmenes de cido que se obtuvieron resulta el gasto de carbonato 0.1N para valorar la solucin. Se filtr y se sec el cobre.

III. RESULTADOS Y CALCULOS Para Preparar la solucin de carbonato de sodio a 0.1N realizamos los siguientes clculos bsicos para hallar la masa que se pes.Sabemos que

Donde N es la normalidad; M, la molaridad y es el equivalente molar. En este caso el equivalente molar es 2 (es la carga total del anin y catin). Tambin sabemos que:

Establecemos que:

La masa que pesaremos es de 5.3 gramos y diluir en 1 litro de solucin.

Se midi el cido libre de la solucin de viruta y la solucin de cobre.Gasto obtenido. 2.45 de carbonato.

A reponer 2.55g/L

Ahora calculamos los mililitros de cido que se tiene que reponer, tomando en cuenta la pureza(98%):

Mediante regla de tres simples: 1000cc1840 X0.780X= 0.42cc de cido sulfrico.

Control a los 10 minutosGasto de 3.9 ml de carbonato.

A reponer 1.2 g/LAhora calculamos los mililitros de cido que se tiene que reponer, tomando en cuenta la pureza(98%):

Mediante regla de tres simples: 1000cc1840 X0.367X= 1.9cc cc de cido sulfrico.

Control a los 20 minutosGasto 4.4 ml de carbonato

A reponer 0.68g/LAhora calculamos los mililitros de cido que se tiene que reponer, tomando en cuenta la pureza(98%):

Mediante regla de tres simples: 1000cc1840 X0.208X= 0.11cc cc de cido sulfrico.

Control a los 30 minutosGasto 5ml.

Nos indica que ya no hay ms cobre que precipitar o hierro que disolverse.

Se obtuvo 2.2 gramo de cobre slido.

BALANCE METALURGICO- ENSAYES DE CONTROL DE COBRE

PRODUCTOVOL. O PESOLEYES CuCONTENIDO

Cemento cobre39.5g85.07%33.60g

Sol. Barren750ml2.33g/l1.75g

Sol. Inicial750ml

= 35.35

Ejemplo para el grupo 3

Vol. O PesoLeyes de CobreCu (gramos)

Cemento de Cobre56,1 gr.88,07%49,41 gr

Sol. Barren1175 ml1,97 gr/Lt2,31 gr

Sol. Inicial4200ml

Ejemplo para grupo 3

IV. OBSERVACIONES

Se utiliz como concentracin de cido 10g/L la cual nos indica que el tiempo de cementacin debe aumentar, por lo tanto no es eficiente Luego de cada agitacin (15 minutos cada una) la solucin PLS, se tornaba cada vez ms clara. La concentracin de cido en el PLS disminua lentamente los primeros 15 minutos de agitacin. No se lleg a consumir toda la chatarra. En las hlices del agitador queda pegado cobre slido al finalizar el experimento. La cintica de reaccin en la cementacin aumenta a medida que la se eleva la concentracin del cido para nuestro caso fue 10g/L. En el caso de la cementacin con el uso de agitadores seria beneficio usar un recipiente que contenga deflectores para un mejor flujo de la solucin con la chatarra.V. CONCLUSIONES

Se evalu la cementacin de cobre como proceso alternativo para obtener un metal Al cido sulfrico reacciona con el hierro para sulfatarlo y hacer ms fcil la cementacin del cobre. Se determin la eficiencia y parmetros que rigen a cumplirse en este proceso.

VI. Cuestionario 1. Es posible tcnica y econmicamente efectuar la cementacin de cobre con zinc en polvo? Por qu?Si es posible ya que el Zinc tiene mayor potencial de oxidacin que el cobre por lo que este tiende a oxidarse. Esta cementacin puede ser tcnicamente posible por la gran rea superficial que pueda tener el zinc en polvo (mayor cintica y extraccin). Pero Posible econmicamente no lo es, ya que el Fe es ms barato y fcil de conseguir, por lo que en la mayora de procesos de cementacin se utiliza Fe.

2. Cul es el consumo terico de fierro en Kg por Kg de cobre recuperado y cul es el consumo industrial? Por qu esta diferencia?Consumo tcnico de fierro = = 0,88 Kg. Fierro por cada kilogramo de Cobre recuperado (precipitado). Consumo Industrial, este consumo vara entre 1,25 a 2,5 kg de fierro por cada kilogramo de cobre precipitado. La diferencia se da ya que en la solucin del PLS no solo existe CUSO4, sino que tambin hay consumo de otros interferentes, como el cido, sulfatos de zinc, etc.

3. A nivel industrial que tipo de chatarra se utiliza?

Chatarras compuestas de hierro, extrados de instrumentos o aparatos inservibles, esto porque es mas rentable.

4. Qu contaminantes o impurezas contienen el cemento de cobre obtenido? Los contaminantes e impurezas que suelen estar juntos con los cobre, son Fe, Al2O3, SiO2 y Zinc.

5. Estime como serian las curvas que se obtendran al plotear:

a. Acidez de H2SO4 vs Tiempob. Cu en el barren vs Tiempoc. Eficiencia de cementacin vs Tiempo

A. Acides Vs tiempo

B. Eficiencia Vs tiempo

C. Cobre en el barren Vs tiempo

6. Describir los siguientes tipos de equipos que se emplean en la concentracin a nivel industrial:

a. Canaletas: se basa en el uso de recipientes o bateas hechas de hormign con fondo de madera. La base de estas bateas tiene una pendiente de 2%, lo que permite el escurrimiento de las soluciones desde una punta hacia la otra. En cada una de las bateas se adiciona permanentemente chatarra de hierro, y desde el extremo de mayor altura, se alimentan en forma continua las soluciones ricas en cobre. De esta forma y por efecto de la pendiente de la batea, las soluciones escurren hacia el extremo de menor altura, manteniendo un contacto permanente con la chatarra, logrando que se produzca la cementacin. Cabe recordar que por efectos de eficiencia del sistema, se requiere un flujo continuo y una velocidad de escurrimiento suficiente para que el consumo de chatarra no aumente, ya que a mayor tiempo de cementacin, aumenta considerablemente los requerimientos de chatarra. La recuperacin de cobre mediante este sistema alcanza alrededor de un 80 85%, obtenindose un producto bastante sucio, debido a la contaminacin con chatarra.

b. Tambores giratorios: Estos equipos fueron desarrollados en Alemania en la dcada del 60, y se les conoce como "fall-trommels". En Chile, fueron utilizados en la Mina La Cascada entre los aos 1972 y 2000, y en Mantos Blancos desde 1991 a 1996. Cada reactor de estos equipos est formado por una botella de acero cilndrica, cerrada y con un extremo semi-esfrico. Su capacidad alcanza a los 33 metros cbicos y tiene un eje inclinado a unos 25 grados por encima de la horizontal. A su vez, el reactor cuenta con los mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el eje a unas 0,3 rpm, similar a la rotacin que mantienen los camiones que transportan cemento. La gran ventaja de estos reactores en relacin al uso de las bateas, es que logran mantener la chatarra en movimiento permanente, con lo que el cobre depositado se despega continuamente, generando nuevas superficies de precipitacin y pudiendo as alcanzar grandes rendimientos.

c. Precipitador cnico Kennecott: Este tipo de equipo fue desarrollado por la kennecott Copper Co. Hacia mediados de la dcada de los `60. El aparato consiste de un estanque de unos 4 metros de dimetro y de unos 7 metros de altura, dentro del cual se encuentra montado un cono invertido de 3 metros de dimetro y 3 metros de alto. El estanque exterior tiene en su fondo, internamente, una pendiente de 45 desde uno de sus lados hacia el otro opuesto. Lleva este estanque en su interior un cono invertido con pendiente hacia el centro, cuya parte inferior es de acero inoxidable cerrado, y su parte superior consiste en una malla abierta, Tambin de acero inoxidable. Las extracciones de cobre son superiores a 95% y presenta un producto con un mnimo de contaminantes.

d. Molinos vibratorios: Reactores cilndricos, pero horizontales, de diversas dimensiones, inicialmente hechos de madera y con sistemas de movimiento similares a los de un molino de bolas, que giran sobre su eje a una frecuencia muy baja, correspondiente a una vuelta por cada 3 a 5 minutos. En su interior, los cilindros presentan un sistema de proteccin basado en tacos de madera de fibra larga, similar a la del eucaliptus, colocados uno al lado del otro, con el sentido de la fibra orientada hacia el interior del reactor. Al humedecerse, la madera se hincha, generando un sello perfecto para el lquido contenido. En el manto del cilindro se ubica una compuerta para efectuar el relleno de chatarra cada vez que se inicia un nuevo turno.

7. Qu otra aplicacin de la cementacin se conoce en los procesos metalrgicos? Explique

Existe otra aplicacin en la que se utiliza la cementacin, esta aplicacin es la cementacin por medio de resinas slidas, en la que su funcin es de ablandar el agua, por la existencia de magnesio y calcio. Su funcionamiento se basa en que las pequeas partculas con gran rea superficial que extraen el magnesio y calcio y liberan iones sodio, y as ablandan las soluciones duras.